Транспортная инфраструктура

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по учебной дисциплине ТРАНСПОРТНАЯ ИНФРАСТРУКТУРА Содержание № 1 2 3 4 5 Название работы Пропускная способность дорог. Характеристики транспортного потока Регулирование работы пересечений. Светофорные циклы Элементы планировочной инфраструктуры и улично-дорожной сети Транспортные развязки на улично-дорожной сети Воздействие автомобиля на дорогу и основные требования к ней по обеспечению безопасности движения Стр. 4 17 25 32 46 3 ЛЕКЦИЯ № 1 Пропускная способность дорог. Характеристики транспортного потока Пропускная способность дороги – максимально возможное число транспортных средств, которое может пройти через сечение дороги (в одном или в двух направлениях) за единицу времени, с учетом определенных факторов:  дорожных условий (ширина проезжей части, продольный уклон, радиус кривых в плане, расстояние видимости и т.д.);  состава транспортного потока;  наличия средств регулирования движения;  погодно-климатических условий;  возможности маневрирования автомобилей по ширине проезжей части;  психофизиологических особенностей водителей;  конструкций автомобилей. Изменение любого из этих факторов может привестик существенным колебаниям пропускной способности в течение суток, месяца, сезона и года. При частых помехах на дороге происходят значительные колебания скорости, приводящие к появлению большого числа автомобилей, движущихся в группах, а также к снижению средней скорости всего потока. Пропускная способность является основным показателем функционирования транспортной системы, на которую оказывает влияние большое число факторов, зависящих от технических параметров дороги и автомобилей.Поэтому для получения достоверных данных о пропускной способности должны быть учтены показатели, характеризующие взаимодействие между автомобилями в потоке в различных дорожных условиях. Определение пропускной способности необходимо не только для выявления участков, требующих улучшения условий движения, но и для оценки экономичности и удобства движения всего потока автомобилей по маршруту, выбора эффективных средств организации движения. Различают теоретическую, практическую и расчетную пропускную способности. Теоретическую пропускную способность т определяют расчетом для горизонтальных участков дороги, считая постоянными интервалы между автомобилями и однородным состав транспортного потока (состоящим только из легковых автомобилей). Для одной полосы автомобильной магистрали т ≈ 2 900ед/ч. Практическая пропускная способность обеспечивается на дорогах в реальных условиях движения. Различают два вида практической пропускной спо4 собности: максимальную наблюдаемую на эталонном участке практическую в конкретных дорожных условиях . (табл. 1), и Таблица 1 – Максимальная практическая пропускная способность дорог Тип дороги , ед/ч Примечание Двухполосные 3 600 в обоих направлениях Трехполосные 4 000 в обоих направлениях Четырехполосные: без разделительной полосы 2 100 по одной полосе с разделительной полосой 2 200 Шестиполосные: без разделительной полосы 2 200 по одной полосе с разделительной полосой 2 300 Автомобильные магистрали, 2300 по одной полосе имеющие восемь полос Эталонный участок с максимальной практической пропускной способностью обладает следующими характеристиками:  наличие горизонтальных прямолинейных участков;  расстояние между двумя соседними пересечениями не менее 5 км;  не менее двух полос движения, каждая шириной 3,75 м;  укрепленные обочины шириной 3 м;  расстояние видимости не менее 800 м;  асфальтовое покрытие ровное, сухое, шероховатое;  состав транспортного потока – только легковые автомобили;  на обочинах отсутствуют боковые препятствия, снижающие скорость;  погодно-климатические условия – благоприятные. Практическая пропускная способность соответствует пропускной способности участков, имеющих худшие условия по сравнению с эталонным участком. Расчетная пропускная способность расч – показатель, характеризующий число автомобилей, которое может пропуститьучасток в единицу времени в рассматриваемых дорожных условиях при принятой схеме организации движения. Данный показатель рассматривается как проектный в совокупности с расчетной интенсивностью движения и является базовой основой для определения геометрических параметров дорог и должен обеспечивать оптимальные параметры работы дороги с учетом специфики погодно-климатических условий на 20-летнюю перспективу. Оценка пропускной способности автомобильных дорог осуществляется на основании ОДМ 218.2.020-2012 «Методические рекомендации по оценке пропускной способности автомобильных дорог». Пропускная способность дорог может быть повышена несколькими 5 способами:  проектированием сочетания элементов плана и продольного профиля, не вызывающих резкого изменения скоростей;  назначением ширины проезжей части, позволяющей разделить поток автомобилей по составу (дополнительные полосы на подъемах, на пересечениях в одном уровне) и обеспечивающей оптимальную загрузку, при которой движение происходит с достаточно высокими скоростями;  повышением ровности покрытия и его сцепных качеств;  реконструкцией пересечений в одном уровне (например, устройство разных типов канализированных пересечений – поворотные полосы, островки безопасности и т.