Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Обеспыливание автомобильных дорог

Влияние пыли на условия видимости, транспортно-эксплуатацион-ные показатели автомобильных дорог и техническое состояние автомобилей


Влияние пыли на условия видимости, транспортно-эксплуатацион-ные показатели автомобильных дорог и техническое состояние автомобилей

Условия видимости при наличии пыли решающим образом влияют на многие транспортно-эксплуатационные показатели автомобильных дорог и аэродромов. Видимость объектов в пылевом облаке прежде всего определяется концентрацией пыли, т.е. ее количеством по массе в единице объема воздуха.

Взвешенные в воздухе пылеватые частицы рассеивают лучистую энергию, как и всякие другие аэрозоли. Ослабление света в замутненной среде пропорционально концентрации примесей. Но прозрачность взвеси пыли обусловливается не столько самой массой вещества, находящегося между наблюдателем и объектом наблюдения, сколько свойствами, присущими дисперсному состоянию массы, и свойствами глаза как органа восприятия зрительных впечатлений.

Нз сетчатую оболочку глаза одновременно воздействуют лучи, отражаемые наблюдаемым предметом и фоном, на котором этот предмет наблюдается. Если фон и объект наблюдения имеют одинаковую яркость и цвет, то на сетчатой оболочке глаза изображение предмета сольется (по цвету и яркости) с изображением фона и предмет будет невидим или же видим очень неясно.

Поскольку частицы пыли ослабляют свет в основном из-за рассеивания, а не из-за его поглощения, то можно считать, что рассеивание света каждой частицей происходит независимо друг от друга.

Считая, что при установившемся процессе диффундирования в каждый данный момент число частиц в единице объема и их распределение по размерам не меняются, по приведенной формуле и данным дисперсного состава пыли А. А. Митяниным была рассчитана дальность видимости для пыли различного происхождения. При больших концентрациях пыли (1,5 г/м3 и более) дисперсный ее состав на дальность видимости влияет мало, однако при меньших концентрациях (особенно менее 0,5 г/м3) это влияние оказывается весьма значительным. Так, при концентрации лёссовой пыли 0,5-1,0 г/м3 дальность видимости оказывается примерно в 1,5 раза меньшей, чем при такой же концентрации пыли в горных районах. Все это, несомненно, необходимо-учитывать при назначении методов обеспыливания дорог и расчете расхода обеспыливающих материалов.

Рис. 1 одновременно дает возможность установить предельные концентрации разных видов пыли, обеспечивающие автомобильное движение с нормальными скоростями. По условиям безопасности движения дистанция между автомобилями “должна составлять 0,01 v, где v – скорость автомобиля. Исходя из допускаемой скорости автомобилей на загородных дорогах, равной 90 км/ч, расстояние видимости должно составлять 90 м. Предельная концентрация пыли на автомобильных дорогах не должна превышать 0.3-0,5 г/м3. Меньшие значения относятся к пыли лёссовых грунтов, большие – к пыли горных районов.

Таким образом, концентрация пыли в воздухе является одной из основных характеристик пылевого облака, поскольку именно она определяет видимость в пределах пылевого облака.

Рис. 1. Дальность видимости S в зависимости от концентрации пыли С на дорогах:
1 — с лёссовыми грунтами; 2 — в горных

Рис. 2. Концентрация пыли С в зависимости от места автомобиля в колонне N и расстояния / между автомобилями при различных скоростях ветра и:
1 – I – 20 м, и = 2 м/с; 2 – I = Юм, и – 2 м/с; 3-1 = 20 м, и = 3 Vi/c; 4-1= 20 м, и = 4 м/с; 5-/= 20м, I/ = 5 м/с; 6 – / = 10 м, г/ = 3 м/с; 7 —/= 10 м, и = 4 м/с; 8-1 = 10м, ц = 5 м/с

Результаты расчета возможного изменения концентрации пыли перед автомобилями в стихийно образуемых колоннах, выполненные А. А. Митяниным, приведены на рис. 2. В этих расчетах принималось во внимание, что пылевое облако, поднятое первыми автомобилями колонны, будет увеличивать концентрацию пыли перед последующими.

