Повторные испытания производятся на воде;pdf

XXVII сессия Российского акустического общества,
посвященная памяти ученых-акустиков
ФГУП «Крыловский государственный научный центр»
А. В. Смольякова и В. И. Попкова
Санкт-Петербург,16-18 апреля 2014 г.
Н. Н. Бочкарев
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики
атмосферы им. В.Е.Зуева Сибирского отделения Российской академии наук
Томский государственный архитектурно-строительный университет
[email protected], тел. (3822) 65-37-12
Аппаратно-программный комплекс для определения
индекса IRI
Рассмотрен разработанный и изготовленный аппаратно-программный
комплекс для измерения международного индекса IRI продольной ровности
дорог. В отличие от измерителей-толчкомеров калибровка комплекса по
вертикальным перемещениям на эталонных дорожных участках не требуется.
Индекс IRI рассчитывается по измеренному массиву ординат микропрофиля
покрытия дороги с использованием уравнений движения двухмассовой модели.
Комплекс прошел успешные испытания на трех типах легковых автомобилей, в
ходе которых была обнаружена дополнительная измерительная возможность:
определение частот свободных колебаний пролетных строений мостов.
Аппаратно-программный комплекс, вертикальные перемещения,
индекс продольной ровности, уравнения движения двухмассовой модели.
ВВЕДЕНИЕ
Важнейшим показателем транспортно-эксплуатационого состояния автомобильных
дорог является ровность покрытия, которая оценивается локальным отклонением
поверхности качения колес автомобиля от геометрически идеальной поверхности. Если
отклонения имеет правильную форму, то их описывают математическими функциями.
Большинство неровностей носит случайный характер и поэтому их можно описать
гармоническими функциями и оценить методами математической статистики или
теорией вероятностей случайных процессов [1, 2].
Прямое определение неровностей на автомобильной дороге выполняется с помощью
измерительных реек, нивелиров и профилографов различных конструкций [3–7].
Косвенное определение основано на записи относительных колебаний
неподрессоренных и подрессоренных масс транспортных машин или специальных
испытательных прицепов. Критерием ровности в этом случае является сумма амплитуд
колебаний, отнесенная к единице длины, обычно в м/км.
В мировой практике стандартным критерием принято считать международный
индекс ровности IRI (International Roughness Index) [2]. Он имеет аналогичный
физический смысл и размерность в м/км. Для определения IRI на практике
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
2
_________________________________________________________________________________________
используются измерительные приборы, которые адаптированы для получения
информации по международному индексу ровности.
Ровность через колебания, воздействует на комфорт движения и дорожные издержки
транспортных средств и является интегральным показателем состояния покрытия.
За рубежом показатель IRI получил широкое распространение, а в России начинают
разрабатываться соответствующие нормативные документы.
Предлагаемые показатели индекса IRI обоснованы, исходя из допустимых
санитарных норм воздействия вибрации на человека, находящегося в автомобиле.
Такая вибрация является наиболее значимым фактором, обусловленным влиянием
неровностей покрытия на систему дорога-автомобиль-водитель.
В 2006 году в России было принято решение о проведении диагностики федеральной
сети дорог по показателям сцепления, прочности и продольной ровности. Причѐм
продольная ровность впервые должна была оцениваться по европейской методике IRI.
Индекс IRI рассчитывается на основе четырех переменных величин, являющихся
функцией измеряемого профиля дороги. Эти переменные отражают динамический
ответ математической модели автомобиля (просчитывается кузов и одно колесо; за
рубежом известна как математическая модель SQY), двигающегося по измеряемому
профилю дорожного полотна.
Уравнения четырех переменных величин рассчитываются с использованием
высотных отметок микропрофиля дороги с помощью специальных коэффициентов,
приведенных в методике. Далее рассчитывается индекс IRI, который является средней
статистической переменной для отрезка измеряемой дороги. Показатель IRI может
оценивать ровность в диапазоне частотных характеристик от 0,033 ц/м до 0,76 ц/м (в
полосе длин волн неровностей  от 1,3 м до 30 м).
