Експлуатація автомобільної дороги ІІІ категорії Мерефа-Лозова-Павлоград (Т-21-07) в Харківській області, на участку дороги, обслуговуємого Лозовскім райавт

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АВТОМОБІЛЬНО-ДОРОЖНІЙ

УНІВЕРСИТЕТ Дорожньо-будівельний факультет

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

ДО ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЦЬКОГО ХАРАКТЕРУ

НА ТЕМУ: «ЕКСПЛУАТАЦІЯ АВТОМОБІЛЬНОЇ ДОРОГИ III КАТЕГОРІЇ МЕРЕФА-ЛОЗОВА-ПАВЛОГРАД (Т-21−07) В ХАРКІВСЬКІЙ ОБЛАСТІ, НА УЧАСТКУ ДОРОГИ ОБСЛУГОВУЄМОГО ЛОЗОВСКІМ РАЙАВТОДОРОМ

Завідуючий кафедрою Жданюк В.К.

Керівник Догадайло О.О.

Консультант Карась С.І.

Консультант Кіяшко І.В.

Нормоконтроль Зінченко В.М.

Виконав ст.гр. Д-5 Кобяков О.В.

Харків 2003

РЕФЕРАТ

Дипломний проект дослідницького характеру складається з пояснювальної записки на 130 стр, містить 27 таблиць, 35 джерел і 30 слайдів графічної частини.

Об'єктом дослідження є оптимізація розподілу ресурсів на утримання та ремонт автомобільної дороги «Мерефа — Лозова — Павлоград»

Мета роботи — розробка технологія та організація робіт з експлуатації ділянки дороги «Мерефа — Лозова — Павлоград»

В проекті були розроблені питання: аналіз природно-кліматичних умов району експлуатації, експлуатаційний стан дороги, оптимізація розподілу ресурсів на утримання та ремонт автомобільної дороги, обґрунтування видів та розрахунок об'ємів робіт, весняне, літнє та осіннє утримання дороги, зимове утримання дороги, розробка технологічних карт, схем з поточного середнього та капітального ремонту, розрахунок основних техніко-економічних показників проекту, контроль якості виконання робіт, охорона праці, охорона навколишнього середовища, аналіз прийнятих наукова технічних рішень.

Ключеві слова: ОРГАНІЗАЦІЯ, УПРАВЛІННЯ, ЕКСПЛУАТАЦІЯ, УТРІМАННЯ, РЕМОНТ.

ЗМІСТ автомобільна дорога експлуатація ремонт

Вступ

1. Аналіз природно-кліматичних умов району експлуатації

2. Експлуатаційний стан дороги

3. Оптимізація розподілу ресурсів стосовно автомобільної дороги

4. Обґрунтування видів експлуатаційних заходів та розрахунок обсягів робіт

5. Весняне, літне та осіннє утримання дороги

5.1 Утримання земляного полотна

5.2 Утримання елементів інженерного обладнання дороги

5.3 Утримання проїзної частини

6. Зимове утримання дороги

6.1 Розрахунки об'ємів снігоприносу

6.2 Проектування снігозахисту дороги

6.3 Технологія та організація снігоочищення дороги

6.4 Технологія та організація боротьби із зимовою слизькістю

7. Технологія та організація поточного ремонту дорожнього одягу

8. Технологія та організація середнього ремонту дорожнього покриття

9. Технологія та організація капітального ремонту дорожнього покриття

10. Економічна ефективність ремонту та утримання дороги

10.1 Визначення вартості робіт по утриманню та ремонту дорожнього одягу.

10.2 Розрахунок економічної ефективності капітальних вкладень

10.2.1 Визначення поточних затрат на розрахунковий рік

10.2.2 Визначання єдиночасових витрат

10.2.3 Визначення економічної ефективності капітальних вкладень

10.3 Розрахунок основних техніко-економічних показників проекту

11. Контроль якості робіт

12. Охорона праці

12.1 Виробнича санітарія

12.2 Техніка безпеки

12.3 Пожежна безпека

12.4 Розрахунок освітлення автобусної станції

13. Охорона навколишнього середовища

14. Аналіз прийнятих науково-технічних рішень Перелік посилань Додаток, А Додаток Б Додаток В Додаток Ж

ВСТУП

В наш час дорожня система України знаходиться на складному етапі розвитку, коли основна мережа доріг сформована, нові дороги майже не будуються і основну увагу слід приділяти питанню експлуатації доріг. Слід підвищувати технічний рівень та експлуатаційний стан доріг, вирішувати завдання підвищення швидкості, зручності та безпеки руху, інженерного обладнання доріг.

Вплив автомобілів на дорожній одяг є головною причиною її деформацій та руйнувань. Під діями багатократно повторюючись навантажень від автомобілів та природних факторів в дорожній конструкції виникають навантаження та деформації, які, накопичуючись, можуть привести до її руйнування. При деформаціях та руйнуваннях земляного полотна деформується і руйнується дорожній одяг.

Дорожні організації виконують великий обсяг робіт по утриманню і ремонту доріг, забезпеченню безпеки руху. Поточний, середній і капітальний ремонти асфальтобетонних, цементобетонних і чорно-щебеневих покриттів — заходи, які дозволяють значно підвищити технічні, експлуатаційні характеристики автомобільних доріг і їхні терміни служби.

Робота транспорту більш ефективна при зручній і більш розвитій мережі доріг. Дорожня мережа повинна забезпечувати максимальне наближення транспорту до джерел сировини і місцям виробництва товарів, доставку в самі віддалені пункти. Цим вимогам у найбільшій мірі відповідає автомобільний транспорт.

При будівництві сучасних автомобільних доріг зводиться велика кількість штучних споруд, мостів, труб, естакад, шляхопроводів. Виконання вимог, пропонованим до доріг і по всьому комплексі дорожніх споруд, можливо тільки на основі високотехнологічного рівня проектування, будівництва й експлуатації доріг.

