Переходные кривые

1. Переходные кривые.

Так при строительстве  автомобильной дороги в открытой равнинной местности, увеличение радиуса  сокращает ее длину и уменьшает  строительные и транспортные издержки. Поэтому в благоприятных для  проложения трассы условиях рекомендуется на дорогах всех категорий назначать возможно большие радиусы кривых, не менее 3000м, условия движения по которым практически не отличаются от условий движения автотранспорта на прямых. На кривых малых радиусов часто не бывает обеспечена безопасность движения с расчетной скоростью в ночное время суток, поскольку участок дороги, освещенный фарами, оказывается меньше расчетного расстояния видимости. Важность удовлетворения требований безопасности в ночное время подчеркивается тем обстоятельством, что при интенсивности движения ночью, примерно в 10 раз меньшей, чем днем, половина дорожно-транспортных происшествий приходится на этот период суток. Оптические устройства фар концентрируют лучи света в виде эллиптической фигуры, которая может быть охарактеризована углом раствора пучка света фар α, стягивающим в пределах земляного полотна изолинию минимально-допустимой освещенности поверхности дороги, обычно принимаемую равной 2 лк (люкса). Угол раствора пучка света для современных фар α≈2۫. Радиус кривых, при которых свет фар освещает проезжую часть на расстоянии видимости (от 100 до 300м), составляет от 1500 до 4500 м.

В момент въезда автомобиля с прямого участка на кривую в  плане условия движения изменяются. На автомобиль начинает действовать  центробежная сила. Теоретически она  прилагается мгновенно, а практически  – в пределах короткого участка, на котором водитель поворачивает рулевое  колесо. Как показали наблюдения, при  въезде на кривые с радиусами менее 600м водители обычно снижают  скорость движения. Чтобы  изменение условий движения  не происходило слишком быстро, что неприятно для пассажиров, а в неблагоприят-ных погодных условиях, когда снижается коэффициент сцепления, может привести к заносу автомобиля, между прямым участком и кривой малого радиуса вводят так называемую переходную кривую, в пределах которой кривизна оси дороги плавно изменяется от нуля на прямом участке до 1/R в начальной точке круговой кривой. Для вывода уравнения переходной кривой примем, что режим движения автомобиля и изменение действующих на него сил при проезде автомобиля переходной кривой удовлетворяют следующим требованиям, обеспечивающим удобство и безопасность движения.

1.Скорость автомобиля  при въезде на кривую Vпр снижается до скорости на кривой Vкр прямо пропорционально продолжительности проезда с постоянным допустимым отрицательным ускорением:

 а = Vпр- Vкр = (Vпр- Vкр)х(Vпр+ Vкр) =(Vпр- Vкр)

2. Центробежное ускорение  возрастает прямо пропорционально  продолжительности движения по  переходной кривой. Проведя необходимые  расчеты и некоторые преобразования получаем искомое уравнение переходной кривой:

y = ( n-1)х[n2 - x (n2 -1)]                                

Переходную кривую, описываемую  этим уравнением, называют тормозной  кривой. Она хорошо соответствует фактическим траектория автомобилей при  въездах на кривые малых радиусов с торможением и выездах с кривых с ускорениям, например, на примыканиях дорог, пересечениях дорог в разных уровнях, на  кривых малых радиусов горных дорог.  На автомобильных дорогах I-III категорий автомобили проезжают кривые без снижения скорости. В этих случаях применяют переходные кривые более простого очертания.  Выражение C=r l  представляет собой уравнение клотоиды ( радиоидальной спирали, радиоиды, спирали Корню) – основной переходной кривой, применяемой на современный автомобильных дорогах.

Необходимая длина переходной кривой (в м):

                             L =    V3 /47 R J , где   J- это скорость нарастания центробежного

ускорения. Она должна быть  ниже значений, вызывающих неприятные ощущения пассажиров. В России принято  значение J=0,8 м/с3, что близко соответствует фактическим режимам движения на дорогах.

Переходные кривые устраивают на дорогах всех категорий на кривых с радиусом менее 2000 м.

