Архив номеров

Проблемы терминологии в нормативных документах автомобильно-дорожной отрасли

Развитие науки и техники сопровождается появлением новых физических понятий и терминов, единиц измерений и их производных

Ю.И. Куликов, кандидат технических наук
И.Н. Пугачёв, кандидат технических наук
А.В. Казарбин, кандидат физико-математических наук Тихоокеанский государственный университет, г. Хабаровск

Развитие науки и техники сопровождается появлением новых физических понятий и терминов, единиц измерений и их производных. Международная система единиц допускает использование других единиц измерений, удобных для конкретных задач.

Особенно много новых понятий, терминов и единиц измерений используется в автомобильной транспортной отрасли, включающей автотранспортные средства, автомобильные дороги, искусственные сооружения и другие объекты транспортной инфраструктуры, воспринимающие нагрузки и взаимодействующие между собой.

В настоящие время в сфере автомобильного транспорта в России утвердились новые понятия, термины, в том числе их синонимы, и единицы измерений, которые вошли в официальные нормативно-правовые документы. Однако употребление слова “масса” в качестве синонима слова “вес” вызывает сомнение и противоречит физическим законам классической механики и тяготения (гравитации).

В современной науке “вес” и “масса” – совершенно разные понятия: “масса” является мерой количества вещества, неотъемлемым свойством материального тела, а “вес” – результат действия силы тяжести на горизонтальную опору (или вертикальный подвес). Численно вес P равен произведению массы тела на ускорение земного притяжения (свободного падения или ускорение силы тяжести)

P=m×q.

Вместе с тем, во многих повседневных ситуациях слово “масса” продолжает использоваться, когда имеется в виду “вес”.

Для практических расчётов транспортных нагрузок в естественных земных условиях достаточно рассмотреть свойства материальных тел в границах законов классической механики и гравитации И. Ньютона. В механике масса как мера инертности материального тела используется в определении импульса (количества движения) тела и силы его инерции.

Количество движения p определяется произведением массы тела на линейную скорость равномерного движения тела:

p = m × ν, (1)

где m – масса тела, кг; ν – скорость движения тела, м/с. Сила инерции тела (2-й закон Ньютона) F определяется произведением массы тела на ускорение движения, вызванное действием на тело силы F:

F = m × а, (2)

где m – масса тела, кг; а – ускорение движения тела, м/с2.

Масса, определяемая из соотношений (1) и (2), называется инертной и является эквивалентной.

Инертная масса по определению обладает исключительно инертными свойствами; гравитационные и прочие свойства ей условно не присущи [1].

Инертная масса используется в научных трудах по теории автомобиля для расчёта инерционных сил при разгоне и торможении автомобиля, а также при столкновениях и наездах на препятствия автотранспортных средств в случаях дорожно-транспортных происшествий.

По закону гравитации Ньютона в поле тяготения Земли масса и вес P тела связаны соотношением:

P = m × q, (3)

где m – гравитационная масса тела, кг; q – ускорение земного притяжения, м/с2.

Ускорение земного притяжения q зависит от географической широты места и высоты его над уровнем моря. На земной поверхности ускорение земного притяжения   варьируется в пределах до 0,3% от величины нормального (фиксированного) ускорения, равного 9,80665 м/с2, в связи с чем вес тела изменяется в тех же пределах.

Для удобства расчётов и перевода единиц измерения веса в различные системы принята округлённая величина ускорения земного притяжения q, равная 9,81 м/с2, которая считается постоянной на земной поверхности. При этом вес тела является пропорциональным его массе.

Теоретически ниоткуда не следует, что масса, создающая поле тяготения, определяет и инерцию того же тела. Однако опыт показывает, что инертная и гравитационная массы тела эквивалентны и равны друг другу. Эта фундаментальная взаимосвязь называется принципом эквивалентности. Из принципа эквивалентности следует, что тяготение сообщает разным телам одинаковые ускорения, независимо от их массы, химического состава и других свойств [2].

Основной размерностью веса в системе МКГСС является килограмм-сила (кгс), а в международной системе единиц – ньютон (Н):

1 кгс = 1 кг × 9,81 м/с2; (4)

1 Н = 1 кг × 1 м/с2. (5)

Из выражений (4) и (5) следует, что 1 кгс в 9,81 раза больше силы в 1 Н, т.е. 1 кгс = 9,81 Н, или 1 Н = 0,102 кгс.

Транспортная нагрузка представляет собой силовые воздействия от весовых параметров транспортных средств (ТС) на дорожное покрытие через опорные поверхности колёс на несущие элементы объектов транспортной инфраструктуры.

Весовые параметры грузовых ТС определяются следующими величинами:

– грузоподъёмность;
– собственный вес;
– нормативный общий (полный) вес;
– нормативные нагрузки на каждую ось или на колёсные тележки.

В качестве дополнительной размерности весовых параметров ТС может использоваться удобная внесистемная единица – тонна-сила (тс):

1 тс = 9,81 × 103 Н = 9,81 кН;

1 Н = 0,102 × 10-3 тс;

1 кН = 0,102 тс.