Движение твердых частиц в пылевом облаке и, следовательно, их концентрации в данный момент определяются турбулентностью, т.е. неупорядочностью движения отдельных составляющих такого облака. При рассмотрении турбулентного пылевого потока отдельно можно выделить его вертикальную и горизонтальную составляющие. На характер вертикального потока влияют температурная конвекция, инверсия и изотермия. Как известно, температурная конвекция, т.е. воздухообмен между нижними и верхними слоями воздуха, определяется неравномерным нагревом земной поверхности по площади. Воздух, находящийся над более нагретыми участками земли (в зависимости от отражающей способности поверхности, наличия растительности, рельефа местности), оказывается теплее и стремится подняться вверх. Его место занимает менее нагретый воздух. Это вызывает интенсивное перемешивание воздуха по высоте и соответственно содержащейся в нем пыли.

Интенсивной температурной конвекции препятствуют инверсия и изотермия. Сущность инверсии температуры заключается не в нагревании приземного слоя воздуха (.как это происходит при конвекции), а в его выхолаживании. В летнее время такие температурные инверсии наблюдаются обычно в ясные тихие ночи.

Изотермия сводится к образованию слоев воздуха, в которых отсутствует температурный обмен, т.е. сохраняется постоянство температуры по всей толщине слоя.

Показатель термической устойчивости п в среднем равен: для инверсии – 1,06, для изотермии – 1,0, для конвекции – 0,95.

Пыль на автомобильных дорогах обусловливает существенное ухудшение транспортно-эксплуатационных показателей, главным образом пропускной способности дорог, скоростей движения автомобилей, безопасности автомобилйного движения.

Существующий опыт эксплуатации дорог в условиях большой запыленности воздуха свидетельствует об усиленном износе двигателей и существенном возрастании затрат на обеспечение должного технического состояния транспортных средств.

Наблюдения показывают, что на дорогах с пылеватыми грунтами при легком ветре и скорости автомобилей 20-30 км/ч длина пылевого облака достигает 50-150 м. При попутном ветре вдоль дороги длина облака увеличивается в 1,5-2 раза. Используя эти данные, из приведенного выражения получим показатели относительного снижения пропускной способности дорог при наличии на них пыли.

Как видно из табл. 1.3 и рис. 1.5, даже при относительно небольшой длине пылевого облака (25-50 м) пропускная способность одной полосы дороги может снижаться в 1,5-3 раза. С увеличением длины пылевого облака до 250 м, что характерно для пустынно-степных районов, пропускная способность снижается в 6-10 раз.

В ряде случаев автомобили могут следовать один за другим на сближенных дистанциях непосредственно в пыльном облаке. Однако такое движение возможно лишь на небольших скоростях, что неизбежно вызовет значительное снижение пропускной способности дороги, а главное, будет сопровождаться массовыми авариями и дорожно-транспортными происшествиями.

Особенно сложны условия движения ночью. Наблюдения показывают, что дальность видимости в темное время суток ограничивается дальностью прохождения света фар в пылевом облаке. Резкая контрастность между яркостью облака и фоном затрудняет наблюдение за дорогой, а периодическое изменение яркости приводит к быстрой утомляемости водителя.

При большой запыленности воздуха не только усложняется организация движения, но и создаются тяжелые условия для эксплуатации автомобилей. Так, одной из причин перегрева двигателей и заклинивания поршней в цилиндрах является наружное загрязнение радиаторов пылью. Из-за пыли возникают отказы систем питания, электрооборудования и смазки.

Твердость частиц кварца, составляющих основу минеральной части пылевого облака, достигает 1100-1200 кг/мм2 (6-7 единиц по Моосу), т.е. она превышает твердость многих сталей, применяемых в машиностроении. Поэтому пыль вызывает повышенный износ всех трущихся деталей машин, загрязняет топливо и смазочные масла, вместе с которыми попадает в ответственные узлы двигателей и трансмиссий. Опыт показывает, что среди факторов, вызывающих повышенный износ двигателя и в первую очередь цилиндров и поршневых колец (качество топлива и масла, условия пуска двигателей, тепловой режим его работы, качество обслуживания и др.), наибольшее влияние оказывает запыленность воздуха. В результате абразивного износа деталей срок службы двигателей значительно сокращается.

При высокой концентрации пыли в воздухе (более 10 мг/м3) продолжительность работы двигателя сокращается в несколько раз. Ускоренный износ деталей двигателя вызывает резкое увеличение расхода масла.

Все это свидетельствует о том, что при работе автомобилей в условиях запыления воздуха межремонтные сроки существенно сокращаются, а затраты на ремонт и расход топливно-смазочных материалов резко увеличиваются.





Похожие статьи:
Обеспыливание автомобильных дорог и аэродромов

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Обеспыливание автомобильных дорог

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум