Повышение работоспособности автомобильных дорог международных автотранспортных переходов в дальневосточном федеральном округе


Скачать 405,32 Kb.
НазваниеПовышение работоспособности автомобильных дорог международных автотранспортных переходов в дальневосточном федеральном округе
страница1/4
СЕМЕНОВ Алексей Витальевич
Дата конвертации25.08.2012
Размер405,32 Kb.
ТипАвтореферат
Год2007
  1   2   3   4


На правах рукописи


СЕМЕНОВ Алексей Витальевич


ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ

АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ МЕЖДУНАРОДНЫХ

АВТОТРАНСПОРТНЫХ ПЕРЕХОДОВ

В ДАЛЬНЕВОСТОЧНОМ ФЕДЕРАЛЬНОМ ОКРУГЕ


05.23.11 – Проектирование и строительство дорог, метрополитенов,

аэродромов, мостов и транспортных тоннелей


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание

ученой степени кандидата технических наук


Хабаровск - 2007




Работа выполнена в Тихоокеанском государственном университете


Научный руководитель - кандидат технических наук,

доцент Ярмолинский Владимир Аполенарьевич


Официальные оппоненты - доктор технических наук,

доцент Белуцкий Игорь Юрьевич

кандидат технических наук,

доцент Вишневский Александр Витальевич

Ведущая организация - ГУ "Федеральное управление

автомобильных дорог "Дальний Восток"

(ДАЛЬУПРАВТОДОР), г. Хабаровск


Защита диссертации состоится «14» ноября 2007 года в 15-00 часов

на заседании диссертационного совета Д 212.294.01 в ГОУВПО

«Тихоокеанский государственный университет» по адресу:

680035, г. Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136, ауд. 315л.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тихоокеанского

государственного университета.


Автореферат разослан «12» октября 2007 года


Ученый секретарь

диссертационного совета А. В. Лещинский


Общая характеристика работы


Актуальность темы

Одной из характерных особенностей современного этапа экономического развития мирового хозяйства является глобализация хозяйственных связей между странами, посредством активного использования различных торгово-экономических форм, прежде всего, наиболее эффективной его формы – приграничного сотрудничества. Приграничное сотрудничество было и остается важным направлением развития экономики приграничных регионов.

Из 10 субъектов Дальневосточного федерального округа (ДФО), 4 имеют общую границу с Китайской Народной Республикой (Хабаровский и Приморский края, Амурская область и Еврейская автономная область). Приморский край имеет также границу с КНДР.

Это обстоятельство, а также уникальное географическое расположение Дальнего Востока, находящегося на пересечении международных транспортных коридоров, его близость к Азиатско-Тихоокеанской и Американской транспортным системам создают условия для успешного развития в регионе международных перевозок.

Вместе с тем, Азиатско-Тихоокеанский регион имеет много различий в развитии интермодальных перевозок, связанных с отсутствием единой автодорожной сети. Появившиеся в последнее время на автодорогах ДФО автопоезда иностранного производства имеют сверхнормативную нагрузку, что обуславливает проявление пластических деформаций в конструктивных слоях дорожных одежд с образованием колейности на покрытиях.

В программе экономического и социального развития Дальнего Востока важная роль отводится автомобильному транспорту. Предусматривается два этапа развития транспортной инфраструктуры с ликвидацией на первом этапе «узких» мест, а в последующем приведение технического состояния транспортной системы в соответствие с международными нормами.

В решении этой проблемы исключительно важное значение придается улучшению состояния существующих автомобильных дорог.

В настоящее время автомобильные дороги, соединяющие автотранспортные переходы с международными автотранспортными коридорами (МТК) ДФО, имеют различные технические категории и транспортно-эксплуатационные характеристики. В большинстве случаев эти дороги не соответствуют существующему уровню международных перевозок, что приводит к задержке доставки грузов потребителям и снижает эффективность экономического потенциала региона.

В этой связи, актуальными являются вопросы: оценки фактической и перспективной грузонапряженности на пограничных автотранспортных переходах; оптимизации международных транспортных потоков; разработки рекомендаций по повышению транспортно-эксплуатационных характеристик автомобильных дорог обслуживающих международные перевозки с учетом обеспечения перспективных объемов перевозок.