Вес материальных тел на земной поверхности определяется взвешиванием при помощи весов.

По принципу действия весы подразделяются на рычажные, пружинные, электротензометрические, гидравлические и др. По назначению весы делятся на образцовые (для поверки гирь), лабораторные (в том числе аналитические), общего назначения и специализированные.

Утверждения, что взвешивание является определением массы тел с помощью весов, а весы являются прибором для определения массы; что на рычажных равноплечных весах измеряется масса тела, уравновешиваемая гирями, а на пружинных весах – вес, не являются убедительными. Критерием истины, как известно, является практика (опыт, эксперимент). Практика показывает, что вес одного и того же тела является эквивалентным при взвешивании на любых весах. При этом гири не могут быть мерой массы, а являются мерой веса, потому что, как и все материальные тела на земной поверхности, обладают силой тяжести (весом), с которой они притягиваются к земле (по принципу эквивалентности). Кстати, английское слово weight, используемое в иностранной транспортной маркировке, переводится как “вес”, “гиря”.

Значение массы тела на земной поверхности рассчитывается делением веса тела на ускорение земного притяжения. Разница между весом и массой тела в земных условиях составляет 9,81 раза, что должно учитываться при весовом контроле ТС.

Использование слова “масса” вместо слова “вес” делает несостоятельными численные значения соответствующих весовых параметров в справочной литературе и в нормативно-правовой документации и несуразными производные слова от слова “масса” по нормам русского языка, например “массовые параметры ТС”, “массовый контроль ТС” и др.

Непонимание разницы между понятиями “вес” и “масса” приводит к неоднозначному прочтению нормативных документов, где эти понятия используются, например, следующих:

– Инструкция по перевозке крупногабаритных и тяжеловесных грузов автомобильным транспортом по дорогам Российской Федерации (Приказ Минтранса РФ от 27.05.1996 г., в последней ред. от 22.01.2004 № 8);

– ОДН 218.046-01 “Проектирование нежёстких дорожных одежд”, утверждённые Распоряжением Государственной службы дорожного хозяйства Министерства транспорта Российской Федерации 20.12.2000 № ОС-35-Р;

– ОДН 218.1.052-2002 “Оценка прочности нежёстких дорожных одежд”, утверждённые распоряжением Министерства транспорта Российской Федерации от 19.11.02 № ОС-1040-р;

– Постановление Правительства Российской Федерации от 20 марта 2006 г. № 144 “О временном ограничении движения транспортных средств по федеральным автомобильным дорогам”;

– Приказ Министерства транспорта Российской Федерации от 10 апреля 2007 г. № 41 “Об утверждении Порядка временного ограничения движения транспортных средств по автомобильным дорогам общего пользования федерального значения”;

– Приказ Росавтодора от 6 ноября 2007 г. № 83 “О введении периодов временного ограничения движения транспортных средств по автомобильным дорогам общего пользования федерального значения в 2008 г.”;

– а также большое количество нормативных актов по введению периодов временного ограничения движения транспортных средств по автомобильным дорогам общего пользования на региональных и муниципальных уровнях.

В “Инструкции по перевозке крупногабаритных и тяжеловесных грузов автомобильным транспортом по дорогам Российской Федерации”, практически во всем документе используются термины “масса” и “осевая масса” (пп. 1.2; 1.3; 5.3; прил. 1). При этом в п. 1.3 используется выражение “весовые параметры”, а в п. 8.1.б (и совершенно справедливо!) перевозчиков обязывают “предоставлять по требованию инспектора ГАИ транспортные средства для проведения весового контроля”.

Несмотря на то, что аналогичные понятия во всём документе носят название “осевая масса”, в прил. 1, в таблице п. 1.5 всего один раз используется наиболее точный термин “нагрузка на ось”.

Отдельно хотелось бы отметить, что в п. 2, в примечаниях к таблицам п. 1.3 и п. 1.4. говорится следующее: “Предельные значения полной массы автотранспортных средств допустимы при равномерном их распределении по осям с отклонением в осевых нагрузках не более 35%, а для передней оси не более 40%”. Здесь полная масса ТС не может быть эквивалентна сумме осевых нагрузок. А как достигать равномерного распределения по осям транспортных средств допустимых предельных значений, если заводы-изготовители изначально конструктивно этого не предусматривают?

Как уже отмечалось, “Инструкция по перевозке крупногабаритных и тяжеловесных грузов автомобильным транспортом по дорогам Российской Федерации”, действует в настоящее время. Однако в приложении 1, где приведена классификация транспортных средств в зависимости от осевых масс, они подразделяются на две группы: А и Б. Это противоречит принятому 20.12.2000 г. ОДН 218.046-01 “Проектирование нежёстких дорожных одежд”, в котором упразднена группа Б, а группа А стала подразделяться на А1, А2, А3 с нормируемыми значениями осевых нагрузок, а не осевых масс.