Данная методика разрабатывалась за рубежом более 20 лет, и в ряде европейских
стран применяется как основная для оценки ровности дорог. В разных странах
применяются различные нормативные требования к ровности категорий дорог по IRI,
но единого общего для всех стан норматива для различных категорий дорог пока не
существует. В табл. 1 показан ряд используемых за рубежом нормативов.
Методы измерения IRI делятся на четыре категории исходя из применяемого
оборудования и технологии проведения измерений.
В I и II класс точности входят измерения профилометрами в движении со
скоростями до 100 км/ч и различаются только по величине разбросов показаний на
контрольных участках (до 5% для I класса точности и до 7% для II класса). К
используемому для этого типу приборов относятся анализатор статистического
профиля TRRL, «Dipstick» (приборы для ручных измерений), инерционный измеритель
ровности APL (измерение уклонов покрытия относительно базы автомобиля),
информационный анализатор продольного профиля K.J LAW (регистрация
вертикальных перемещений подвески с помощью акселерометров с дальнейшим
расчѐтом по математической модели SQY), множество появившихся в последнее время
приборов, построенных на получении микропрофиля с помощью бесконтактных
_________________________________________________________________________________________
Н. Н. Бочкарев
Аппаратно-программный комплекс для определения индекса IRI
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
3
_________________________________________________________________________________________
датчиков (в РФ к ним относятся лаборатории МАДИ, РосдорНИИ, НПО «Регион»), а
так же методы ручного нивелирования дорожных участков.
Табл. 1. Используемые за рубежом нормативы к ровности дорог по индексу IRI
№
п/п
Страна, место
использования показателя
IRI
Бельгия, 1984 г.
1
Швеция, 1988 г.
2
Финляндия, 2000 г.
3
4
5
Международный
эксперимент (Мировой
банк, Бразилия, 1982 г.)
Международный
эксперимент FILTER
(PIARC, Нидерланды,
Германия, 1998 г.)
Характеристика ровности
Значение IRI,
м/км
Класс А. Очень хорошая ровность
Класс В. Хорошая ровность
До 2
24
Класс C. Хорошая ровность
46
Класс D. Плохая ровность
Класс E. Очень плохая ровность
Порог вмешательства
Очень хорошая ровность
Хорошая ровность
68
более 8
более 6
до 1,5
1,52,5
Средняя ровность
2,53,5
Удовлетворительная ровность
Неудовлетворительная ровность
Автомагистрали
Прочие 2 полосные государственные и национальные дороги
Прочие дороги общего пользования
Взлетно-посадочные полосы в
аэропортах и высокоскоростные
автомобильные дороги
Новые дорожные покрытия
Эксплуатируемые автомобильные
дороги
Хорошая ровность
Средняя ровность
3,54,5
более 4,5
до 1,7
Плохая ровность
более 3,5
до 1,9
до 2,1
0,81,3
1,33,3
2,35,5
до 1,5
1,53,5
В качестве базовой принята методика измерения высотных отметок микропрофиля
дороги со скоростями движения автомобиля V=40 или V=80 км/ч и с продольным шагом
Step=0,25 м. По результатам измерений строиться микропрофиль, из которого
рассчитывается индекс IRI. Не все профилометры дают непосредственно высотные
отметки микропрофиля. Некоторые выполняют дополнительную обработку измерений
других параметров или сразу определяют индекс IRI на основе своих измерений.
К III классу приборов относятся такие приборы, как Opala-Maysmeter № 2, CaravanNAASRA, Remorque BI, Rugosimetre BPR, а так же установка ПКРС-2У. Принцип
измерения IRI данными приборами основан на тарировке их показаний, отражающих
_________________________________________________________________________________________
Н. Н. Бочкарев
Аппаратно-программный комплекс для определения индекса IRI
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
4
_________________________________________________________________________________________
воздействие неровностей на подвеску автомобиля, на контрольных дорожных участках
по всему спектру неровностей.
В IV класс точности входит экспертная или субъективная оценка ровности дороги в
соответствии с имеющейся шкалой. Данная методика даѐт приблизительное
представление о состоянии дороги, а так же знакомит специалистов со шкалой IRI и
состоянием соответствующих дорог.