Таким образом, основной задачей настоящих исследований является повышение работоспособности автомобильных дорог на подходах к международным автотранспортным переходам ДФО с учетом фактической грузонапряженности существующих транспортных нагрузок.

Цель и задачи диссертационного исследования

Целью диссертационной работы является повышение работоспособности автомобильных дорог на подходах к международным автотранспортным переходам ДФО за счет их усиления с учетом фактической грузонапряженности и существующих транспортных нагрузок.


Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

  • анализ фактической и перспективной грузонапряженности на автомобильных дорогах международных автотранспортных переходов ДФО с разработкой плана оптимального распределения перевозок;

  • исследование транспортно-эксплуатационных характеристик автомобильных дорог обслуживающих международные перевозки с получением расчетных зависимостей их изменения вероятностного характера;

  • оценка надежности работы дорожных конструкций на дорогах международных автотранспортных переходов ДФО с назначением требуемых значений коэффициента запаса прочности в рассматриваемых природно-климатических условиях;

  • обоснование методики назначения исходных начальных, граничных условий и критериальных оценок для исследования напряженно-деформированного состояния (НДС) существующих дорожных конструкций методом конечных элементов (МКЭ);

  • разработка мероприятий по усилению дорожных одежд для повышения работоспособности автомобильных дорог на подходах к международным автотранспортным переходам (АПП) и оценка их эффективности.

Объектом исследования является сеть и конструкции автомобильных дорог, по которым осуществляются международные автомобильные перевозки к АПП.

Методической базой исследований послужили: методы комплексного анализа экспериментальных данных; методы решения оптимизационных задач и построения математических моделей; методы оценки напряженно-деформированного состояния (НДС) существующих конструкций дорожных одежд; существующие расчетно-теоретические положения; программные продукты решения прикладных задач оценки НДС на основе метода конечных элементов.

Научная новизна исследований заключается в:

  • разработке методики оптимизации международных автомобильных перевозок на АПП;

  • получении расчетных зависимостей вероятностного характера прогнозирующих изменение прочностных характеристик дорожных одежд автомобильных дорог на подходах к АПП;

  • установлении зависимостей растягивающих напряжений в асфальтобетонных слоях от фактического модуля упругости существующих дорожных одежд АПП и толщины слоя их усиления;

  • методике установления исходных начальных и граничных условий для исследования напряженно-деформированного состояния опытных дорожных одежд методом конечных элементов;

  • разработке рекомендаций по усилению конструкций дорожных одежд для повышения работоспособности автомобильных дорог на подходах к международным автотранспортным переходам с учетом роста объема грузоперевозок.

Достоверность научных выводов подтверждается результатами экспериментальных работ, достаточным уровнем сходимости результатов аналитического расчета НДС дорожных конструкций и фактического состояния элементов конструкций дорожных одежд на опытных участках автомобильных дорог, применением компьютерных программ при обработке статистических данных.

Практическая значимость диссертационного исследования заключается в решении задач по повышению эффективности международных автомобильных перевозок за счет использования разработанных рекомендаций повышения работоспособности автомобильных дорог международных автотранспортных переходов ДФО.

На защиту выносятся:

  • Результаты экспериментальных работ на автомобильных дорогах АПП.

  • Методика оптимизации международных автотранспортных перевозок в ДФО.

  • Методика назначения исходных начальных и граничных условий для исследования НДС опытных дорожных конструкций МКЭ.

  • Результаты исследования НДС дорожных одежд и конструкций их усиления.

  • Рекомендации по повышению работоспособности дорожных одежд автомобильных дорог на АПП в ДФО.

Реализация работы осуществлена при разработке перспективных планов модернизации автомобильных дорог Дальневосточного управления федеральных автомобильных дорог. Результаты исследований включены в Методические рекомендации по применению текстильных синтетических материалов для осушения земляного полотна и дорожных одежд автомобильных дорог южной части Дальнего Востока (Хабаровск, ТОГУ, 2006 г.), а также в Региональные нормы «Проектирование земляного полотна и дорожных одежд автомобильных дорог Сахалинской области (РДН-002-02).

Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсуждались на международных научно-практических конференциях – «Новые идеи нового века» ХГТУ, 2002 год; «Современные технологии усиления дорожных одежд при модернизации и капитальном ремонте автомобильных дорог», 21 октября 2005 г.; межрегиональной научно-практической конференции «Автомобильный транспорт Дальнего Востока и Сибири» ХГТУ, г. Хабаровск, 2004 г.; международной научно-технической конференции «Проблемы качества и эксплуатации транспортных средств» ПГУАС, г. Пенза, 2004 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 18 научных статей, в том числе 1 статья рекомендуемая ВАК для защиты кандидатских диссертаций. С участием соискателя разработано и издано 2 нормативно-технических документа и одно учебное пособие.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Результаты исследований изложены на 166 страницах основного текста, включающего 62 рисунков, 23 таблиц, список литературных источников из 135 наименований; объем приложений - 70 страниц.

Автор выражает признательность сотрудникам кафедр «Автомобильные дороги» и «Мосты, основания и фундаменты» ТОГУ за творческое обсуждение, советы и замечания, сделанные по существу диссертационной работы в процессе ее выполнения и апробации.

Содержание работы

Первая глава диссертации посвящена состоянию вопроса, методике проведения исследований, цели и задачам исследования.

Проблема обеспечения международных перевозок связана с решением целого ряда задач, главной из которых является приведение транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог к нормативам, отвечающим международным требованиям по грузоподъемности. Решение этой проблемы не возможно без использования современных методов, позволяющих оперативно исследовать НДС автомобильных дорог, с целью разработки мероприятий для их усиления, и повышения работоспособности.

Большой вклад по исследованию напряженного состояния грунтовых массивов и дорожных одежд внесли отечественные и зарубежные ученые: В. К. Апестин, В. Ф. Бабков, Д. М. Бурмистер, А. П. Васильев, А. М., Н. И. Горшков, В. И. Заворицкий, И. П. Зелинский, В. Г. Зотеев, Н. Н. Иванов, С. К. Илиополов, А. М. Кривисский, М. С. Коганзон, М. Б. Корсунский, В. Д. Казарновский, В. В. Лопашук, С. А. Матвеев, В. Н. Майоров, В. П. Матуа, Ю. В. Немировский, В. П. Носов, А. В. Смирнов,В. В. Ушаков, Ю. М. Яковлев и многие другие.

Однако, некоторые вопросы еще не получили достаточного развития, а ряд используемых методов оценки НДС элементов дорожной конструкции не в полной мере удовлетворяет современным автомобильным нагрузкам и схемам их реального загружения.

В расчетах и оценках элементов НДС реальной системы «автодорога-геосреда» по-прежнему используется только один вариант ее представления в виде расчетной схемы двух-, трехслойного полупространства (основа – осесимметричная задача теории линейной упругости). Эта расчетная схема не способна учесть действие современных нагрузок от транспортных средств, их расположение на проезжей части, форму исполнения автомобильной дороги в ландшафте местности (в выемке, насыпи, городском исполнении и др.), реальную конструкцию элементов и т.п.

Поэтому более перспективным представляется моделирование работы элементов системы «автодорога-геосреда» на основе численных методов, прежде всего метода конечных элементов (МКЭ).

Анализ существующих точных и приближенных методов решений показал, что реализация большинства задач различных дорожных конструкций возможна только при использовании численных методов.

Не маловажной составляющей рассматриваемой проблемы является повышение эффективности международных автомобильных перевозок. Методы решения этой проблемы разнообразны и нашли отражение в трудах Г. А. Бородянского, Э. В. Дингеса, А. В. Ефремова, В. Е. Когановича, Р. Г. Леонтьева, В. Н. Луканина, Л. Б. Мирошина, Г. А. Поляковой, С. М. Резер, И. А. Романенко, А. К. Славуцкого, Я. В. Хомяка, В. А. Ярмолинского и других ученых.

Оптимизацию международных автомобильных перевозок на автомобильных переходах нельзя рассматривать отдельно от оптимизации транспортной системы региона в целом. Это существенно усложняет задачу и требует поэтапного ее решения. В первую очередь, обеспечивая необходимые прочностные качества дорог АПП, загруженных более тяжелыми нагрузками.

Во второй главе диссертации проанализирована дорожная инфраструктура пограничных переходов на границе с КНР и осуществлена оптимизация международных автомобильных перевозок.