При повороте автомобиля каждое колесо его движется по самостоятельной  траектории, в результате чего ширина занимаемой автомобилем полосы проезжей части увеличивается. Чтобы условия  движения по кривой были аналогичны условиям движения на прямом участке, проезжую часть на кривых малых радиусов необходимо уширять. На горных и промышленных дорогах, предназначенных для вывозки  длинномерных грузов (бревна, трубы), в  некоторых случаях на кривых малых  радиусов уширение необходимо обосновывать индивидуальными расчетами, контролируя  размер выхода грузов за бровки земляного  полотна.  СНиП 2.05.02-85* предусматривает  уширение проезжей части дорог с  двумя полосами движения на кривых с радиусами менее 1000 м при  одновременном ограничении допустимых длин автопоездов. Необходимое уширение проезжей части, составляя при радиусе  кривой 1000 м – 0,4м, при меньших  радиусах увеличивается в зависимости  от длины расчетных автопоездов  до 1,2-3,5 м на кривых радиусом 80м и  до 2,2-3,5 м – на серпантинах. (Смотрите  таблица 9 п.4.19  СНиП 2.05.02-85*). Проезжую часть уширяют с внутренней стороны  кривой за счет обочины. Оставшаяся часть  обочин должна быть не менее 1,5 м на дорогах I и II технических категорий и 1 м- на дорогах остальных категорий. В пределах кривой уширение имеет постоянный размер, а затем постепенно уменьшается на протяжении переходных кривых. На горных дорогах в виде исключения допускают на кривых  малых радиусов частичное размещение уширения на внешней обочине.

Во многих случаях местные  условия  не дают возможности разместить кривую расчетного радиуса. Особенно неблагоприятные  условия движения создаются для  автомобилей, следующих по встречной  полосе движения, так как составляющая веса, параллельная уклону проезжей части, складывается с соответствующей  проекцией центробежной силы. Кроме  того, осложняется управление автомобилем  в связи с большим, чем для  полосы встречного движения, боковым  уводом шин. В таких случаях  для  повышения устойчивости автомобиля  и большей уверенности управления на кривых устаивают односкатный  поперечный профиль- вираж - с уклоном проезжей части и обочин к центру кривой. Долгое время виражи рассматривали только как дополнительный элемент дороги на кривых малого радиуса, необходимый для безопасности движения автомобилей. Однако опыт эксплуатации автомобильных магистралей показал, что виражи оказывают положительное психологичес-кое воздействие на водителей, способствуя уверенному проезду кривых без неоправданного снижения скорости. При отсутствии виражей скорость на кривых снижается. Поэтому в настоящее время виражи устраивают на всех  кривых с радиусами, меньшими 3000м на автодорогах I  категории и 2000м – на остальных.

Применяется два способа  перехода  от двухскатного поперечного  профиля к односкатному на виражах:

при повороте поперечного профиля около оси проезжей части;

при повороте поперечного  профиля около внутренней бровки и середины проезжей части.

Действующие Строительные нормы  и правила предусматривают на кривых радиусом от 3000 до 1000 м для  дорог  I  категории – уклон виража -20-30 ‰, на кривых радиусом от 2000 до 1000 м для дорог II-V категории – уклон виража, также -20-30 ‰, при радиусе менее 1000 м – уклон виража увеличивается от 30 до (максимального) - 60 ‰.

В примечании 1 к п.4.21 СНиП 2.05.02-85* говорится: В случаях необходимости  резкого изменения направления  дорог II-V категории в горных условиях допускается устройство серпантин. Серпантины бывают симметричные и несимметичные, а также I и II рода. Параметры серпантин принимаются в соответствии с нормами таблицы 14 СНиП 2.05.02-85*.

            2.Определение коэффицента загрузки движением и связанные с ним состояния транспортного потока.

Типичная пропускная способность  полосы движения характеризует максимальную интенсивность движения при частично связанном режиме транспортного  потока с некоторым снижением  скорости по сравнению со скоростью  одиночных автомобилей.

            В зависимости интенсивности  движения по дороге изменяются  количество взаимных помех для  автомобилей и режимы их движения. Чем меньшая интенсивность по одной полосе проезжей части предусматривается при проектировании дороги, тем большие удобства будут обеспечены для пользующихся дорогой.

            Загрузку автомобилями полос  движения  характеризуют коэффициентом   загрузки z , который представляет собой отношение фактической интенсивности движения Nф  к практической типичной пропускной способности полосы движения.

Расчетный коэффициент загрузки дороги движением при сдаче в  эксплуатацию, предусматриваемый при  ее проектировании, не должен превышать 0,45-0,55 от ее практи-ческой пропускной способности с тем, чтобы к моменту окончания расчетного срока и возникновения потребности в реконструкции дороги он не превышал 0,65-0,75. Тем самым создается резерв пропускной способности на случай внеплановых интенсивных перевозок, а также сезонных и суточных пиков интенсивности движения.