Автомобільна дорога — це комплекс споруд, призначених забезпечити безпечною, високопродуктивну і ефективну роботу автомобільного транспорту по перевезенню вантажів і пасажирів відповідно до задач народного господарства. Ефективність робіт автомобільного транспорту багато в чому залежить від технічного рівня і стані автомобільної дороги. При погіршенні технічного стану доріг і перш за все рівності і міцності проїжджої частини знижуються продуктивність і безпека руху автомобілів, підвищується собівартість перевезень.

Під експлуатацією доріг розуміють найефективніше використовування доріг для забезпечення безпечного, зручного, цілорічного руху автомобілів із заданими швидкостями і навантаженнями з максимальним ефектом в народному господарстві. Для експлуатації доріг організована дорожньо-експлуатаційна служба, основною задачею якої є зміст і ремонт всього комплексу споруд дороги, забезпечення високих техніко-економічних показників роботи автомобільного транспорту. В цей комплекс входять: земляне полотно, дорожній одяг, мости, труби, інші штучні споруди, облаштування доріг і захисні споруди, будівлі і споруди автосервісу, дорожніх і автотранспортних служб. Параметри і стан елементів дороги і дорожніх споруд визначають її технічний рівень.

Кінцева мета діяльності дорожньої служби — підтримка і підвищення технічного рівня і експлуатаційного стану доріг відповідно до зростання інтенсивності руху і навантаження, і тим самим підвищення продуктивності і ефективності роботи автомобілів, зниження собівартості перевезень.

До складу робіт по технічній експлуатації доріг входить: вивчення і аналіз умов роботи доріг, умов руху транспортних засобів, постійний догляд за дорогами, дорожніми спорудами і смугою відведення, підтримка їх в чистоті і порядку, регулярний зміст і періодичні ремонті доріг і споруді, озеленення, реалізація заходів що підвищують технічний рівень і експлуатаційний стан доріг, приведення їх у відповідність із зростаючими вимогами, організація, управління і регулювання руху, вдосконалення дорожнього сервісу.

1 АНАЛІЗ ПРИРОДНО-КЛІМАТИЧНИХ УМОВ РАЙОНУ ЕКСПЛУАТАЦІЇ

Харківська область розташована в північно-східній частині України, переважно в басейні ріки Сіверський Донець. В області 27 районів, 328 сільських рад, 16 міст, 62 селища міського типу.

Поверхня області розчленована річковими долинами, балками, ярами. Більша частина області лежить у межах Придніпровської низовини лише на півночі і півночі-сході області значну площу займають відроги Середньоросійської височини і на південно-сході - відроги Донецького кряжа. 20]

Клімат помiрно-континентальний з холодною зимою та переважно жарким, посушливим літом. Пересічна температура січня -7є, -8є С, липня +20є, +21.5є С. Вегетаційний період 120−210 днів. Сума активних температур у середньому 3160є С. Річна кількість опадів зростає від 457 мм до 568 мм. Переважна кількість iх припадає на теплу пору року. В літку бувають посухи, весною — суховi та пиловi бурi. Серед грунтiв переважають звичайні й опідзолені чорноземи i темно-сiрi лiсовi грунти; по долинах рiчок — луговi, болотнi та древесно-пiдзолистi. Район лежить у межах степовоi та лiсостеповоi зон. 30]

Найбільші міста області: Харків, Ізюм, Куп’янськ, Лозова, Чугуїв.

Високий рівень економічного потенціалу області, густота населеності області, сприяли розвитку в області різних видів транспорту: автомобільного, залізничного, трубопровідного і повітряного. Основним видом транспорту на ряду з залізничним є автомобільний. Довжина доріг загального користування складає: 9535,1 км. Важливі автомагістралі: Київ-Харьків-Довжанський (на Роств на Дону), Харьків-Щербаковка (на Москву), Харків-Семферополь-Севастополь, Харків-Ахтирка, ЧугуївМіловоє, Полтава-Красноград.

Ліса займають 11,5% території Харківської області. Більша частина області розташована в лісостеповій зоні.

Харківська область розташована в межах лісостепової (пн.-зх. частина) та степової зон. У ґрунтовому покриві області переважають чорноземи звичайні, у лісостеповій частині опідзолені чорноземи та темно-сірі опідзолені ґрунти; по долинах річок лугові, болотні та дерново-підзолисті ґрунти. 30]

Таблиця 1.1- Основні кліматичні характеристики Харківської області

2 ЕКСПЛУАТАЦІЙНИЙ СТАН ДОРОГИ Експлуатаційний стан дороги-це ступінь відповідності нормативним вимогам змінних параметрів та характеристик дороги, які змінюються під дією транспортних засобів, метеорологічних умов, рівня утримання: міцність одягу, стан поверхні дороги та фактично використовуємо ширина проїзної частини та узбіч, зчіпні якості і рівність покриття, стан розмітки, інженерного обладнання. 31]

Продуктивність автомобілів, собівартість перевезень і безпека руху в значній мірі залежать від експлуатаційних якостей дороги. До основних експлуатаційних якостей дороги, що визначають умови руху автомобіля, можна віднести: міцність одягу, рівність покриття, шорсткість покриття ступінь зносостійкості покриття, зовнішньою середовище (план, подовжній профіль, облаштування дороги, придорожній простір).На основі оцінки експлуатаційних якостей дорожня служба планує ті або інші заходи за змістом і ремонту дороги, встановлює періодичність, об'єм робіт і здійснює їх виконання.

Найважливішим показниками експлуатаційних якостей дороги, що використовуються для цих цілей, є:

— модуль пружності дорожнього одягу

— рівність покриття

— зчеплення колеса з покриттям Показник міцності дорожнього одягу-це коефіцієнт запасу міцності, тобто відношення фактичного модуля пружності дорожнього одягу до потрібного модуля пружності за інтенсивністю та складом руху на період оцінки. 4]

Показник рівності дорожнього одягу або коефіцієнт рівності - це відношення гранично допустимої рівності для дороги даної категорії, типа покриття і інтенсивності руху до фактичної рівності.

