CZ309570B6

CZ309570B6 - Způsob zvýšení životnosti pojezdové plochy a úsek pojezdové plochy

Info

Publication number: CZ309570B6
Application number: CZ2021-465A
Authority: CZ
Inventors: Michael VALÁŠEK; DrSc Valášek Michael prof. Ing.
Original assignee: České vysoké učení technické v Praze
Priority date: 2021-10-04
Filing date: 2021-10-04
Publication date: 2023-04-19
Also published as: WO2023056993A1; CZ2021465A3

Abstract

Zvýšení životnosti pojezdové plochy (1), zejména vozovky nebo přistávací dráhy, jejíž úsek obsahuje alespoň dvě po sobě následující a spolu vzájemně související nerovnosti (2, 3), kdy druhá a každá případná další nerovnost (3) je vyvolána přejížděním vozidel v podstatě stejných či podobných rozměrových parametrů přes první nerovnost (2), přičemž první nerovnost (2) je ve formě hrbolu nebo prohlubně, spočívá v tom, že alespoň dvě po sobě následující nerovnosti se pomocí profiloměru lokalizují a před první nerovnost (2) ve směru jízdy se umístí, nebo se před ní vytvoří, umělá nerovnost (4) obdobné velikosti příčného průřezu jako je první nerovnost (2), pro přenesení zatěžování pojezdové plochy do jiných míst, přičemž umělá nerovnost (4) je ve formě hrbolu nebo prohlubně a je od první nerovnosti (2) oddělena.

Description

Způsob zvýšení životnosti pojezdové plochy a úsek pojezdové plochy

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu zvýšení životnosti pojezdové plochy, zejména vozovky nebo přistávací dráhy a úseku pojezdové plochy obsahujícího alespoň dvě po sobě následující a spolu vzájemně související nerovnosti, kdy druhá a každá případná další nerovnost je vyvolána přejížděním vozidel v podstatě stejných či podobných rozměrových parametrů přes první nerovnost, přičemž první nerovnost je ve formě hrbolu nebo prohlubně.

Dosavadní stav techniky

Dnešní vozovky nebo přistávací dráhy letadel trpí poškozením v podobě rozbitého povrchu, ale jen v některých oddělených místech. Přesto je nutné je celé vyměnit. To je nákladné. Stav vozovky je zjišťován, jak je patrné např. ve spisu US 2013283924, zaměřeném však pouze na zjišťování průhybu vozovky.

Cílem je umožnit využití vozovky nebo přistávací dráhy letadel po delší dobu přesouváním namáhání a poškozování vozovky do dosud nepoškozených míst.

Podstata vynálezu

Podstata způsobu zvýšení životnosti pojezdové plochy, zejména vozovky nebo přistávací dráhy, jejíž úsek obsahuje alespoň dvě po sobě následující a spolu vzájemně související nerovnosti, kdy druhá a každá případná další nerovnost je vyvolána přejížděním vozidel v podstatě stejných či podobných rozměrových parametrů přes první nerovnost, přičemž první nerovnost je ve formě hrbolu nebo prohlubně, spočívá v tom, že alespoň dvě po sobě následující nerovnosti se pomocí profiloměru lokalizují a před první nerovnost ve směru jízdy se umístí, nebo se před ní vytvoří, umělá nerovnost obdobné velikosti příčného průřezu jako je první nerovnost, pro přenesení zatěžování pojezdové plochy do jiných míst, přičemž umělá nerovnost je ve formě hrbolu nebo prohlubně a je od první nerovnosti oddělena. Další umělá nerovnost se umístí nebo vytvoří za poslední nerovností ve směru jízdy a je od ní oddělena.

Podstata úseku pro zvýšení životnosti pojezdové plochy, zejména vozovky nebo přistávací dráhy, jejíž úsek obsahuje alespoň dvě po sobě následující a spolu vzájemně související nerovnosti, kdy druhá a každá případná další nerovnost je vyvolána přejížděním vozidel v podstatě stejných či podobných rozměrových parametrů přes první nerovnost, přičemž první nerovnost je ve formě hrbolu nebo prohlubně, spočívá v tom, že obsahuje umělou nerovnost umístěnou nebo vytvořenou před první nerovností ve směru jízdy a oddělenou od ní pro přenesení zatěžování pojezdové plochy do jiných míst, přičemž umělá nerovnost je ve formě hrbolu nebo prohlubně a má obdobnou velikost příčného průřezu jako první nerovnost. Úsek případně obsahuje další umělou nerovnost umístěnou nebo vytvořenou za poslední nerovností ve směru jízdy a oddělenou od ní. Umělá nerovnost je tvořena páskem nebo naneseným asfaltem nebo naneseným betonem nebo vyfrézovanou drážkou.