Например, в стандарт [4] вошли профилометрические установки I и II класса
точности, причѐм все расчѐты привязаны к высотным отметкам микропрофиля.
Cтандарт устанавливает требования к выполнению работ по мониторингу ровности
проезжей части и общей диагностике автомобильных дорог различного назначения и
категорий на основе измерений продольной ровности поверхности автомобильных
дорог с помощью установок, позволяющих измерять и регистрировать ординаты
продольного микропрофиля проезжей части автомобильных дорог для дальнейшего
вычисления значений показателей ровности, необходимых при оценке качества
строительных и ремонтных работ и текущего состояния покрытий.
В ходе выполнения работ по созданию нового измерительного устройства,
рассмотренного в настоящем сообщении, были проанализированы все применяемые в
мировой практике системы измерения продольной ровности дорожных покрытий по
методике IRI, изучены их сильные и слабые стороны. В частности,
профилометрические установки на бесконтактных датчиках отличаются сложностью
создания и эксплуатации, дороговизной. Установки типа APL (Франция) мало
приспособлены для наших дорог с их далеким от идеального качеством покрытия.
Толчкомеры отличаются низкой точностью измерений и сложностью методики
тарировки. Руководство [7] разработано для обеспечения сопоставимости результатов при
измерении ровности покрытий автомобильных дорог с помощью толчкомеров.
Толчкомеры являются наиболее распространенными и недорогими быстродействующими
средствами измерения ровности в России. Простота конструкции, высокая
производительность при минимальных затратах делают актуальным их применение при
строительстве, эксплуатации и диагностике автомобильных дорог.
Методу толчкомера присущи недостатки, связанные с повторяемостью и
сопоставимостью результатов измерений. Эти недостатки обусловлены, главным
образом, техническим состоянием транспортного средства, динамикой изменения
параметров его подвески и шин, а также факторами методического характера. Для
уменьшения погрешности измерений и сопоставимости получаемых данных в
руководстве [7] описан метод калибровки толчкомеров с использованием эталонных
дорожных участков. На основании экспериментальных исследований определены
калибровочные зависимости толчкомеров по методу трехметровой рейки и индексу IRI.
Из-за большого количества факторов, влияющих на результаты измерений,
достоверную оценку ровности с помощью толчкомеров можно получить только при
добросовестном и скрупулезном выполнении всех положений руководства [7].
В связи с отсутствием в России серийно выпускающихся установок для измерения
ровности по методике IRI, а так же малым количеством установок импортного
_________________________________________________________________________________________
Н. Н. Бочкарев
Аппаратно-программный комплекс для определения индекса IRI
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
5
_________________________________________________________________________________________
производства актуальна задача создания функционально надежной, не дорогой по
стоимости и достоверной по измеряемым параметрам установки, изготовление которой
можно было выполнить в кратчайшие сроки из доступной комплектации.
1. АЛГОРИТМ ПРОГРАММЫ АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА
В
аппаратно-программном
комплексе
(АПК)
реализовано
измерение
международного индекса продольной ровности дорог IRI в соответствии с
рекомендациями [3, 4].
Для расчета индекса IRI по массиву ординат микропрофиля проезжей части дороги,
полученному измерениями АПК, используется стандартная двухмассовая модель,
показанная на рис. 1, уравнения движения которой известны [9]:
Мz  В  z  y   C1  z  y   0
,
my  B  z  y   C1 z   C1  C2  y  C2 q
(1)
где M – подрессоренная масса; m – неподрессоренная
масса; C1 – жесткость подвески; C2 – жесткость шины; B –
коэффициент вязкого трения подвески; z – вертикальные
перемещения подрессоренной массы; y – вертикальные
перемещения неподрессоренной массы; q – вертикальное
возмущение от поверхности проезжей части; z  z / t 
скорость массы М; y  y / t , 
y   2 y / t 2  скорость и
ускорение массы m, соответственно. При расчете индекса IRI
фиксируются следующие параметры модели:
С1
С
B
m
=63,3 с-2; 2 =653 с-2;
=6 с-1;
=0,15.
