vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Building10.31675/1607-1859-202628-3-277-289XXQBFOvestniktgasu-2552Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ И СТРОИТЕЛЬСТВО ДОРОГ, МЕТРОПОЛИТЕНОВ, АЭРОДРОМОВ, МОСТОВ И ТРАНСПОРТНЫХ ТОННЕЛЕЙENGINEERING AND CONSTRUCTION OF ROADS, SUBWAYS, AIRDROMES, AND TUNNELSЭкспериментальная оценка влияния давления воздуха в шине и осевой нагрузки на параметры пятна контактаInfluence of Tire Inflation Pressure and Central Load on Contact Spot ParametersСимчукА. Е.SimchukA. E.

Алексей Евгеньевич Симчук, аспирант

195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29

Aleksei E. Simchuk, Research Assistant

29, Politekhnicheskaya Str., 195251, Saint-Petersburg

alexsimchuk@bk.ruСимчукЕ. Н.SimchukE. N.

Евгений Николаевич Симчук, канд. экон. наук, генеральный директор

111024, г. Москва, ул. Авиамоторная, 73А, стр. 16

Evgenii N. Simchuk, PhD, Director General

73A, Aviamotornaya Str., Bld. 16, Moscow, 111024

niitsk@niitsk.ruСанкт-Петербургский политехнический университет Петра ВеликогоРоссияPeter the Great Saint-Petersburg Polytechnic UniversityRussian FederationНаучно-исследовательский институт транспортно-строительного комплексаРоссияResearch Institute of Transport and Construction ComplexRussian Federation202616072026283277289Copyright © Симчук А.Е., Симчук Е.Н., 20262026Симчук А.Е., Симчук Е.Н.Simchuk A.E., Simchuk E.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/2552

Актуальность. В действующих нормативных методах расчета нежестких дорожных одежд пятно контакта колеса принимается круглым, а давление на покрытие – равномерно распределенным по его площади. Однако фактические параметры контакта современной грузовой шины могут существенно отличаться от принятых расчетных допущений.Цель работы – экспериментально определить влияние внутреннего давления воздуха в шине и вертикальной нагрузки на площадь и геометрические параметры пятна контакта, а также сопоставить полученные результаты с нормативной моделью.Результаты. Проведены стендовые испытания пяти типоразмеров грузовых шин, широко применяемых на ведущих осях грузовых автомобилей, автобусах и прицепах. Измерения выполнялись с использованием матричной системы регистрации давления XSENSOR. Испытания проводились при четырех уровнях внутреннего давления воздуха в шине и при нагрузках от 40 до 120 % от максимальной допустимой нагрузки на колесо. Установлено, что площадь пятна контакта увеличивается с ростом вертикальной нагрузки и уменьшается с повышением внутреннего давления воздуха в шине. Во всех исследованных режимах фактическая площадь контакта превышала расчетные значения, определенные по нормативной модели. Также выявлено изменение формы пятна контакта: с ростом нагрузки оно становится более вытянутым в продольном направлении. Нормативная расчетная схема нагружения систематически недооценивает реальные параметры пятна контакта грузовых шин. Полученные результаты подтверждают необходимость уточнения расчетных подходов к моделированию нагрузки от колеса на дорожную одежду с учетом фактических характеристик контакта.

In standard methods of flexible pavement design, wheel contact spot is assumed to be circular, and the pressure transmitted to the pavement surface uniformly distributes over its area. However, actual contact parameters of a modern heavy-duty tire may differ significantly from the accepted design assumptions.

Purpose

Purpose: Experimental determination of the influence of the tire inflation pressure and vertical wheel load on the area and geometric parameters of the contact spot and comparison of the obtained results with the standard model.

Methodology/ approach

Methodology/ approach: Experiments are carried out for five heavy-duty tire sizes widely used on drive axles of trucks, buses, and trailers. Measurements are performed in the XSENSOR matrix-based pressure sensing system. Tests are conducted at four levels of the tire inflation pressure and wheel loads ranging from 40 to 120% of the maximum permissible wheel load.

Research findings

Research findings: It is found that the contact spot area grows with increasing vertical load and reduces with increasing inflation pressure. Under all investigated conditions, the actual contact area exceeds values calculated with the standard model. Changes in the contact spot shape are identified. With increasing load, the spot becomes more elongated in the longitudinal direction. The standard loading model systematically underestimates actual contact parameters of heavy-duty tires.