Objasnění výkresů

Na přiložených obrázcích je schematicky znázorněna vozovka, a to na obr. 1 vozovku s první nerovností ve tvaru hrbolu;

- 1 CZ 309570 B6 obr. 2 vozovku s první nerovností ve tvaru prohlubně;

obr. 3 vozovku s první a umělou nerovností ve tvaru hrbolu;

obr. 4 vozovku s první nerovností ve tvaru prohlubně a umělou nerovností ve tvaru hrbolu;

obr. 5 vozovku s umělou nerovností ve tvaru prohlubně; a obr. 6 vozovku s umělou nerovností před a za soustavou tří nerovností.

Příklady uskutečnění vynálezu

Na obrázku 1 je znázorněn vznik jevu nazývaného spatial repeatibility (prostorová opakovatelnost). Na vozovce 1 je na jejím úseku první nerovnost 2 v podobě hrbolu. Tato nerovnost způsobí vznik vibrací podvozku vozidla. Protože rozvor kol naprosté většiny vozidel má velmi podobné rozměry, a protože vlastní frekvence f podvozků vozidel se velmi shodují, a protože se vozidla v místě první nerovnosti 2 pohybují podobnou rychlostí v, tak po první nerovnosti 2 vzniknou ve shodných vzdálenostech vf špičky sil mezi kolem a vozovkou. Tyto špičky vedou v těchto shodných vzdálenostech ke kumulaci poškození a vzniku souvisejících (následných) nerovností 3 a rozbití povrchu obvykle ve tvaru prohlubní, které je nutné opravit. Na tomto a dalších obrázcích je také schematicky znázorněn průběh dráhy podvozku vozidla mezi první nerovností a následující(mi) nerovností(mi) a tím průběh pérování vozidla a průběh odlehčení sil mezi kolem a vozovkou.

Související (následné) nerovnosti 3 se na příslušném úseku vozovky nebo runway opravují, i když mezi souvisejícími (následnými) nerovnostmi 3 není silnice nebo runway poškozena. Vliv první nerovnosti 2 je díky velmi podobným rozměrům a vlastním frekvencím automobilů nebo letadel se odráží ve vytváření souvisejících nerovností 3 v odpovídajících vzdálenostech v,f. Pérování podvozků vozidel je tlumeno, proto se na vozovce v prostorové opakovatelnosti projeví za sebou jen dvě, tři až čtyři místa poškození.

První nerovnost 2 můžeme z hlediska mechanismu vzniku poškození vozovky 1 označit jako prvotní poškození vozovky, ale obvykle ji nelze najít a určit jako prvotní příčinu vzniklých nerovností podle popisovaného mechanismu. V dalším je to první z nerovností a s ní vzájemně související (následné) nerovnosti v nalezené posloupnosti nerovností, tvořící v tomto případě tři po sobě jdoucí vzájemně související nerovnosti. To je obvyklý případ, ale mohou být měřitelné jen dvě po sobě jdoucí vzájemně související nerovnosti.

Na obrázku 2 je znázorněn vznik jevu nazývaného spatial repeatibility (prostorová opakovatelnost) podobně jako na obrázku 1, ale zde je na vozovce 1 první nerovnost 2 v podobě prohlubně (díry).

Na obrázku 3 je znázorněno navrhované řešení. Vozovka je proměřena profiloměrem a jejím výsledkem je výškové souřadnice profilu (nerovností) vozovky. Profiloměr je dnes obvykle tvořen měřicím automobilem s několika kamerami a laserovým čidlem pro měření vzdálenosti kamer od vozovky během jízdy měřicího automobilu.

Z měření nerovností vozovky profiloměrem je zjištěna na vozovce prostorová opakovatelnost nerovností. To se určí buď prostorovou korelací, nebo určením poloh nejvyšších/nejnižších nerovností, nebo Fourierovou analýzou, nebo jejich kombinací.

Prostorová korelace spočívá ve výpočtu korelace nerovností vozovky podél délkové souřadnice vozovky x se signálem abs(sin(x*j/v)), kde x je délková souřadnice vozovky,fje obvyklá frekvence podvozku vozidla a v je obvyklá rychlost pohybu vozidla. Je třeba korelací nalézt aspoň dvě nebo tři po sobě jdoucí související deformace vozovky.

