बर्फबारी की विभिन्न मात्राओं के तहत बर्फीले फुटपाथ के घर्षण गुणांक का निर्धारण
Summary
यहां, हम घर के अंदर विभिन्न बर्फ मोटाई वाले फुटपाथ के घर्षण गुणांक को निर्धारित करने के लिए एक विधि प्रस्तुत करते हैं। पूरी प्रक्रिया में उपकरण की तैयारी, बर्फबारी की गणना और विश्लेषण, उपकरण अंशांकन, घर्षण गुणांक निर्धारण और डेटा विश्लेषण शामिल हैं।
Abstract
सड़क की सतहों पर बर्फ घर्षण गुणांक में उल्लेखनीय कमी ला सकती है, इस प्रकार ड्राइविंग सुरक्षा को खतरे में डाल सकती है। हालांकि, अभी भी कोई अध्ययन नहीं है जो बर्फ में ढके फुटपाथ के लिए सटीक घर्षण गुणांक मान प्रदान करता है, जो सड़क डिजाइन और शीतकालीन सड़क रखरखाव उपायों के चयन दोनों के लिए हानिकारक है। इसलिए, यह लेख सर्दियों में बर्फीली सड़क सतहों के घर्षण गुणांक को निर्धारित करने के लिए एक प्रयोगात्मक विधि प्रस्तुत करता है। प्रयोग के लिए एक ब्रिटिश पोर्टेबल परीक्षक (बीपीटी), जिसे पेंडुलम घर्षण गुणांक मीटर के रूप में भी जाना जाता है, को नियोजित किया गया था। प्रयोग को निम्नलिखित पांच चरणों में विभाजित किया गया था: उपकरण की तैयारी, बर्फबारी की गणना और विश्लेषण, उपकरण अंशांकन, घर्षण गुणांक निर्धारण और डेटा विश्लेषण। अंतिम प्रयोग की सटीकता सीधे उपकरण सटीकता से प्रभावित होती है, जिसे विस्तार से वर्णित किया गया है। इसके अलावा, यह लेख बर्फबारी की संबंधित मात्रा के लिए बर्फ की मोटाई की गणना करने के लिए एक विधि का सुझाव देता है। परिणाम बताते हैं कि बहुत हल्की बर्फबारी से बनने वाली पैची बर्फ भी फुटपाथ के घर्षण गुणांक में उल्लेखनीय कमी ला सकती है, इस प्रकार ड्राइविंग सुरक्षा को खतरे में डाल सकती है। इसके अतिरिक्त, घर्षण गुणांक अपने चरम पर होता है जब बर्फ की मोटाई 5 मिमी तक पहुंच जाती है, जिसका अर्थ है कि ऐसी बर्फ के गठन से बचने के लिए सुरक्षा उपाय किए जाने चाहिए।
Introduction
फुटपाथ घर्षण को वाहन टायर और अंतर्निहित सड़क की सतह के बीच पकड़ के रूप में परिभाषित कियागया है। सड़क डिजाइन में फुटपाथ घर्षण से जुड़ा सूचकांक सबसे अधिक फुटपाथ घर्षण गुणांक है। घर्षण सड़क डिजाइन में सबसे महत्वपूर्ण कारकों में से एक है और स्थायित्व के बाद दूसरे स्थान पर है। फुटपाथ घर्षण प्रदर्शन और दुर्घटना जोखिम2 के बीच एक मजबूत और स्पष्ट सहसंबंध है। उदाहरण के लिए, सड़क दुर्घटना दर और फुटपाथ स्किड प्रतिरोध 3,4,5 के बीच एक महत्वपूर्ण नकारात्मक सहसंबंध है। कई कारक फुटपाथ घर्षण में कमी में योगदान कर सकते हैं, और इन कारकों में से एक सबसे प्रत्यक्ष और प्रभावशाली बर्फबारीहै। विशेष रूप से, बर्फबारी के कारण फुटपाथ पर बर्फ बनती है, जिसके परिणामस्वरूप सड़क घर्षण गुणांक 7,8 में महत्वपूर्ण कमी आती है। दक्षिणी फिनलैंड में यातायात दुर्घटना दर को प्रभावित करने वाले कारकों पर ध्यान केंद्रित करने वाले एक अध्ययन में कहा गया है कि दुर्घटना दर आमतौर पर भारी बर्फबारी वाले दिनों में चरम पर होती है और 10 सेमी से अधिक बर्फ से दुर्घटना दरदोगुनी हो सकती है। स्वीडन और कनाडा10,11 दोनों में किए गए अध्ययनों में इसी तरह के परिणाम पाए गए हैं। इसलिए, सड़क सुरक्षा में सुधार के लिए बर्फ से जमे फुटपाथों के घर्षण गुणों का अध्ययन करना महत्वपूर्ण है।