Показник зчіпних якостей дорожнього одягу, або коефіцієнт відносного зчеплення колеса з покриттям-це відношення фактичного коефіцієнта зчеплення до допустимого.

Для оцінки відповідності експлуатаційних якостей дороги умовам руху в даний момент доцільно відносити чисельні значення цих якостей до граничних значень. Одержувані таким чином коефіцієнти наочно характеризують рівень експлуатаційної якості дороги.

Приведені вище показники комплексно характеризують експлуатаційні якості дороги. Ці коефіцієнти непостійні в часі, змінюються як в течії роки, так і в більш тривалому періоді. Для того, щоб встановити граничні значення коефіцієнтів потрібно знати закономірності їх зміни в часі.

На підставі аналізу служби доріг встановлено, що коефіцієнти, що характеризують якість дорожнього одягу, мають закономірні зміни по сезонах року. Міцність дорожнього одягу істотно залежить від тепловлажносних процесів, що відбуваються в конструкції, закономірно коливаються в річному періоді і обуславлюває в значній мірі рівність дорожньої частини. В конструкції під дією кліматичних чинників виникає тепловлажностне поле, різну потужність і спрямованість, що має, в різні періоди року. Фізико-хімічна взаємодія води з твердою фазою ґрунту підстави і матеріалом шарів дорожнього одягу при різній температурі визначає різну опір ґрунтів полотна і шарів дорожнього одягу зовнішнім навантаженням. 31]

В теплий період року температурний градієнт направлений від верхнього шару одягу до підстави, внаслідок чого відбувається зменшення вогкості завдяки термодифузії водяної пари в нижні шари і концентраційної міграції рідкої фази, збільшення густини і міцності всієї конструкції. Верхні шари одягу і покриття з бітумоминеральних сумішей при високих температурах повітря проявляють відчутні пластичні властивості і можуть накопичувати під дією навантаження залишкові деформації у вигляді хвиль, зсувів, напливів, що в значній мірі погіршує рівність покриття. Зменшення кількості випадаючих опадів в теплий період сприяє підвищенню зчеплення коліс автомобіля з покриттям.

В осінній період при пониженні температури відбувається підвищення вогкості і зменшення густини ґрунтів підстави і шарів одягу, що приводить до деякого зниження міцності. Ступінь пластичності верхніх шарів одягу і вірогідність утворення деформації покриття зменшується. В результаті збільшення кількості дощових днів ступінь зчеплення колеса з покриттям різко знижується.

В холодний період дорожня конструкція промерзає, міцність її до кінця періоду максимальних сезонних значень. Якщо не спостерігається нерівномірні морозні підняття (пучення), то рівність покриття достатньо висока. В зимовий період стан покриття погіршується в результаті утворення сніжних відкладень на покритті. Зчеплення коліс автомобіля з покриттям зменшується до мінімальних значень.

У весняний період під час переходу температури через 0 відбувається відтавання. Вогкість ґрунтової підстави і шарів дорожнього одягу досягає максимальних значень, а густина мінімальних. Міцність дорожнього одягу в цей період досягає якнайменшого значення. Збільшується вірогідність і можливість освіти і накопичення залишкових деформацій, що знижують рівність проїжджої частини. Цей період року характеризується нестійкими погодними умовами. Тому ступінь зчеплення коліс автомобіля з покриттям істотно міняється від мінімальних до максимальних значень.

Рівність покриття також схильна зміні в процесі експлуатації. З часом на проїжджій частині утворюються залишкові деформації одягу і покриття, швидкість накопичення яких залежить від інтенсивності дії водно-теплових чинників, властивостей матеріалів одягу і покриття, зсувуі зносостійкості покриття міцності дорожньої конструкції, складу руху і ін. Тому коефіцієнт рівності з часом закономірно зменшується. 31]

Експлуатаційний стан дороги характеризується нерівномірним змінам протягом всій траси. Показники експлуатаційної якості наведені до таблиці 2.1

Таблиця 2.1 — Показники експлуатаційної стану покриття дороги

Аналіз інтенсивності руху на автомобільній дороги Мерефа — Лозовая — Павлоград.

Вимірюванням на трасі з 15 до 16 години дали наступні результати по інтенсивності та складу руху:

Легкові автомобілі - 140 авт/год Легкі вантажні автомобілі - 12 авт/год Середні вантажні автомобілі - 20 авт/год Важкі вантажні автомобілі - 4 авт/год Мікроавтобуси — 30 авт/год Автобуси — 4 авт/год Мотоцикли — 4 авт/год Всього 214 авт/год Для того щоб перевести годинну інтенсивність до добової нам необхідно виконати наступний розрахунок:

N_доб= N_{год. і} К_з (2.1)

Де N_доб — добова інтенсивність руху в транспортних одиницях, авт/добу.

К_з — коефіцієнт зведення годинної інтенсивності до добової,[1]

N_доб= 214 14,2 = 3038 авт/добу

Інтенсивність і склад руху на автомобільних дорогах коливаються в широких межах залежно від багатьох чинників. Ці зміни були пов’язані з циклічністю сільськогосподарського виробництва (вивіз добрив на поля, весняна посівна компанія, осіння прибиральна компанія), нерівномірним використовуванням автомобілів особистого користування. На дорогах місцевого значення восени під час прибиральної компанії і весною помітно збільшується кількість колісних тракторів і автомобілів з причепами. Вказані зміни настільки істотні, що ними не можна нехтувати при організації руху, плануванню заходів щодо підвищення безпеки і зручності руху на дорогах.

Існує певна залежність сезонних коливань інтенсивності руху від кліматичного району проложення дороги, її народногосподарського значення, технічних параметрів, якість змісту. Загальною закономірністю є зниження і вирівнювання складу транспортного потоку взимку.