- 2 CZ 309570 B6

Určení poloh nejvyšších/nejnižších nerovností spočívá v určení nejvyšších a nejnižších míst profilu vozovky a v hledání podobných maxim/minim ve vzdálenosti v,f Je třeba nalézt aspoň dvě nebo tři po sobě jdoucí související deformace vozovky.

Postup Fourierovou analýzou spočívá ve výpočtu Fourierovy transformace profilu vozovky a nalezení dráhových spektrálních hodnot j/v. Z jejich existence je pak třeba nalézt aspoň dvě nebo tři po sobě jdoucí související deformace vozovky.

Pokud se jednou z uvedených metod (prostorová korelace, určení poloh nejvyšších/nejnižších nerovností, Fourierova analýza) podaří nalézt posloupnost alespoň dvou až tří nerovností ve vzdálenosti v,f, pak tyto nerovnosti budeme dále označovat jako vzájemně související (následné) nerovnosti.

Před takto určenou první nerovnost 2 je umístěna umělá nerovnost 4. Její velikost je obdobná zjištěné velikosti první nerovností 2. Na obrázku 3 je umělá nerovnost 4 typu hrbol. Příklad řešení je, že šířka umělé nerovnosti 4 je přes celý pruh vozovky, její délka je rovna dvojnásobku velikosti obvyklé stopy pneumatiky, její výška v případě první nerovnosti 2 typu hrbol je shodná s výškou hrbolu první nerovnosti 2 (nejméně však v řádu milimetrů) a její profil je kosinusový. V případě první nerovnosti 2 typu prohlubeň (díra) - obr. 4, je výška umělé nerovnosti 4 typu hrbol 5 až 10 mm, ale může být shodná s hloubkou prohlubně (díry).

Jiným příkladem je, že šířka umělé nerovnosti 4 je přes celý pruh vozovky, její délka je rovna polovině velikosti obvyklé stopy pneumatiky, její výška v případě první nerovnosti 2 typu hrbol je shodná s výškou hrbolu první nerovnosti 2 (nejméně však v řádu milimetrů) a její profil je obdélníkový. V případě první nerovnosti 2 typu prohlubeň (díra) - obr. 4, je výška umělé nerovnosti 4 typu hrbol 5 až 10 mm, ale může být shodná s hloubkou prohlubně (díry).

Tato umělá nerovnost 4 bude budit kmitání podvozků projíždějících vozidel dříve, než již vytvořená posloupnost vzájemně souvisejících (následných) nerovností na vozovce, způsobí tak vznik špiček kontaktních sil mezi koly vozidel nebo letadel a vozovkou v jiných místech než dosud, a tak způsobí vznik nové prostorové opakovatelnosti nerovností projevující se novými souvisejícími nerovnostmi 5. Tím dojde k odlehčení vozovky v místech dosavadní posloupnosti vzájemně souvisejících (následných) nerovností, tedy k zastavení přetěžování a nadměrnému opotřebovávání vozovky v dosavadních místech nerovností 2, 3, 3 a naopak k zatěžování a opotřebovávání vozovky v jiných místech než dosud. Vozovka tak byla opotřebovávána nejdříve v místech 2, 3, 3 a po umístění umělé nerovnosti 4 pak bude opotřebovávána v dalších místech 4, 5, 5, tedy dojde k rovnoměrnějšímu opotřebování, a tedy k využívání vozovky po delší dobu. To je vlastně dáno přenesením míst zatěžování vozovky z původních 2, 3, 3 na nová 4, 5, 5. Umístění umělé nerovnosti 4 se provede u všech stanovených trojic nerovností 2, 3, 3. Trojice po sobě jdoucích vzájemně souvisejících nerovností je obvyklý případ, ale měřitelné mohou být jen dvě po sobě jdoucí vzájemně související nerovnosti. Umístění umělých nerovností 4 vede ke zvýšenému zatěžování vozovky posunuté ze souvisejících nerovností 3 do nových souvisejících nerovností 5.

Tento postup je možné dále opakovat a nové související nerovnosti 5 po vozovce posouvat přidáváním umělých nerovností 4. Tak je vozovka postupně využívána po souvisejících nerovnostech 3 i v nových souvisejících nerovnostech 5.

Na obrázku 4 je znázorněno navrhované řešení z obrázku 3, ale pro případ první nerovnosti 2 v podobě prohlubně (díry).