             В отдельных случаях, когда первостепенное значение имеют быстрота и надежность автомобильных сообщений, например на подъездах к крупным международным аэропортам, исходят из меньшей используемой доли пропускной способности. На грузовой дороге, которая в течение всего срока службы будет работать практически при одной загрузке, например, при доставке руды из карьера на обогатительную фабрику, допустимо с самого начала  предусматривать связанные режимы движения, для которых z может составить 0,5-0,6. Соответственно коэффициенту загрузки назначают число полос движения на проезжей части.

            СНиП 2.05.02-85* «Автомобильные дороги»  предусматривает на дорогах II-IV категорий две полосы движения. Для обгона используются полосы  встречного движения. При назначении  числа полос на многополосных   автомобильных магистралях, а  также выявлении мест устройства  дополнительных полос движения (на  подъемах, у пересечений и другие) определяют общее число полос  движения       n = Nε / z Nпр , где N -интенсивность движения, авт/ час, приведенная к легковым автомобилям; ε – коэффициент сезонной неравномерности движения; z – коэффициент загрузки, соответствующий необходимому для данной дороги уровню удобства; Nпр – типичная пропускная способность дороги дан-ной  категории.  Новые дороги с тремя полосами движения в СССР , практически не стро-или, так как преимущественное использование третьей полосы для создает повышенную опасность столкновения автомобилей. Уширение проезжей части до трех полос движения иногда выполняют в процессе капитальных ремонтов  при сильно возросшей интенсивности движения как временное мероприятие, с увеличением впоследствии до четырех полос движения. В Курганской области на федеральных дорогах есть два участка с тремя полосами движения. Это на автодороге М51 «Байкал» от пересечения с автодорогой «село Введенское- станция Введенское» (км248) до пересечения с авто-дорогой 1Р354 «Екатеринбург-Щадринск-Курган» (км260) и на автомобильной дороге 1Р354 «Екатеринбург-Шадринск-Курган» с км351 по км356. К сожалению, Федеральное дорожное агенство, в лице ФГУ «Управление федеральных автомобильных дорог «Южный Урал», данные участки реконструировать не стало, а применив соответствую-щую дорожную разметку сделало эти участки двух полосными.

2. Классификация сооружений обслуживания.

Для обеспечения нормальной эксплуатации, ремонта и содержания всех автомобильных дорог и дорожных сооружений, а также обслуживания автотранспортных средств и пассажиров, двигающихся по автомобильным дорогам, обязательной принадлежностью автомобильных  дорог должны быть сооружения дорожно-эксплуатационной и автотранспортной служб.

Сооружения автотранспортной службы на автомобильных дорогах  разделяются на три группы: сооружения для обслуживания пассажирских перевозок; сооружения для обслуживания грузовых перевозок; сооружения для обслуживания подвижного состава.

К сооружениям для обслуживания пассажирских перевозок относятся: автопавильоны; пассажирские автостанции; автовокзалы; мотели; предприятия общественного  питания; остановочные площадки.

Автопавильоны предназначены  для укрытия пассажиров автобусных сообщений от дождя, снега, солнца, ветра  на остановочных пунктах пригородного и междугородного автобусного сообщения  и представляют собой холодное (неотапливаемое) строение. По виду стеновых ограждений павильоны подразделяются на открытые, полузакрытые и закрытые. Вместимость павильонов до 25 чел.

Пассажирские автостанции  предназначены для обслуживания пассажиров автобусных сообщений на конечных и узловых остановочных пунктах междугородных и пригородных  автобусных маршрутов. Выбор места  расположения автостанций определяется пассажиропотоками, а в населенных пунктах также с учетом пассажирских маршрутов в пределах поселка, города.

Пассажирская автостанция  должна иметь здание в блоке с  перроном для посадки и высадки  пассажиров, а также площадки для  стоянки автобусов и легковых автомобилей и проезды для  прибытия и отправления автобусов. В здании автостанции предусматриваются  зал ожидания, кассы, диспетчерская, буфет, телефон, санузел. Вместимость  автостанций от 25 до 100 чел.

Автовокзалы предназначены  для обслуживания пассажиров междугородных  автобусных сообщений на конечных и  крупных узловых пунктах автобусных маршрутов в городах. При необходимости на автовокзалах организуется обслуживание также и пригородных сообщений.

Автовокзалы представляют собой  комплекс, состоящий из пассажирского  здания, внутренней территории с перронами  посадки и высадки пассажиров и площадкой отстоя автобусов, привокзальной  площади с подъездами и стоянками  городского транспорта. Вместимость  автовокзала 100 чел. и более.

Автовокзалы сооружаются  преимущественно в городах и  не входят в систему обустройства автомобильных дорог общего пользования.