M
M
M
M
(2)
z , y и
рассчитывается суммарное абсолютное перемещение массы
m относительно массы M , т. е. индекс IRI в единицах м/км
Из уравнений (1) определяются величины
Рис. 1. Двухмассовая
модель для расчета
индекса IRI
T
IRI 
3600
z  y dt ,
TV 0
(3)
где T – время проезда автомобиля по участку дороги, в секундах; V – скорость
движения, 80 км/ч.
В соответствии с (3) для аппаратной реализации определения индекса IRI
необходимы два инерциальных модуля измерения скорости перемещения
неподрессоренной и подрессоренной ¼ части кузова автомобиля.
Показатель ровности по толчкомеру определяют также по формуле (3), только
интеграл в правой части получают в результате непосредственных измерений, при
проезде по дороге реального автомобиля. Если моделировать движение автомобиля
уравнениями (1), то показатель ровности по толчкомеру зависит от четырех констант,
_________________________________________________________________________________________
Н. Н. Бочкарев
Аппаратно-программный комплекс для определения индекса IRI
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
6
_________________________________________________________________________________________
характеризующих данный автомобиль, и скорости его движения. Показатель IRI, хотя и
рассчитывается по тому же алгоритму, зависит только от профиля дороги, так как
константы входящие в (1) фиксируются. Таким образом, показатель IRI дает
характеристику профиля, а толчкомер позволяет получить ту же характеристику, но с
учетом влияния параметров автомобиля, на котором он установлен.
Например, реальный участок автомобильной дороги с показателем IRI равным
3,5 м/км. Если рассчитать на этом участке показатель ровности по толчкомеру,
используя автомобиль с параметрами, принятыми при расчете IRI, получим такой же
результат – 3,5 м/км. Уменьшение параметра B на 20% приводит к увеличению
показателя ровности на 10%, а уменьшение коэффициента вязкости может быть
связано с износом амортизатора или температурой окружающей среды, а коэффициента
жесткости шины C2 – с недостаточным давлением воздуха в шине автомобиля.
Давление воздуха в шинах колес автомобиля, на котором установлена измерительная
установка, должно быть в пределах 170±20 кПа [3].
Следовательно, показатель IRI, являясь логическим развитием понятия ровности по
толчкомеру, свободен от его существенного недостатка – зависимости показаний от
особенностей автомобиля, на котором установлен.
Вариант алгоритма программы расчета индекса IRI на языке Си подробно
представлен в стандарте [4, приложение Б].
В качестве автомобиля, на который устанавливается измерительное оборудование,
можно использовать легковой автомобиль с параметрами, соответствующими условиям
(2), тогда калибровки оборудования на реальных дорожных участках не требуется. Однако
автомобиль с такими техническими характеристиками подобрать сложно. Еще сложнее
поддерживать эти характеристики в рамках условий (2) в течение длительного времени.
При движении АПК, установленного на автомобиле-лаборатории в режиме
измерения, система рама-инерциальный модуль АПК играет роль искусственного
горизонта, вертикальные перемещения колеса автомобиля относительно которого
фиксируются инерциальным модулем, установленным на оси колеса, т. е. на
неподрессоренной массе. Далее измеренный АПК массив данных о микропрофиле
обрабатывается по алгоритму, аналогичному приведенному в [4]. Искусственный
горизонт создается в программе усреднением по алгоритму скользящего среднего [10]:
zk 
1 n
 zk i ,
n i 1
(4)
где zk  скользящее среднее в точке k; n – количество точек выборки для интервала
сглаживания; zk i  скорость массы M в точке k-i.
Для ускорения процесса расчета скользящего среднего, т. е. устранения процесса
регулярного суммирования всех значений на интервале сглаживания, используется
рекуррентное соотношение:
zk  zk 1 
zk n zk
 ,
n
n
(5)
_________________________________________________________________________________________
Н. Н. Бочкарев
Аппаратно-программный комплекс для определения индекса IRI
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
7
_________________________________________________________________________________________
где zk 1  предыдущее значение скользящего среднего; zk  n  самое раннее значение
скорости массы М, используемое для вычисления zk 1 ; zk  текущее последнее
значение в выборке для интервала сглаживания.