Є певні закономірності і в зміні інтенсивності руху по днях тижня для кожного сезону року. Розподіл інтенсивності руху всього потоку в робочі дні тижні (понеділок — п’ятниця) достатньо рівномірно. Максимальне завантаження весною наголошується в середу, влітку — в четвер, восени і взимку в середу. Таким чином максимальне завантаження для всього потоку доводиться на середину тижня. [32]

На підставі узагальнених даних отриманих в результаті спостережень за зміною інтенсивності по місяцях і днях тижня в різні сезони року, із спеціальної літератури [32], будуємо графіки зміни інтенсивності які були приведені на 3 і 4 станиці графічної частини дипломного проекту.

3 ОПТИМІЗАЦІЯ РОЗПОДІЛУ РЕСУРСІВ НА УТРИМАННЯ ТА РЕМОНТ автомобільнОЇ дорОгИ

Автомобільні дороги є невід'ємною складовою частиною транспортної системи держави, в значній мірі впливають на соціально-економічний розвиток України. Від стану автомобільних доріг суттєво залежать витрати на перевезення вантажів та пасажирів, рівень цін, ступень зайнятості населення, темпи розвитку економіки держави. В свою чергу, стан автомобільних доріг та темпи їх розвитку визначаються економічними можливостями держави, рівнем фінансування дорожнього господарства. Таким чином, автомобільні дороги та економіка держави тісно зв’язані. З цього слідує, що розвиток автомобільних доріг України є передумовою розвитку економіки держави.

Методи вибору обґрунтованих рішень у реальних умовах є предметом теорії дослідження операцій. Відповідно до класичних принципів дослідження операцій визначимо фактори рішень, обмеження і цільову функцію задачі оптимального розподілу ресурсів на експлуатацію мережі доріг. [9]

Витрати на перевезення вантажів та пасажирів залежать від транспортно-експлуатаційного стану автомобільних доріг. Стан доріг, в свою чергу, прямо пов’язаний з фінансуванням дорожнього господарства. В останні роки фінансування дорожнього господарства не задовольняє вимогам будівництва, реконструкції, ремонту та утримання автомобільних доріг. Споживчі властивості доріг, внаслідок недостатнього фінансування та зниження об'ємів дорожніх робіт, помітно погіршились. Знизилась швидкість перевезень вантажів та пасажирів, яка вдвічі нижча за середню швидкість руху в країнах Європи, підвищилась аварійність руху через незадовільні дорожні умови. В результаті підвищились витрати на перевезення вантажів та пасажирів, зросли економічні втрати суспільства, погіршилась економічна ситуація. [13]

Концепція оптимізації розподілу ресурсів для мережі автомобільних доріг як частини шляхово-транспортної системи полягає в необхідності мінімізувати сумарні витрати суспільства на функціонування цієї системи. При реалізації цієї концепції будемо виходити з припущення, що у визначених економічних умовах потреба суспільства в перевезеннях вантажів і пасажирів залишається постійної поза залежністю від стану доріг. [17]

Сумарні фінансові витрати на функціонування шляхово-транспортної системи представимо у виді

(3.1)

де — сумарні фінансові витрати на функціонування шляхово-транспортної системи, грн;

— сумарні транспортні витрати на перевезення вантажів і пасажирів, грн;

— сумарні економічні утрати від дорожньо-транспортних випадків, грн;

— сумарні витрати на дорожні роботи з керування станом мережі доріг, що включає n ділянок, грн.

Основні фактори рішення представимо виді системи рівнянь

;

;

;

… (3.2)

;

…

…

Основні обмеження розв’язуваної задачі

. (3.3)

. (3.4)

… (3.5)

…

де х₁, х₂, х₃, … х_i, x_n — довжина ділянок доріг, на яких виконують відповідні дорожні роботи (1, 2, 3 … i … n), км;

r₁₁, r₁₂, r₁₃, … r_ji, r_1n — питома вартість дорожньої роботи (1) відповідно на ділянках доріг l₁, l₂, l₃, … l_i, … l_n, грн/км;

r_ji — питома вартість j-й дорожньої роботи на ділянках доріг l₁, l₂, l₃, … l_i, … l_n, грн/км; r_ji 0;

r₁, r₂, r₃, … r_j, … r_m — відповідно вартості дорожніх робіт (1), (2), (3), … (і), … (n) на мережі доріг, грн.

Спростимо представлену систему. Оскільки основними видами робіт з керування станом доріг на стадії експлуатації є утримання, поточний, середній, капітальний ремонти і реконструкція (мал. 2.3), у системі виражень (3.2) будемо враховувати тільки ці види робіт. При цьому будемо виходити з того, що роботи зі змісту і поточному ремонтам виконують в обов’язковому порядку на всій довжині мережі доріг. Тоді система рівнянь (3.2) прийме вид

;

; (3.5)

.

Обмеження приймають вид

; (3.6)

r 0 (якщо дорожні роботи виконують);

r = 0 (якщо дорожні роботи не виконують). (3.7)

Проаналізуємо приведені залежності.

Складаються правої частини рівняння (3.1) зв’язані між собою. При збільшенні витрат на дорожні роботи стан доріг поліпшується і, як наслідок, зменшуються транспортні витрати й економічні утрати від дорожньо-транспортних випадків. Цю залежність запишемо у вигляді

(3.6)

Механізм цього зв’язку полягає в залежності транспортних витрат і економічних утрат від ДТП від транспортно-експлуатаційного стану автомобільних доріг (ТЕС АД). [17]

Інтегральною характеристикою транспортно-експлуатаційного стану автомобільних доріг є безпечна швидкість V_без. Основним показником ТЕС АД, що впливає на швидкість, є рівність дорожніх покрить

. (3.7)

Закономірності зміни рівності в процесі експлуатації автомобільних доріг у загальному виді можна записати

. (3.8)

. (3.9)

Для забезпечення працездатності системи розподілу ресурсів на мережу доріг представляється доцільним композиція функціональних залежностей і експертних оцінок. Експертна оцінка впливу транспортно-експлуатаційного стану автомобільних доріг необхідна ще і тому, що в більшості шляхоексплуатаційних організацій України по об'єктивних причинах не проводиться інструментальна оцінка основних показників ТЕС ПЕКЛО. [17]

Уведемо поняття індекс транспортно-експлуатаційного стану автомобільних доріг J. Очевидно, що

(3.10)

і у свою чергу

. (3.11)

Приймаємо залежність (1.11) лінійної

(3.12)

де — коефіцієнт пропорційності;

J — індекс ТЕС АД;

V₀ — швидкість руху транспортних засобів при відмінному ТЕС АД, км/г.