Value

Value: The obtained results confirm the need to refine calculation approaches to modeling the wheel load effect on pavement structures, taking into account actual contact characteristics.

пятно контакта шиныплощадь пятна контактапневматическая шинадавление в шиненагрузка на колесодорожная одеждарасчетная схема нагруженияэквивалентный отпечаток колесаcontact spotcontact areapneumatic tiretire inflation pressurewheel loadpavementdesign load modelequivalent wheel footprintReferencesАфиногенов, О.П., Ефименко, С.В., Ефименко, В.Н. Конструирование и расчет дорожных одежд. 2-е изд., доп. и перераб. Томск : Изд-во Томского государственного архитектурно-строительного университета, 2020. 444 с. ISBN 978-5-93057-930-7.Afinogenov, O.P., Efimenko, S.V. (Ed.), Efimenko, V.N. Design and Calculation of Pavement Structures. 2nd edn. Tomsk: TSUAB, 2020. 444 p. (In Russian)Симчук, А.Е., Симчук, Е.Н., Горский, М.Ю. Актуализация подходов к нормированию контактного давления и отпечатка колеса при проектировании дорожных одежд // Технико-технологические проблемы сервиса. 2024. № 2 (68). С. 29–35.Simchuk, A.E., Simchuk, E.N., Gorskii, M.Yu. Updating Approaches to Standardization of Contact Pressure and Wheel Footprint in Pavement Design. Tekhniko-Tekhnologicheskie Problemy Servisa. 2024; 2(68): 29–35. (In Russian)Симчук, А.Е. Экспериментальные исследования параметров воздействия расчетной нагрузки на дорожные одежды // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2025. Т. 27. № 4. С. 247–268. https://doi.org/10.31675/1607-1859-2025-27-4-247-268Simchuk, A.E. Impact of Design Load Parameters on Road Pavements. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta – Journal of Construction and Architecture. 2025; 27(4): 247–268. DOI: 10.31675/1607-1859-2025-27-4-247-268 (In Russian)Овчарук, Б.В., Криволап, В.В. Способы определения площади пятна контакта шин в зависимости от давления и нагрузки // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. 2015. № 2. С. 473–478. DOI: 10.12737/19352. EDN: XRKDRJOvcharuk, B.V., Krivolap, V.V. Determination of Tire Contact Area Depending on Pressure and Load. Alternativnye Istochniki Energii v Transportno-Tekhnologicheskom Kompleksе: Problemy i Perspektivy Ratsionalnogo Ispolzovaniya. 2015; (2): 473–478. DOI: 10.12737/19352. EDN: XRKDRJ (In Russian)Черепанов, Л.А., Олейник, А.А. Стенд для исследования влияния вертикальной нагрузки на площадь пятна контакта шины с опорной поверхностью // Транспортные системы. 2017. № 3 (6). С. 27–31. DOI: 10.46960/62045_2017_3_27. EDN: ZWOUAXCherepanov, L.A., Oleinik, A.A. Test Bench for Studying Vertical Load Effect on Contact Area with Bearing Surface. Transportnye Sistemy. 2017; 3(6): 27–31. DOI: 10.46960/62045_2017_3_27. EDN: ZWOUAX (In Russian)Мерзликин, А.Е. Шины на дороге // 3-я Каспийская Международная Выставка «Дорожная инфраструктура и общественный транспорт». 2013. С. 64–66.Merzlikin, A.E. Tires on the Road. In: Proc. 3rd Caspian Int. Workshop ‘Road Infrastructure and Public Transport’, 2013. Pp. 64–66. (In Russian)Арус, Н.Н., Горячев, М.Г., Каленова, Е.В. Обоснование расчетного колесного контактного давления для проектирования дорожных одежд по критериям прочности // Наука и техника в дорожной отрасли. 2022. № 2. С. 20–23. EDN: WFWQVBArus, N.N., Goryachev, M.G., Kalenova, E.V. Substantiation of Wheel Contact Pressure for Pavement Design According to Strength Criteria. Nauka i tekhnika v dorozhnoi otrasli. 2022; (2): 20–23. EDN: WFWQVB (In Russian)Goodyear Truck Tires // Goodyear : [сайт]. URL: www.goodyeartrucktires.com (дата обращения: 15.01.2026).Goodyear Truck Tires. Available at: www.goodyeartrucktires.com (accessed 15 January 2026).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.