В зимний период времени одной из основных проблем для городов России является уборка снега с автомобильных дорог. На обеспечение эксплуатационных характеристик дорог расходуются значительные ресурсы. Это связано с температурой окружающего воздуха и ее перепадами, интенсивностью и продолжительностью снегопадов, сопровождающихся действием ветра.

В соответствии с п. 13 Основных положений по допуску транспортных средств к эксплуатации и обязанностей должностных лиц по обеспечению безопасности дорожного движения должностные и иные лица, ответственные за состояние дорог, обязаны содержать дороги в безопасном для движения состоянии в соответствии с требованиями стандартов, норм и правил; принимать меры к своевременному устранению помех для движения, запрещению или ограничению движения на отдельных участках дорог, когда пользование ими угрожает безопасности движения [10].

Для уборки снега с дорог применяется большой парк техники: плужно-щеточные, шнекороторные, плужные, снегоочистители; лаповые снегопогрузчики; фронтальные погрузчики [2, 3, 8].

Основную проблему при эксплуатации автомобильных дрог представляет зимняя скользкость. Руководством по борьбе с зимней скользкостью на автомобильных дорогах определено, что все виды снежно-ледяных отложений, образующихся на дорожном покрытии, по внешним признакам подразделяют на рыхлый снег, снежный накат и стекловидный лед. Снежным накатом является слой снега, уплотненного колесами проходящего автотранспорта. На рис. 1 представлена автомобильная дорога со снежным накатом.

Рис. 1. Автомобильная дорога со снежным накатом

Снежный накат может иметь различную толщину – от нескольких миллиметров до нескольких десятков миллиметров – и плотность от 0,3 до 0,6 г/куб. см [11]. При борьбе с этими характерными видами скользкости применяют разные технологические операции и нормы распределения материалов.

Сцепление колес с автомобильной дорогой зависит от ряда факторов: качества подвески, давления в шинах. При этом основным фактором является качество и состояние дорожного покрытия. Значения коэффициента сцепление колес с дорогой в зависимости от ее состояния представлены в табл. 1.

Таблица 1

Значения коэффициента сцепления колес с дорогой

Из таблицы видно, что значение коэффициента сцепления колес с обледенелой и со снежным накатом дорогой падает в 4–7 раз по сравнению с сухой поверхностью дороги с асфальтобетонным покрытием.

Согласно Методическим рекомендациям по ремонту и содержанию автомобильных дорог общего пользования [8], снежный накат толщиной не более 4 см допустим только на автодорогах группы «В» при интенсивности движения до 500 автомобилей в сутки. В случае, если интенсивность движения составляет более 500 автомобилей в сутки, наличие снежного наката на дорогах не допустимо.

При зимнем содержании автомобильных дорог для ликвидации снега применяют антигололедные реагенты, которые подразделяют:

– по структуре (твердые, жидкие, гранулированные);

– по воздействию (абразивные (фрикционные), химические, комбинированные и физико-химические).

Химический способ основан на использовании материалов, которые при контакте со снежно-ледяными отложениями переводят их в раствор, не замерзающий при отрицательных температурах. Это позволяет предупредить образование зимней скользкости или ликвидации уже образовавшихся снежно-ледяных отложений (снежный накат, стекловидный лед).

Комбинированный (химико-фрикционный) способ предполагает использование совместно химических и фрикционных антигололедных материалов. Эффективен для ликвидации снежно-ледяных отложений и повышения коэффициента сцепления на дорожном покрытии.

Фрикционный способ применяется на участках дорог III–V категорий, а также на дорогах, расположенных в регионах с продолжительными и устойчивыми температурами ниже минус (20–25 °С), или в условиях запрета использования химических антигололедных материалов.

Физико-химический способ основан на придании асфальтобетонному покрытию противогололедных свойств путем введения наполнителя в асфальтобетонную смесь. Это создает на поверхности покрытия гидрофобный слой, снижающий адгезию снежно-ледяных отложений к покрытию или предотвращающий их образование.

Несмотря на то, что использование антигололедных материалов имеет низкие затраты времени и средств на содержание дорог, основным недостатком является экологичность используемых средств, их влияние на окружающую среду. Поэтому широко используется механическое воздействие на лед специальными рабочими органами машин, не разрушающими поверхность дорог и тротуаров [5–7].

В условиях недостатка снегоуборочного оборудования, в том числе при резком возникновении снегопадов, а также экономии средств муниципальные образования городов не всегда убирают снег с дорог в течение 4–6 часов после окончания снегопада, как это указывается регламентами. Это приводит к образованию скользкости (снежный накат и стекловидный лед).

Рассмотрим машины для удаления льда, наледи и уплотненного снега.

Российскими производителями на базе трактора МТЗ 80/82, на заднюю навеску устанавливается скалыватель льда УДМ 2000 (ледоскалыватель, фреза ледоскалывающая), который предназначен для эффективного скалывания и удаления льда, наледи и уплотненного снега с любых поверхностей. Во время рабочего процесса барабан, оснащенный металлическими шипами, прокатывается по поверхности дороги, разрушая ледяную корку и не повреждая дорожное покрытие.

Скалыватель льда модели: ВМ 1760, ВМ 1772, ВМ 1784 (Китай) представляет собой барабан с вертикально установленными лопатками, которые разрушают лед, наледь и уплотненный снег, врезаясь в него под действием веса рабочего органа. Недостатками является большая масса рабочего органа, необходимость использования мощного трактора, а главное, высокая цена (более 10 тыс. долларов США). Данный рабочий орган оправдан при больших объемах работ. Технические характеристики представлены в табл. 2.

Анализ технологических схем уборки снега с дорог и применяемых при этом машин показал, что используется большой парк техники. Одними из основных машин, которые используются при уборке снега с автомобильных дорог, являются фронтальные погрузчики. Это объясняется такими эксплуатационными свойствами, как универсальность, проходимость, эргономичность, информативность, энергоэффективность. Для повышения эффективности погрузчиков при уборке снега с дорог на них устанавливаются различные рабочие органы, основными из которых являются: ковши различной вместимости и конструкции; отвал для снега; снегометатель, щетка [1, 4, 9].

Рис. 2. Скалыватель льда, уплотнённого снега

Производителями России, США, Англии предлагается навесное оборудование «скалыватель льда, уплотнённого снега», предназначенное для уборки уплотненного снега, наледи, застывшей грязи с поверхности автомобильной дороги (рис. 2).

Таблица 2

Технические характеристики скалывателей льда