Експертним шляхом можна установити значення індексу стану ТЕС АД до і після поточного, середнього і капітального ремонтів, реконструкції дороги. Приймаємо, що J залежить від стану доріг.

У такий спосіб

. (3.13)

Позначимо

(3.14)

. (3.15)

Тоді результатом оптимального розподілу ресурсів на експлуатацію мережі доріг буде зменшення

(3.16)

де Р — вартісна оцінка результатів оптимізації розподілу ресурсів на експлуатацію мережі доріг, грн;

_i — сумарні витрати при якомусь випадковому i-м варіанті розподілу, грн;

_opt — те ж, при оптимальному розподілі, грн.

Показник ефективності використання ресурсів на дорожні роботи

. (3.17)

Вартісна оцінка результатів дорожніх робіт Р залежить у першу чергу від обсягу фінансування. У загальному виді представимо цю залежність графічно (рис. 1.1). Існує оптимальний обсяг фінансування, при якому вартісна оцінка результатів дорожніх робіт приймає максимальне значення Р_max. При зменшенні обсягу фінансування величини d₁ P = 0 і f = 0. Подальше зменшення фінансування дорожніх робіт приводить до різкого погіршення ТЕС АД внаслідок руйнування автомобільних доріг через несвоєчасний і неякісний ремонт. 17]. Максимальне значення показника ефективності

. (3.18)

Однак при тому самому рівні фінансування d_i існує кілька варіантів розподілу ресурсів, що визначають різні значення Р и f. Отже, при наближенні рішення розподілу ресурсів до оптимального варіанта, одержуємо

(3.19)

Р

Р_max

0 d

_opt

Рисунок 3.1 — Залежність результатів використання ресурсів від обсягу фінансування робіт d і рішення по розподілу ресурсів. 17]

Використовуючи ці загальні принципи, можна обґрунтувати методику оцінки економічної ефективності інвестицій в будівництво та реконструкцію автомобільних доріг.

3.1 Обґрунтування методики визначення економічної ефективності інвестицій на ремонт автомобільних доріг Критерієм економічної ефективності інвестицій в будівництво та реконструкцію автомобільних доріг є різниця результатів до зведених витрат.

Е = Р — З, (3.20)

де Р — результати інвестицій у вигляді прибутку інвесторів, тис. грн;

З — зведені витрати на інвестування, тис. грн.

Порівнюючи варіанти розподілу ресурсів, зіставляємо витрати за досить тривалий період часу, що приймаємо рівним терміну служби дороги Т_СД. При цьому віддаленість витрат враховуємо їх приведенням до базисного року. Витрати протягом терміну служби дороги, включаючи витрати Т, U, D, позначимо символом З. Визначимо їх по залежності

(3.21)

де ДО — приведеного до вихідного року одноразові витрати

(на будівництво нових, реконструкцію, капітальні ремонти в долі, относимой на збільшення інвентарної вартості, капітальні вкладення в автомобільний транспорт для визначення заданого обсягу перевезень і т.п.);

С_t — поточні витрати в рік t (витрати на поточний ремонт і зміст, середні ремонти, на перевезення вантажів і пасажирів, утрати від ДТП і т.п.);

Е_н — нормативний коефіцієнт порівняльної ефективності

інвестицій, обумовлений відповідно до банківської ставки;

Е_нп — коефіцієнт для приведення різночасних витрат.

При досить плавній зміні в часі поточних витрат по якомуабо одному законі (простих чи складних відсотків і т.п.) витрати З можна визначити без громіздкого підсумовування по формулі:

(3.22)

де С_р — поточні витрати в деякому розрахунковому році t_p експлуатації

дороги (t_p Т_сл).

Розрахунковий рік при цьому можна установити в залежності від темпу росту З поточних витрат по таблиці 2.1. згідно ВСН 21−83.

Таблиця 3.1.1 — Визначення розрахункового року

При рішенні задачі розрахунку втрат у народному господарстві від неоптимального розподілу фінансових ресурсів до складу одноразових витрат До варто включати:

r_к^ис — витрати на капітальні ремонти в частині, відносній на збільшення її інвентарної вартості;

Кіп — капітальні вкладення в автомобільний транспорт, що відповідають обсягу перевезень вантажів і пасажирів у вихідному році t₀;

К_а — додаткові щорічні капітальні вкладення в автомобільний транспорт, що відповідають щорічному приросту обсягу перевезень вантажів і пасажирів.

Витрати на капітальні ремонти доріг у частині, відносній на збільшення інвентарної вартості, визначають з урахуванням кількості m капітальних ремонтів за термін служби дороги і з урахуванням різночасності цих витрат

(3.23)

де r_с — витрати на будівництво дороги;

_кр — вартість одного капітального ремонту, у відсотках від вартості будівництва;

_ис — частина капітального ремонту, відносна на збільшення інвентарної вартості дороги, у відсотках;

t_кр — період часу між капітальними ремонтами, років;

до — порядковий номер капітального ремонту;

m — число ремонтів за термін служби дороги.

У сучасних умовах обмеженого фінансування фактичні міжремонтні терміни дорожніх одягів збільшуються швидше, ніж зменшується обсяг фінансування дорожнього господарства. Ця обставина обумовлена тим, що для збереження мережі доріг у першу чергу виконуються роботи зі змісту, що тече і середньому ремонтам.