Pokud první nerovnost 2 je prohlubeň (díra), pak může být umělá nerovnost 4 typu hrbol výšky v řádu milimetrů, například 5 až 10 mm, ale může být shodná s hloubkou prohlubně (díry). Její šířka je přes celý pruh vozovky, její délka je rovna dvojnásobku velikosti obvyklé stopy pneumatiky a její profil je kosinusový. Nejlepší způsob určení rozměrů umělé nerovnosti 4 je však

- 3 CZ 309570 B6 počítačová simulace na základě změřeného profilu vozovky 1 a parametrů typických vozidel. Pak lze užít i umělou nerovnost 4 typu prohlubeň (díra) i pro první nerovnost 2 typu hrbol. Jejich velikosti budou obdobné.

Na obrázku 5 je znázorněno navrhované řešení z obrázku 4, ale pro případ umělé nerovnosti 4 v podobě prohlubně (díry). Umělá nerovnost 4 v podobě prohlubně (díry) musí být oddělena od první nerovnosti 2 v podobě prohlubně (díry). Šířka umělé nerovnosti 4 je přes celý pruh vozovky, její délka je rovna dvojnásobku velikosti obvyklé stopy pneumatiky a její hloubka je shodná s hloubkou prohlubně (díry) první nerovnosti 2, (nejméně však v řádu milimetrů) a její profil je kosinusový.

Na obrázku 6 je znázorněno řešení podle obr. 3 s tím, že vozovka nebo runway se užívá pro jízdu vozidel v obou směrech, pak se umělé nerovnosti 4 umístí jak před první nerovnost 2, tak za poslední související nerovnost 3, která přebírá úlohu první nerovnosti 2 v případě jízdy vozidla z opačného směru jízdy. Tím se úprava vozovky uplatní pro oba směry jízdy na vozovce nebo runway.

Umělé nerovnosti 4 mohou být nalepené pásky, nanesený asfalt nebo beton, ale i vyfrézované drážky na vozovce nebo runway.

Pásky snadno realizují obdélníkový profil, ale spíše nižší výšky. Nanesený asfalt nebo beton nebo vyfrézovaná drážka snadněji realizuje kosinusový profil i vyšší výšky.

Všechny popsané varianty se mohou různě kombinovat. Nejlepší způsob určení rozměrů umělé nerovnosti je počítačová simulace na základě změřeného profilu vozovky 1 a parametrů typických vozidel.

Claims

1. Způsob zvýšení životnosti pojezdové plochy (1), zejména vozovky nebo přistávací dráhy, obsahující alespoň dvě po sobě následující a spolu vzájemně související nerovnosti (2, 3), kdy druhá a každá případná další nerovnost (3) je vyvolána přejížděním vozidel v podstatě stejných či podobných rozměrových parametrů přes první nerovnost (2), přičemž první nerovnost (2) je ve formě hrbolu nebo prohlubně, vyznačený tím, že alespoň dvě po sobě následující nerovnosti se pomocí profiloměru lokalizují a před první nerovnost (2) ve směru jízdy se umístí, nebo se před ní vytvoří, umělá nerovnost (4) obdobné velikosti příčného průřezu jako je první nerovnost (2), pro přenesení zatěžování pojezdové plochy do jiných míst, přičemž umělá nerovnost (4) je ve formě hrbolu nebo prohlubně a je od první nerovnosti (2) oddělena.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že další umělá nerovnost (4) se umístí nebo vytvoří za poslední nerovností (3) ve směru jízdy a je od ní oddělena.

3. Úsek pojezdové plochy (1), zejména vozovky nebo přistávací dráhy, obsahující alespoň dvě po sobě následující a spolu vzájemně související nerovnosti (2, 3), kdy druhá a každá případná další nerovnost (3) je vyvolána přejížděním vozidel v podstatě stejných či podobných rozměrových parametrů přes první nerovnost (2), přičemž první nerovnost (2) je ve formě hrbolu nebo prohlubně, vyznačený tím, že obsahuje umělou nerovnost (4) umístěnou nebo vytvořenou před první nerovností (2) ve směru jízdy a oddělenou od ní, pro přenesení zatěžování pojezdové plochy do jiných míst, přičemž umělá nerovnost (4) je ve formě hrbolu nebo prohlubně a má obdobnou velikost příčného průřezu jako první nerovnost (2).

4. Úsek pojezdové plochy (1) podle nároku 3, vyznačený tím, že obsahuje další umělou nerovnost (4) umístěnou nebo vytvořenou za poslední nerovností (3) ve směru jízdy a oddělenou od ní.

5. Úsek pojezdové plochy (1) podle nároku 3 nebo 4, vyznačený tím, že umělá nerovnost (4) je tvořena páskem nebo naneseným asfaltem nebo naneseným betonem nebo vyfrézovanou drážkou.