Благодаря параллельной работе двух инерциальных модулей АПК и алгоритму
программы, оптимизирующей расчет относительного перемещения модулей с учетом
интервала усреднения вертикальных перемещений модуля на подрессоренной массе,
необходимость калибровки АПК по вертикальным перемещениям на эталонных
дорожных участках отпадает. При этом расчетная погрешность АПК остается не более
±0,2IRI от истинного значения, обусловленная лишь погрешностью в жесткости шины.
2. ОБОРУДОВАНИЕ АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА
В соответствии с формулой (3) были изготовлены два инерциальных модуля, внутри
которых установлены одноосевые акселерометры, которые закреплялись на
неподрессоренной (ось колеса) и подрессоренной (рама) массе ¼ части кузова
легкового автомобиля. На рис. 2 показано размещение элементов оборудования АПК на
автомобиле «Газель», а на рис. 3 – весь комплект оборудования АПК в
демонтированном положении.
Рис. 2. Оборудование АПК, установленное на автомобиле: 1 – датчик с внутренней
стороны на оси правого колеса (неподрессоренная масса); 2 – датчик на раме
(подрессоренная масса) над датчиком 1; 3 – датчик скорости; 4 – компьютер; 5 –
блок электроники
Одно из главных преимуществ АПК перед измерителями типа толчкомеров –
калибровка оборудования по вертикальным перемещениям на эталонных дорожных
участках не требуется. Абсолютная калибровка выполняется на сертифицированном
вибростенде только для инерциальных модулей, в которых установлены акселерометры.
В качестве датчика скорости, в данном примере, используется стандартный от
автомобиля «Волга» № 344.3843, который вырабатывает частотно-импульсный сигнал:
10 импульсов на один оборот колеса.
Питание АПК выполнено по USB интерфейсу от компьютера.
_________________________________________________________________________________________
Н. Н. Бочкарев
Аппаратно-программный комплекс для определения индекса IRI
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
8
_________________________________________________________________________________________
Рис. 3. Оборудование АПК: 1 – инерциальные модули; 2 – блок электроники; 3 –
график индекса IRI; 4 – график скорости автомобиля
В АПК реализован вывод информации в трех вариантах выполнения измерений:
первый – массив ординат микропрофиля поверхности дороги в метрах; второй – индекс
IRI в м/км; третий – аналогично измерениям толчкомера в м/км. Для второго и третьего
вариантов можно задавать величину Distance – продольное расстояние, на котором
рассчитывается индекс IRI в диапазоне 31000 м.
Неровности дорожного покрытия условно подразделяют на три группы в
зависимости от их протяженности  длины волны  :  ≤5 м – короткие; 5 м<  < 25 м
– средние; 25 м<  < 60 м – длинные. Для целей определения спектральной плотности
коротких и средних  , т. е.  <25 м, при скорости движения автомобиля V>50 км/ч,
линейный частотный диапазон АПК должен начинаться с частоты не более fн=0,55 Гц.
Поэтому линейный частотный диапазон изготовленного АПК составляет 0,530 Гц.
Размер выборки для интервала сглаживания при расчете скользящего среднего, в
соответствии с формулами (4, 5), выбран в программе АПК исходя из условия:
n
V
25
,

3600  f н  Step Step
(6)
где V  текущая скорость движения автомобиля; Step – продольный шаг в метрах.
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) АПК 8-ми канальный, 12-ти разрядный и
адаптирован, в том числе, для подключения различных типов датчиков скорости через
_________________________________________________________________________________________
Н. Н. Бочкарев
Аппаратно-программный комплекс для определения индекса IRI
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
9
_________________________________________________________________________________________
оптронную развязку на цифровой вход. АЦП позволяет подключат одновременно до
четырех пар инерциальных модулей.
Например, при скорости движения автомобиля 80 км/ч и продольном шаге
Step=0,18 м, минимальная частота дискретизации АЦП должна составлять не менее
246 Гц. Минимальная частота дискретизации в АПК составляет 300 Гц на канал, а
максимальная – 40 кГц.