Тоді можна прийняти

(3.24)

де t_кр — фактичний термін служби між капітальними ремонтами при

рівні фінансування (чи розподілу ресурсів) дорожнього господарства області Q_i, років;

t_{кр норм} — нормативні міжремонтні терміни служби дорожніх одягів, що приймаємо по «Технічних правилах…» ;

_ф1— коефіцієнт, що враховує збільшення фактичних міжремонтних термінів через недостатнє фінансування, обумовлений експертним шляхом.

З обліком того, що при великих міжремонтних термінах міцність дорожніх одягів знижується в більшому ступені, витрати, необхідні на капітальний ремонт r_к теж зростають:

(3.25)

де r_кi і r_к opt — відповідно відносні витрати на капітальні ремонти при недостатнім і оптимальному фінансуванні;

_ф2 — коефіцієнт збільшення витрат, обумовлений експертним шляхом.

Капітальні вкладення в автомобільний транспорт, що відповідають базисному (вихідному) року, знаходять по формулі

(3.26)

де L — довжина дорогі, км;

N₀ — інтенсивність руху у вихідному році, авт/доба;

А — середні питомі капіталовкладення в рухомий склад на один автомобіль (з урахуванням капіталовкладень в автотранспортні підприємства);

Та — середня тривалість роботи одного автомобіля за рік експлуатації, ч;

V₀ — середня технічна швидкість автомобіля в потоці у вихідному році, км/ч.

У залежності (3.7) швидкість V₀ у кінцевому рахунку визначається станом дорожнього покриття, і насамперед, рівністю S₀, що оцінюють по показниках толчкомера.

Рівність покриття S₀ у вихідному році визначаємо по залежності

(3.27)

де S_o opt — показник рівності при оптимальному фінансуванні, приймаємо рівним: S_o opt = 30 див/км для удосконалених капітальних покрить, S_o opt = 50 див/км для удосконалених полегшених покрить, S_o opt = 75 див/км для перехідних і нижчих;

_ф3 — коефіцієнт погіршення рівності при недостатнім фінансуванні, обумовлений експертним шляхом.

Величину Та знаходимо по формулі:

(3.28)

де t_нк — час автомобіля в убранні, ч;

_до — коефіцієнт використання парку автомобілів;

_до — частина автомобіля типу до у складі потоку, частки одиниці;

n — число типів автомобілів у складі потоку.

Коефіцієнт використання парку автомобілів деякою мірою залежить від стану доріг. При кращому стані доріг автомобілі рідше виходять з ладу і більше працюють на лінії. Отже

(3.29)

де _ф4 — коефіцієнт, що враховує рівень фінансування дорожнього господарства, обумовлений експертним шляхом.

_opt — коефіцієнт використання парку автомобілів при оптимальному фінансуванні.

Додаткові щорічні капітальні вкладення в автомобільний транспорт, що відповідають щорічному приросту обсягу перевезень вантажів і пасажирів, обчислюємо по формулі

(3.30)

де 1+₀ — коефіцієнт щорічного приросту обсягу перевезень;

f (₀, t_с) — функція, прийнята по табл. 3.1.2 за термін служби дороги Т_сл = 35 років.

Таблиця 3.1.2 — Значення функції f (₀, t_с)

У складі поточних витрат враховують:

С_трс — витрати на поточний ремонт і зміст дороги;

С_с — витрати на середні ремонти, віднесені до міжремонтного терміну служби t_ср.р;

С_к^из — витрати на капітальні ремонти дороги, у частині відшкодування їхнього зносу, віднесені до одного року міжремонтного терміну служби t_кр;

С_а — витрати на перевезення вантажів і пасажирів;

С_ДТП — грошова оцінка утрат від ДТП;

С_ос — грошова оцінка збитку навколишньому середовищу.

Витрати на поточний ремонт і зміст дороги обчислюємо по формулі:

(3.31)

де _трс — щорічні витрати на поточний ремонт і зміст дороги у відсотках від вартості будівництва К_с, грн.

Щорічні витрати _трс залежать від фінансування дорожнього господарства

(3.32)

де _{тс норм} — нормативні показники витрат на зміст і поточний ремонт доріг, грн;

_ф5 — коефіцієнт, обумовлений експертним шляхом.

(3.33)

де _з — вартість середнього ремонту, у відсотках від вартості будівництва дороги;

t_ср.р — період часу між середніми ремонтами, років;

(3.34)

де _{порівн.р норм} — нормативна вартість середнього ремонту, у відсотках від вартості будівництва;

_ф6 — відповідний коефіцієнт збільшення вартості середнього ремонту, обумовлений експертним шляхом.

Період часу між середніми ремонтами в даний час збільшується, оскільки на виконання робіт у нормативний термін фінансування недостатнє

(3.35)

де t_{ср.р норм} — нормативні міжремонтні терміни служби покрить, років;

_ф7 — експертний коефіцієнт.

Витрати С_кр^из на капітальні ремонти в частині відшкодування зносу дороги, обчислюють по формулі

(3.36)

де _до — вартість капітального ремонту, у відсотках від вартості будівництва;

_з — частина капітального ремонту, относимая до відшкодування зносу, у відсотках;

t_кр — період часу між капітальними ремонтами, років.

Витрати С_а на перевезення вантажів і пасажирів знаходять по формулі

(3.37)

де l_i — довжина i-го ділянки дороги, км;

N_i — інтенсивність руху в розрахунковому році по i-му ділянці дороги, авт/доба;

S — собівартість перевезень за 1 авт/км на i-м ділянці дороги, грн.

Собівартість перевезень S обчислюють як середньозважену по складу потоку:

(3.38)

де S_пер — середні значення перемінних витрат на 1 авт/км;

S_пост — середні значення постійних витрат на 1 авт/година;

V_p — середня швидкість руху автомобілів у розрахунковому році,

км/година;

К_д — коефіцієнт впливу дорожніх умов на перемінні витрати.

Середню швидкість у розрахунковому році V_p визначаємо по залежності (3.51).

Коефіцієнт впливу дорожніх умов на перемінні витрати (по паливу, шинам, ремонтам і амортизації автомобіля) приймаємо за результатами досліджень проф. В.В. Філіппова

(3.39)

де А_ф і А_н — відповідно механічна робота автомобіля, виконана в конкретних (фактичних) і нормативних (при оптимальному розподілі ресурсів) дорожніх умовах.

Роботу, А обчислюють як роботу на визначення сил опору руху (без обліку сил інерції):

(3.40)

де G_a — сила ваги автомобіля

V — швидкість руху;

f — коефіцієнт опору качению;

i — подовжній ухил (для наших цілей прийнятий рівним 0);

К_N — коефіцієнт обліку опору повітряного середовища.

Величина фактичної роботи істотно залежить від типу і якості дорожнього покриття, тобто від коефіцієнта f, що випливаючи А. К. Бируля, визначаємо як функцію показань толчкомера S_p

Грошову оцінку втрат від ДТП на 1 км дороги С_ДТП знаходимо по формулі

(3.41)

де П — витрати на 1 авт-км, що враховують дорожні умови. При цьому

(3.42)

де З₁ — грошова оцінка одного ДТП, грн;

_ф8 — коефіцієнт, обумовлений експертним шляхом.

Утрати, зв’язані з перебуванням пасажирів у шляху оцінюють у виді:

(3.43)

де З — середня величина економічних втрат у розрахунку на 1 чел. година перебування в шляху, включаючи утрати від транспортної утоми (0,5−1 грн.);

Р_пас — середнє число пасажирів в автобусі;

N_пас — інтенсивність автобусів, авт/доба

V_пас — швидкість руху автобусів, км/година;

Р_л, N_л, V_л — відповідні значення для легкових автомобілів.

Р_пас і Р_л знаходяться з урахуванням коефіцієнтів використання місткості і пробігу. V_пас і V_л визначаємо з урахуванням коефіцієнта _ф3 і погіршення рівності.

Виконавши розрахунки за запропонованою методикою й установивши максимальний економічний ефект від перевезення вантажів і пасажирів при i-м варіанті інвестування, можна буде і визначити найбільш оптимальний варіант інвестування коштів. 17]

Для розрахунків використовували програму для ПЕОМ, розроблену в ХНАДУ проф. Філіпповим В.В.

Програму моделювання та розрахунку економічних втрат через недостатнє фінансування дорожнього господарства написано на мові PASCAL в Borland-середовищі. Вона включає слідуючи модулі:

ХАДI. PAS — головна програма;

ХАДI_TYP. PAS — декларації змінних та функції роботи з базою даних;

ХАДI₀₁. PAS — модуль вводу даних та виводу результатів моделювання;

ХАДI₀₃. PAS — модуль розрахунку економічних втрат.

В процесі роботи з програмою коректуються файли:

ХАДI.bas — база даних;

ХАДI.dat — дані по мережі доріг, транспортним потокам та рівню фінансування.

По завершенюю роботи створюється файл ХАДI. DOC з результатами моделюівання.

Методика враховує оцінку результатів інвестування і витрат на реалізацію проекту з урахуванням поточних витрат на утримання і ремонт автомобільної дороги після будівництва або реконструкції.

Результати розрахунку економічного ефекту та розподілу пріоритету на виконання ремонтних робіт при різних рівнях інвестування наведені у графічній частині дипломного проекту.

4 4 Обгрунтування видів експлутаційних заходів та розрахунки обсягів робіт Розвиток деформацій у процесі служби, знос покриття і руйнування одягу погіршують експлуатаційні якості доріг, зниження яких до граничного рівня обумовлює необхідність проведення ремонтних заходів і є критерієм їхнього призначення. Дорожня служба проводить заходи щодо підвищенню експлуатаційних якостей доріг: зміст, що, середній і капітальний ремонт, реконструкцію. Зміст і поточний ремонт здійснюють систематично в міру необхідності протягом року, середній і капітальний періодично один раз у кілька років, реконструкції при необхідності підвищення категорії дороги внаслідок ускладнення умов руху. [28]

При середньому ремонті проводять вирівнювання, відновлення шаруючи зносу і підвищення шорсткості покриття. При капітальному ремонті виконують посилення і розширення дорожнього одягу. При реконструкції поліпшують геометричні параметри дороги і переводять її у більш високу категорію. Реконструкція передбачає не тільки посилення одягу, але і перебудову земляної полотнини, штучних і інших споруджень.

Працездатність дорога-властивість забезпечувати безпечний рух автомобілів заданої інтенсивності і швидкості. Працездатність дороги визначається величиною інтенсивності руху, швидкістю й умовами його безпеки. Дорога в цілому працездатна, коли коефіцієнти, що характеризують рівність покриття, інтенсивність і безпека руху, більше одиниці. Якщо ці показники менше одиниці, потрібно реконструкція дорогі. Критерієм призначення реконструкції є такий стан дорогі, коли її експлуатаційні показники якості не відповідають установленим нормам і щорічним руйнуванням настільки великі, що технічно неможливо й економічно неефективно проводити ремонтні заходи для підтримки її в нормальному стані, що забезпечує заданий режим роботи транспортних засобів. [29]

Працездатність дорожнього одягу властивість забезпечувати безпечний рух заданої інтенсивності і навантаження на колесо. Працездатність одягу оцінюється сумарною масою брутто всіх автомобілів, що пройшли за період від здачі дороги в експлуатацію до капітального чи ремонту між ними.

Дорожній одяг працездатний, якщо коефіцієнти міцності по прогині, опору зрушенню, опору розтяганню при вигині і безпеці руху автомобілів більше одиниці.