बर्फीले फुटपाथ के घर्षण गुणांक का निर्धारण करना एक जटिल प्रक्रिया है क्योंकि घर्षण गुणांक विभिन्न बर्फबारी स्तरों और फुटपाथ बर्फ मोटाई के तहत भिन्न हो सकता है। इसके अलावा, अलग-अलग तापमान और टायर विशेषताएं घर्षण गुणांक को भी प्रभावित कर सकती हैं। अतीत में, बर्फ12 पर टायर की घर्षण विशेषताओं का अध्ययन करने के लिए कई प्रयोग किए गए हैं। हालांकि, व्यक्तिगत वातावरण और टायर विशेषताओं में अंतर के कारण, लगातार परिणाम प्राप्त नहीं किए जा सकते हैं और सैद्धांतिक अध्ययन के लिए आधार के रूप में उपयोग नहीं किए जा सकते हैं। इसलिए, कई शोधकर्ताओं ने बर्फ पर टायर के घर्षण का विश्लेषण करने के लिए सैद्धांतिक मॉडल विकसित करने का प्रयास किया है। हेहो और सहप्ले13 ने टायर और बर्फ के बीच इंटरफ़ेस पर गीले घर्षण गर्मी विनिमय की अवधारणा का सुझाव दिया, जबकि पेंग एट अल .14 ने उपरोक्त अवधारणा के आधार पर घर्षण की भविष्यवाणी करने के लिए एक उन्नत डेटा मॉडल का प्रस्ताव दिया। इसके अलावा, क्लैप्रोथ ने चिकनी बर्फ15 पर खुरदरे रबर के घर्षण का वर्णन करने के लिए एक अभिनव गणितीय मॉडल प्रस्तुत किया। हालांकि, उपरोक्त मॉडलों को महत्वपूर्ण त्रुटियां दिखाई गई हैं, मुख्य रूप से बर्फ16 पर टायर के घर्षण गुणों को सटीक और कुशलता से चिह्नित करने में उनकी अक्षमता के कारण।
सैद्धांतिक मॉडल की त्रुटियों को कम करने के लिए, बड़ी मात्रा में प्रयोगात्मक डेटा की आवश्यकता होती है। फिनिश मौसम विज्ञान एजेंसी ने बर्फीले फुटपाथ घर्षण की भविष्यवाणी करने के लिए एक घर्षण मॉडल विकसित किया, और उस मॉडल का सूत्र मुख्य रूप से सड़क मौसम स्टेशनों से प्राप्त आंकड़ों और सांख्यिकीय विश्लेषणके माध्यम से आधारित था। इसके अलावा, इवानोविच एट अल ने बर्फ पर टायर की घर्षण विशेषताओं का विश्लेषण करके प्रयोगात्मक डेटा की एक महत्वपूर्ण मात्रा एकत्र की और प्रतिगमन विश्लेषण18 द्वारा बर्फ के घर्षण गुणांक की गणना की। गाओ एट अल ने बर्फ19 पर घर्षण गुणांक के लिए सूत्र प्राप्त करने के लिए लेवेनबर्ग-मार्क्वार्ड (एलएम) अनुकूलन एल्गोरिथ्म को तंत्रिका नेटवर्क के साथ जोड़कर टायर-रबर-बर्फ कर्षण का एक नया पूर्वानुमान मॉडल भी प्रस्तावित किया। उपरोक्त सभी मॉडलों को या तो मान्य किया गया है या व्यवहार में लागू किया गया है और इस प्रकार, व्यवहार्य माना जाता है।
सैद्धांतिक तरीकों के अलावा, बर्फीले और जमे हुए क्षेत्रों में फुटपाथ के घर्षण गुणांक को मापने के लिए कई व्यावहारिक तरीके विकसित किए गए हैं। मौसम की विशिष्टताओं के कारण, स्वीडन, नॉर्वे और फिनलैंड जैसे नॉर्डिक देशों में इन विधियों का व्यापक रूप से उपयोग किया गयाहै। स्वीडन में, घर्षण मापने के उपकरणों के निम्नलिखित तीन मुख्य प्रकारों का उपयोग किया जाता है: बीवी 11, एसएफटी और बीवी 14। बीवी 14, विशेष रूप से शीतकालीन रखरखाव आकलन के लिए विकसित एक दोहरे घर्षण परीक्षक, सीधे मापने वाले वाहन से जुड़ा हुआ है और दोनों पहिया पथों पर सूखे घर्षण को एक साथमापता है। फिनलैंड में, घर्षण मापने वाले वाहन (टीआईई 475) का उपयोग शीतकालीन सड़क रखरखाव आकलन के लिए किया जाता है, जबकि नॉर्वे में, रोअर घर्षण मापने वाला उपकरण (पानी के बिना) आमतौर पर उपयोग किया जाने वाला उपकरण2 का एक टुकड़ा है। स्वीडन, नॉर्वे और फिनलैंड में किए गए अधिकांश शीतकालीन घर्षण माप एबीएस के साथ साधारण यात्री कारों और ब्रेकिंग2,20 के तहत मंदी को मापने वाले उपकरणों का उपयोग करके किए गए हैं। इस विधि का लाभ यह है कि यह सरल और अपेक्षाकृत सस्ती है, और मुख्य नुकसान यह है कि विधि की सटीकता बहुत कम है।
ऊपर वर्णित अध्ययन बर्फ पर घर्षण गुणांक की भविष्यवाणी और पता लगाने के तरीके प्रदान करते हैं। हालांकि, सड़क डिजाइनरों का मार्गदर्शन करने के लिए एक समान विधि और एक विशिष्ट मूल्य अभी भी प्रदान नहीं किया गया है। इसके अलावा, सर्दियों की सड़कों के लिए, टायर और बर्फ के बीच घर्षण गुणांक विभिन्न बर्फ मोटाई के संबंध में भिन्न हो सकता है, और विभिन्न निपटान उपायों कोभी लागू किया जाना चाहिए। इसलिए, इस पेपर का उद्देश्य बर्फबारी की विभिन्न मात्रा के तहत बर्फीली सड़कों के घर्षण गुणांक को निर्धारित करना है।