На рис. 5 показан интерфейс программного обеспечения АПК при выводе основных
результатов обработки данных.
Рис. 5. Пример графического представления результата расчета индекса IRI: 1 –
пиктограмма сохранения файла; 2 – Distance – продольное расстояние, на котором
рассчитывается индекс IRI, м; 3 – Step – продольный шаг, м; 4 – расстояние,
пройденное автомобилем за все время измерения, м; 5 – график средней скорости
автомобиля на расстоянии Distance, км/ч; 6 – график индекса IRI c усреднением на
расстоянии Distance; 7 – маркеры уточнения результата; 8 – уточненный результат в
точке; 9 – директория и название обработанного файла; 10 – дополнительное меню
графических настроек
Кроме того, когда оборудование АПК функционирует как толчкомер, т. е. для
формирования результатов расчета используется непосредственно формула (3), то не
требуется абсолютная калибровка оборудования на эталонных участках с
предварительно измеренным микропрофилем дорожной поверхности другими методами,
предлагаемыми, например, в [3, 4, 7]. Процедура такой калибровки с использованием,
например, трехметровой линейки необоснованно трудоемка и продолжительна по
времени. Для выполнения такой калибровки можно использовать массивы данных о
микропрофиле, измеренные АПК, и результаты расчетов индекса IRI.
_________________________________________________________________________________________
Н. Н. Бочкарев
Аппаратно-программный комплекс для определения индекса IRI
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
10
_________________________________________________________________________________________
АПК устанавливался на три типа легковых автомобилей и прошел испытания в
летне-осенний период 2013 г. на дорогах Томской и Кемеровской области.
3. ДИНАМИЧЕСКОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ
ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЯ МОСТОВ
СВОБОДНЫХ
КОЛЕБАНИЙ
В ходе испытаний была обнаружена дополнительная измерительная возможность
АПК, а именно, при движении автомобиля по автодорожным мостам в спектральной
плотности виброскорости (см. рис. 7, б) появлялись частоты свободных колебаний
пролетных строений мостов, на что впервые было указано в работе [11]. Один из примеров
обнаруженного в испытаниях эффекта приведен на рис. 6, 7. Например, частота 2,52 ±0,1 Гц
для сталежелезобетонного пролетного строения длиной 4 м (рис. 3, б) и 4,6±0,1 Гц для
железобетонного пролетного строения длиной 21 м. При этом спектральная плотность
виброскорости, характеризующая неровности дорожного покрытия, имела максимум на
частотах выше ~10 Гц (рис. 7).
Частота свободных колебаний пролетного строения в спектре на рис. 7, б уверенно
выявляется благодаря наличию в АПК двух инерциальных модулей, один из которых
регистрирует микропрофиль дорожной поверхности, а второй на подрессоренной массе
– вертикальные перемещения рамы автомобиля.
Возможность измерения свободной частоты колебаний пролетных строений
автодорожных мостов с использованием прибора, измеряющего индекс IRI, открывает
следующие перспективы.
Рис. 6. Временные записи виброскорости: a – подрессоренный инерциальный
модуль; б – неподрессоренный инерциальный модуль. Интервал 612,16 с
соответствует движению автомобиля до пролетного строения моста. Интервал
12,1616,6 с – движение автомобиля по пролетному строению моста. Моменты
времени 12,16 с и 16,6 с соответствуют началу наезда колеса с инерциальными
модулями на деформационные швы пролетного строения моста
_________________________________________________________________________________________
Н. Н. Бочкарев
Аппаратно-программный комплекс для определения индекса IRI
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
11
_________________________________________________________________________________________
Рис. 7. Частотные спектры виброскорости для интервалов времени на рис. 6, б: а –
612,16 с; b – 12,1616,6 с
Первое: измерение свободной частоты колебаний пролетных строений мостов,
выполняется в комплексе с работами по измерению продольной ровности дорог.