Критерій призначення капітального ремонт-такий стан дорожній одягу, при якому ступінь її міцності настільки мала, що чи неможливо економічно неефективно підтримувати експлуатаційні показники якості проїзної частини на необхідному рівні тільки засобами змісту, що тече чи середнього ремонту.

Щоб довести значення коефіцієнтів міцності до нормованих, одяг усиляють. Щоб довести до норми значення коефіцієнтів, що характеризують безпеку руху, необхідно виконати ряд заходів щодо підвищення безпеки руху по номенклатурі робіт капітального ремонту Працездатність покриття-властивість забезпечувати безпечний рух із заданими швидкостями й інтенсивністю. Працездатність покриття визначається сумарною масою брутто всіх автомобілів, що пройшли за період від здачі дороги в експлуатацію до середнього чи ремонту між ними. Покриття вважається працездатним, якщо коефіцієнти рівності покриття, відносного зчеплення коліс з покриттям, зношеності покриття і безпеки руху більше одиниці. Якщо кожної з цих коефіцієнтів менше одиниці, потрібно середній ремонт. [29]

Критерій призначення середнього ремонту — такий стан покриття, при якому рівність, шорсткість і ступінь зносу досягають максимально припустимих величин і чи неможливо економічно неефективно підтримувати стан покриття на необхідному рівні тільки засобами змісту і поточного ремонту, У цьому випадку проводять заходу щодо поліпшенню рівності і шорсткості покрить, відновленню шаруючи зносу, а також підвищенню безпеки руху по номенклатурі робіт середнього ремонту. 4]

Відповідно до фактичного рівня показників експлуатаційної якості автомобільної дороги установлюють види й об'єми робіт з ремонту дорожніх одягів з асфальтобетонним покриттям. Вид ремонту призначають у залежності від коефіцієнта міцності дорожнього одягу К_міц, коефіцієнта рівності К_р і коефіцієнта відносного зчеплення колеса з покриттям К_зч,, які розраховуються по формулі

(4.1)

(4.2)

(4.3)

де Еф — фактичний модуль пружності дорожнього одягу, МПа;

Е_потр — необхідний модуль пружності дорожнього одягу, МПа (приймають по ВСН 46−83 у залежності від перспективної інтенсивності, приведеною до автомобільної групи А);[7]

S_гр — гранична рівність дорожнього покриття по товчкоміру, см/км;

S_ф — фактична рівність покриття по товчкоміру, см/км;

_ф — фактичний коефіцієнт зчеплення колеса з покриттям;

_доп — мінімально припустимі за умовами безпеки значення коефіцієнта зчеплення колеса з покриттям.

Вид ремонту призначають в такій послідовності. Розраховують значення К_міц, К_р, К_зч. Якщо К_міц< К_min, то незалежно від значень К_р та К_зч призначають капітальний ремонт дорожнього одягу. Якщо К_міц К_min, то дорожній одяг міцний і не існує необхідності його зміцнення. Значення К_min наведені в таблиці.

Таблиця 4.1-Розрахунок коефіцієнтів експлуатаційної якості

В цьому разі розглядають значення показників К_р та К_з. Якщо хоча б один з них менший ніж одиниця, призначають середній ремонт. Поточний ремонт та утримання виконують на всіх ділянках щорічно. 23] Розрахунок коефіцієнтів приведен у таблиці 4.1.

Розрахунок обсягів для капітального, середнього та поточного ремонту дорожнього одягу являє собою площу поверхні, що підлягає ремонту. 23]

Площа капітального ремонту

м² (4.4)

Площа поточного ремонту

м² (4.5)

Площа середнього ремонту

м² (4.6)

де L_кр, L_ср, L_i — відповідно довжини ділянок дороги, на яких виконують роботи з капітальному, середньому і поточному ремонтам, м;

В_кр, В_ср, В_і — ширина поверхні дорожнього одягу з укріпленими смугами узбіч відповідно на ділянках капітального, середнього і поточного ремонтів, м;

F_i — ступінь пошкодження поверхні дорожнього одягу, %.

Результати розрахунків заносимо у таблицю 4.2

Методика розрахунку посилення дорожнього одягу нежорсткого типу Розрахунок шарів посилення здійснюється по ВСН 46−83 «Інструкція по проектуванню дорожнього одягу нежорсткого типу».

Таблиця 4,2-Розрахунок обсягів робіт

Під посиленням дорожніх одягу при капітальному ремонті доріг потовщення їх або пристрій досконаліших типів покриттів з використанням існуючого одягу як підстава з метою поліпшення основних транспортно-експлуатаційних характеристик і збільшення міцності конструкції в межах норм, відповідних технічній категорії, встановленій для даної дороги. [28]

На кафедрі будівництва і експлуатації автомобільних доріг ХАДТУ була розроблена спрощена схема розрахунку шарів посилення, яка припускає використовування номограм складених під можливі матеріали вживані в шарах посилення.

Як матеріал може бути використаний щільний, пористий і високопористий асфальтобетон, у тому числі битумо-піщана суміш, а також щільний і пористий дегтебетон згідно ВСН 46−83 (табл. 12,13 стор. 94−95), для дорожнього одягу капітального і полегшеного типу з вдосконаленим покриттям.

Для визначення товщини шару посилення необхідно заздалегідь фактичний і необхідний модуль пружності дорожнього одягу. Фактичний модуль пружності Еф визначається відомими методами і приладу на основі виміру фактичного прогинання існуючих покриттів під колесом розрахункового автомобіля, що відносяться до періоду найбільшого ослаблення конструкції. Необхідний модуль пружності Етр призначається виходячи з добової інтенсивності руху, приведеної до розрахункової для транспортних засобів групи, А або б по ВСН 46−83 (мал. 3.2, стор. 31). У випадку якщо необхідний модуль пружності отриманий після даного розрахунку менше вказаних в таблиці 3.3, стор. 32 ВСН 46−83, то необхідно призначити необхідний модуль пружності згідно категорії даної дороги по вище вказаній таблиці.