В настоящее время на территории ДФО наиболее интенсивно функционируют 9 автотранспортных пограничных переходов (АПП):

Суйфэньхэ – Пограничный (Приморский край); Дуннин – Полтавка (Приморский край); Хуньчунь – Краскино (Приморский край); Хулинь – Марково (Приморский край); Мишань – Турий Рог (Приморский край); Жаохэ – Покровка (Хабаровский край); Лобэй – Амурзет (Еврейская автономная область); Хэйхэ – Благовещенск (Амурская область); Мохэ – Джалинда (Амурская область).

Анализ существующих грузопотоков показал, что международные переходы загружены крайне неравномерно (рис.1.)



Рис. 1. Распределение загрузки АПП

В результате статистической обработки данных по фактическому объему перевозок грузов через АПП (рис.2.) проведено прогнозирование количества приложений расчетных нагрузок, с целью, определения требуемого модуля упругости.



Рис. 2. Изменение количества грузоперевозок на АПП

в течение года.

Развитие перевозок через АПП характеризуется следующими показателями динамики: абсолютным приростом, темпом прироста, абсолютным значением 1 % прироста. Для характеристики интенсивности развития перевозок грузов и грузооборота за определенный период времени определялись средние показатели динамики перевозок.

Средний годовой объем перевозок грузов (тыс. т.):

Y = (1)

где Вi – соответственно количество грузов перевезенных через АПП за рассматриваемый период m лет.

Средний годовой абсолютный прирост (тыс. т.):

Δ = , (2)


где В1 и Вm – соответственно количество грузов перевезенных в первый и последний год рассматриваемого периода.

Средний годовой темп роста за рассматриваемый период (%):

Т = · 100. (3)


Средний годовой темп прироста (%):
Тп = Т – 100. (4)
Средняя годовая величина 1 % прироста (тыс.т.):

А = Δ / Тп . (5)

Для назначения требуемой конструкции дорожной одежды на дорогах, ведущих к АПП, определялись сезонные колебания грузонапряженности и их размеры. Использовался графический метод, применялись линейные диаграммы, построенные по данным о среднесуточном объеме перевозок по месяцам не менее чем за три года. Это позволило выявить устойчивую сезонную волну грузоперевозок.

Сезонные колебания перевозок через АПП показали, что в одни месяцы количество перевозок увеличивается, в другие – уменьшается. Колебания зависят от специфических условий и многочисленных факторов, в том числе и природно-климатических.

Сезонные колебания объемов грузоперевозок измерялись при помощи индекса сезонности, который вычислялся в зависимости от характера динамики объема перевозок.

Линейная диаграмма динамики перевозки грузов через АПП имеет тенденцию к развитию. Индексы сезонности вычислялись в следующей последовательности:

  • определялись среднемесячные объемы грузоперевозок из фактических уровней одноименных месяцев за рассматриваемый период,

, (6)

где Ym – объем грузоперевозок в одноименный месяц за рассматриваемый период.;

  • затем для выявления общей тенденции ряда производилось сглаживание с помощью 12 среднемесячной скользящей, уровни – , для каждого характерного месяца, каждого года:

, (7)

где Yn – месячный объем грузоперевозок.

Было определено 25 средних. Для определения срединного периода, к которому относится 12-месячная средняя скользящая, выполнялось центрирование.

Центрированные средние скользящие:

(8)

Из найденных сглаженных (центрированных) скользящих определялись средние, для одноименных месяцев:
(9)

После этого находились индексы сезонности ic в % для каждого месяца, рассчитанные по формуле:

(10)

Для анализа и прогнозирования внутригодичных колебаний использовалась модель в виде гармоник ряда Фурье:

Yt = a0 + , (11)

где: Yt – выравненный уровень на момент времени t, k – номер гармоники, определяющий степень точности (адекватности) модели (принимается в пределах от 1 до 4).

Параметры уравнения (11) определялись по методу наименьших квадратов:

, (12)

(13)

(14)


При анализе внутригодичной динамики перевозок m= 12 по числу месяцев в году.

Внутригодичные динамики годового периода можно представить как части окружности:

Периоды t

0

1/6 π

1/3 π

1/2 π

2/3 π

5/6 π

π

7/6 π

4/3 π

3/2 π

5/3 π

11/6 π

Уровни Y

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

Y8

Y9

Y10

Y11

Y12
  1   2   3   4

Разместите кнопку на своём сайте:
поделись


База данных защищена авторским правом ©dis.podelise.ru 2012
обратиться к администрации
АвтоРефераты
Главная страница