अंतरराष्ट्रीय स्तर पर, ब्रिटिश पोर्टेबल परीक्षक (बीपीटी) और स्वीडिश रोड एंड ट्रांसपोर्ट रिसर्च इंस्टीट्यूट पोर्टेबल घर्षण परीक्षक (वीटीआई पीएफटी) वर्तमान में घर्षण गुणांक22,23 को मापने के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले उपकरण हैं। पीएफटी वीटीआई द्वारा विकसित एक पोर्टेबल घर्षण परीक्षक है, और यह ऑपरेटर को एक सीधी स्थिति में माप लेने और कंप्यूटर22 पर डेटा को सहेजने की अनुमति देता है। पीएफटी अधिकांश कंटूर्ड रोड मार्किंग को माप सकता है, लेकिन वर्तमान में उपलब्ध उपकरणों की संख्या अभी भीबहुत कम है। बीपीटी एक पेंडुलम घर्षण गुणांक परीक्षक है जिसे ब्रिटिश रोड रिसर्च लेबोरेटरी (आरआरएल, अब टीआरएल) द्वारा विकसित किया गया था। उपकरण एक गतिशील पेंडुलम प्रभाव-प्रकार परीक्षक है जिसका उपयोग उन मामलों में ऊर्जा हानि को मापने के लिए किया जाता है जब एक रबर स्लाइडर किनारे को परीक्षण सतह पर चालित किया जाता है। परिणामों को ब्रिटिश पेंडुलम नंबर (बीपीएन) के रूप में रिपोर्ट किया जाता है ताकि इस बात पर जोर दिया जा सके कि वे इस परीक्षक के लिए विशिष्ट हैं और सीधे अन्य उपकरणों24 के बराबर नहीं हैं। उपकरण को प्रयोगात्मक फुटपाथ क्षेत्र23 में घर्षण गुणांक के निर्धारण के लिए उपयोगी दिखाया गया है। यह प्रयोग घर्षण गुणांक के निर्धारण के लिए बीपीटी का उपयोग करता है।
वर्तमान अध्ययन में घर के अंदर विभिन्न बर्फबारी की मात्रा के अनुरूप बर्फीले फुटपाथों के घर्षण गुणांक को मापने के लिए प्रयोगात्मक प्रक्रिया का वर्णन किया गया है। प्रयोगों में ध्यान देने योग्य समस्याओं, जैसे प्रयोगात्मक अंशांकन, प्रयोगात्मक कार्यान्वयन और डेटा विश्लेषण के तरीकों को विस्तार से समझाया गया है। वर्तमान प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं को निम्नलिखित पांच चरणों द्वारा संक्षेपित किया जा सकता है: 1) उपकरण की तैयारी, 2) बर्फबारी की गणना और विश्लेषण, 3) उपकरण अंशांकन, 4) घर्षण गुणांक निर्धारण, और 5) डेटा विश्लेषण।
Protocol
Representative Results
Discussion
वर्तमान पेपर बीपीटी का उपयोग करके बर्फीले फुटपाथ के घर्षण गुणांक का परीक्षण करने की प्रक्रिया की जांच करता है। कई बिंदुओं का व्यापक विश्लेषण करने की आवश्यकता है और यहां विस्तार से चर्चा की गई है। सबसे…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक शांक्सी प्रांतीय शिक्षा विभाग (कार्यक्रम संख्या 21जेके0908) द्वारा वित्त पोषित वैज्ञानिक अनुसंधान कार्यक्रम को स्वीकार करना चाहते हैं।
Materials
| Brush | Shenzhen Huarui Brush Industry Co., LTD | L-31 | |
| Freezing equipment | Haier Group | BC/BD-251HD | |
| Measuring cylinder | Zhaoqing High-tech Zone Qianghong Plastic Mould Co., LTD | lb1 | |
| Pavement thermometer | Fluke Electronic Insrtument Company | F62MAX | |
| Pendulum Friction Cofficient Meter | Muyang County Highway Instrument Co., LTD | / | |
| Rubber sheet | Jiangsu Muyang Xinchen Highway Instrument Co., LTD | 785120123500 | |
| Sliding length ruler | Jiangsu Muyang Xinchen Highway Instrument Co., LTD | 785120123500 | |
| Tripod | Hangzhou Ruiqi Trading Co., LTD | TRGC1169 |
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