Второе: автомобиль-лаборатория, на котором установлен измеритель индекса IRI, не
останавливается на пролетном строении, а продолжает движение по дороге. Таким
образом, одна из важнейших динамических характеристик – свободная частота
колебаний всех пролетных строений автодорожных мостов, встречающихся на пути
автомобиля-лаборатории, будет измерена дополнительно к измерениям продольной
ровности дорожного покрытия. Как известно, индекс IRI измеряется при непрерывном
движении на участках дорог протяженностью от нескольких до сотен километров.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, разработанный и изготовленный аппаратно-программный комплекс
позволяет с высокой степенью достоверности определять международный индекс IRI
продольной ровности дорог. Комплекс изготовлен их доступных и недорогих
комплектующих и может быть тиражирован в короткие сроки. Для сертификации
комплекса не требуется выполнять трудоемкую и длительную калибровку на эталонных
дорожных участках с использованием других методик, предлагаемых в [3, 4]. В
алгоритме программного обеспечения комплекса использованы хорошо известные
математические модели и методы, многократно проверенные в работе других устройств.
Следует отметить, что измерения, выполняемые комплексом в процессе традиционных
испытаний пролетных строений мостов, позволяют анализировать взаимосвязь данных о
дефектах проезжей части, массивах ординат микропрофиля проезжей части дороги и
результатов измерения динамических характеристик пролетных строений мостов.
Работа выполнена при финансовой поддержке регионального гранта Российского
фонда фундаментальных исследований № 13-01-98006.
_________________________________________________________________________________________
Н. Н. Бочкарев
Аппаратно-программный комплекс для определения индекса IRI
XXVII сессия РАО, Санкт-Петербург, 16-18 апреля 2014 г.
12
_________________________________________________________________________________________
ЛИТЕРАТУРА
1. Sayers M., Segel L., Wong J. Y., Law E. H., Hrovat D. ed. Characteristic Power Spectral
Density Functions for Vertical and Roll Components of Road Roughness // Symposium
on Simulation and Control of Ground Vehicles and Transportation Systems. Proceedings,
American Society of Mechanical Engineers, New York, 1986. PP. 113–139.
2. The International Road Roughness Experiment. Establishing Correlation and a Calibration
Standard for Measurements // The World Bank. USA. Washington. 1986. 453 p.
3. ГОСТ Р30412-96. Дороги автомобильные и аэродромы. Методы измерения
неровностей оснований и покрытий. 10 c.
4. СТО МАДИ 02066517.1-2006. Дороги автомобильные общего пользования. Диагностика.
Определение микропрофиля дорожной поверхности и международного показателя
ровности IRI. Общие требования и порядок проведения. М: МАДИ, 2006. 46 с.
5. Road Transport Research. Road surface characteristics: their interaction and their
optimization: Report Prepared By An OECD Scientific Expert Group / Organisation For
Economic Co-Operanion And Development. Paris, 1984. 207 p.
6. Sayers M. W., Gillespie T. D., Paterson W. D. O. // Guindelines for Conducting and Calibrating
Road Roughness Measurements // The World Bank. USA. Washington. 1986. 98 p.
7. Руководство по оценке ровности дорожных покрытий толчкомером. М: Росавтодор,
2002. 14 с.
8. ИСО 86086:1995. Вибрация механическая. Профили дорожных покрытий.
Представление результатов измерений.
9. Хачатуров А. А., Афанасьев В. Л., Васильев В. С., Гольдин Г. В., Додонов Б. М.,
Жигарев В. П., Кольцов В. И., Юрик В. С., Яковлев Е. И. Динамика системы дорога
– шина – автомобиль – водитель. М.: Машиностроение, 1976.
10. Грешилов А. А., Стакун В. А., Стакун А. А. Математические методы построения
прогнозов. М.: Радио и связь, 1997. 112 с.
11. Бочкарев Н. Н. Аппаратно-программный комплекс для определения международного
индекса продольной ровности автомобильных дорог // Наука и образование в жизни
современного общества: сб. науч. тр. по мат-лам Междунар. науч.-практ. конф. 29
ноября 2013 г. Часть 10; М-во обр. и науки РФ. Тамбов: Изд-во ТРОО «БизнесНаука-Общество», 2013. С. 23−24.
_________________________________________________________________________________________
Н. Н. Бочкарев
Аппаратно-программный комплекс для определения индекса IRI