Разработчики документов ОДН 218.046–01 “Проектирование нежёстких дорожных одежд” и ОДН 218.1.052–2002 “Оценка прочности нежёстких дорожных одежд” очень грамотно ушли от упоминаний термина “масса”, употребив термин “нагрузка”. В ОДН 218.046–01 приведена нормативная статистическая нагрузка на ось (кН) для каждой группы расчётной нагрузки А1, А2, А3.

Невнесение соответствующих изменений в “Инструкцию по перевозке крупногабаритных и тяжеловесных грузов автомобильным транспортом по дорогам Российской Федерации” приводит к неоднозначному толкованию понятий и директивным весогабаритным ограничениям. Например, изданное распоряжение администрации г. Хабаровска от 18 марта 2008 г. № 616 “Об определении размера вреда, причиняемого транспортными средствами, осуществляющими перевозки тяжеловесных грузов по автомобильным дорогам общего пользования городского округа «город Хабаровск», на 2008 год” противоречит требованиям “Инструкции по перевозке крупногабаритных и тяжеловесных грузов автомобильным транспортом по дорогам Российской Федерации”, в которой дается определение понятия “тяжеловесный груз” и приводятся весоразмерные ограничения.

В разделе I Приложения 1 Инструкции приведены таблицы П. 1.1 и П. 1.3 (табл. 1, 2). Таблица П. 1.1 (см. табл. 1) содержит ограничения осевой массы двухосных ТС и двухосных тележек.

В таблице П. 1.3 (см. табл. 2) приведены предельные значения полной массы ТС.

Как видно из табл. 2, Инструкцией предусмотрен дифференцированный подход к транспортным средствам по критерию полной массы в зависимости от конструкции ТС. Инструкцией разрешено движение пятиосных автопоездов или седельных тягачей с полной массой меньше или равной 38 т, а также движение двухосных одиночных автомобилей с полной массой меньшей или равной 18 т. Муниципальная инструкция (табл. 3) ограничивает полную массу (т.е. вес) автомобиля до величины осевой нагрузки, указанной в Федеральной Инструкции, и лишает участия в перевозочном процессе многих автовладельцев, которым навязывают оплату за разрешение движения в течение всего года.

Неразбериха с терминами привела к тому, что в приведённой таблице из постановления мэра числа в столбце “Полная масса автомобиля” соответствуют весовым параметрам “нагрузки на ось”, а не “полной массе автомобиля”, и только в расчётный период. За пределами расчётного периода, решение об ограничении (тем более отличающееся от Инструкции Минтранса!) должно быть принято после проведения испытаний прочности дорожных конструкций, всей сети дорог г. Хабаровска. Только на этом основании можно сделать научный вывод о целесообразности его введения.

Проведённый анализ дорожной нормативно-технической документации позволяет сделать следующие выводы:

– “масса” и “вес” совершенно разные понятия, имеющие отличающиеся размерности (единицы измерений);

– слово “масса” не может быть синонимом слова “вес” вследствие их физического различия;

– масса тела является мерой количества вещества, которое постоянно в различных условиях;

– масса тела проявляется в динамических процессах, связанных с движением тела;

– вес (сила тяжести) проявляется повсеместно в условиях земного притяжения (гравитации) и является основным измерителем силовых воздействий (нагрузок);

– вес, действующий на опору или подвес, эквивалентен по своей величине;

– бездумное смешение “веса” и “массы” делает несостоятельным численные значения и размерности понятий и вносит неопределённость в конечный результат;

– следует упорядочить в справочной литературе и нормативно-правовой документации автомобильно-дорожной отрасли термины и размерности, связанные с массой и весом транспортных средств.

Литература

1. Большая энциклопедия в 62 т. Т. 9, 19 , 28. – М.: ТЕРРА, 2006. – 529 с.
2. Физика. Большой энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М. Прохоров. – 4-е изд. – М.: Большая Российская энциклопедия, 1999. – 944 с.

Полная версия статьи доступна подписчикам электронного журнала. Подписаться >>>

01.10.2009

448
Поделиться:

Полная версия статьи доступна подписчикам журнала "Мир измерений".

Подписаться

Материалы по данной теме можно СКАЧАТЬ в Электронной Библиотеке >>>


Cannot find 'template1' template with page ''

Доступна мобильная версия журнала "Мир измерений"

Журнал Мир измерений в App Store Журнал Мир измерений на Google play


Открытые статьи:

Измерения качества жилищно-коммунальных услуг
Температурный мониторинг удалённых объектов по GSM-каналу
Главные социальные проблемы России последнего десятилетия
Новый измерительный инструмент?
О потерях в Великой Отечественной войне
Неразрушающий контроль паяных соединений в радиоэлектронной аппаратуре
Военное применение лазерных технологий
Обеспечение качества продовольственных товаров
Государственный первичный эталон единицы массы ГЭТ 3-200842
Автономный прибор для экспресс-контроля пассажирских лифтов в жилых и административных зданиях
Рождение нефтяной отрасли в России
Красота спасет мир... науки




СТАНЬТЕ ПОДПИСЧИКОМ НАШЕГО ЖУРНАЛА!