д.) или устройством пересечений в разных уровнях;  подбором средств регулирования, обеспечивающих рациональный режим движения;  снабжением водителей полной информацией об условиях движения по маршруту;  улучшением качества работы дорожно-эксплуатационных служб, особенно в тяжелых погодно-климатических условиях. Транспортные потокихарактеризуются рядом функционально связанных показателей:интенсивностью, составом, скоростью, интервалами между транспортными средствами, плотностью потока. Рассмотрим их подробнее. Интенсивность движения – это количество транспортных средств, проходящих через сечение дороги в единицу времени в обоих направлениях. Данный показатель характеризуется неравномерностью в течение временных интервалов: часа, суток, недели, месяца, сезона, года. Наиболее резкие колебания интенсивности наблюдаются на подходах к городам и населенным пунктам. Суточное колебание интенсивности является крайне неравномерным, особенно заметным это является в часы пик.Характер суточного колебания также может зависеть от дня недели. Для городов, а также въездов и выездов из них, можно выделить характерные часы пик в рабочие дни: с 7.30 до 10.00 и с 17.00 до 19.30. Указанные пиковые часы могут отличаться как в разных городах, так и на отдельных городских территориях. Факторы, которые могут повлиять на смещение пиковых интенсивностей движения и, как следствие, пиковых часов на конкретных сечениях дороги: I. Регулярные:  особенности расположения промышленных зон, крупных учебных объектов и режимы их работы;  особенности расположения селитебных зон и количество проживающих в них; 6  особенности размещения крупных объектов социально-культурного и бытового притяжения; II. Нерегулярные:  проведение спортивных и иных культурно-массовых мероприятий, определяющих интенсивный приток транспортных средств к месту их проведения;  наличие больших скоплений дачных кооперативов и летних зон отдыха вблизи исследуемого сечения; III. Случайные:  возникновение дорожно-транспортных происшествий, повлиявших на интенсивность прибытия транспортных средств к исследуемому сечению;  перекрытие движения и иные происшествия. Возникновение пиков интенсивности определяется тем, что основной объем суточных корреспонденций (около 85%) приходится на промежуток времени в 10-12 часов. Анализ изменения недельной интенсивности движения также показывает неравномерность данного показателя в разные дни недели. По статистике наибольшая величина интенсивности приходится на пятницу и составляет около 18% от суммарной недельной интенсивности движения. В летние месяцы вблизи крупных городов и агломераций наблюдается значительный рост интенсивности движения с преимущественным преобладанием легковых автомобилей в составе потока в субботу, воскресенье, в некоторых случаях в понедельник утром. Наименее существенны месячные колебания интенсивностей движения, за исключением небольшого увеличения в конце месяца и снижения – в начале. Значимые колебания интенсивности наблюдаются по сезонам года, что связано с рядом факторов: наличием периода массовых отпусков, изменение вида хозяйственной деятельности (дачные поездки), неравномерное использование личных автомобилей. Для обоснования мероприятий по организации дорожного движения, оценке уровня удобства движения, каких-либо инженерных мероприятий по повышению безопасности движения и пропускной способности используется показатель расчетнойчасовой интенсивности движения: (1) р = 0,8 ∙ или (2) р = 0,076 ∙ с где – максимальная часовая интенсивность, ед/ч; с – среднегодовая суточная интенсивность движения в обоих направлениях, ед/сут. При разработке мероприятий, направленных на повышение пропускной способности элементов дорог с ярко выраженным различием условий движения 7 по направлениям (например, подъемы, пересечения в одном уровне и др.), в обязательном порядке необходимо учитывать эту неравномерность. Коэффициент неравномерности распределения интенсивности движения по направлениям в среднем можно принять равным 0,6. Тогда расчетная часовая интенсивность движения для каждого направления будет рассчитываться по формуле: р = 0,046 ∙ с , . (3) р = 0,03 ∙ с . При расчете и обосновании оптимальной загрузки дороги и планировании определенных мероприятий, повышающих пропускную способность, определение интенсивности движения необходимо проводить не только на начальный и конечный годы перспективного периода, но и динамику ее изменения по годам. Перспективная интенсивность движения прогнозируется по результатам анализа материалов экономических изысканий, данных мониторинга за последние 10-15 лет и хозяйственного значения местности вблизи исследуемой дороги. Используются следующие закономерности изменения интенсивности движения: 1. по закону прямой с постоянным коэффициентом прироста: = +∆ ; (4) 2. по геометрической прогрессии с постоянными темпами роста в течение расчетного периода: = ∙ 1+ = ∙ ; (5) 3. по геометрической прогрессии с убывающими темпами роста: = 1 + 0,01 ∙ ( − 1) + ∑ с ∙ ( − 1) , (6) В формулах (4)-(6): – интенсивность движения в начальном году, ед./сут; ∆ – ежегодный прирост интенсивности движения, ед./сут; – средний ежегодный процент прироста интенсивности движения, установленный по данным мониторинга движения за предшествующий период не менее 10-15 лет; – число лет до конца периода прогнозирования; - коэффициент ежегодного роста интенсивности; с – срок прогнозирования, лет; и - эмпирические коэффициенты, зависящие от первоначального темпа относительного прироста интенсивности движения (табл. 2). Формулы (4)-(5) целесообразно применять для расчета интенсивностей на дорогах IVиVкатегорий, однако допускается прогнозирование интенсивностей для целей организации движения до 5 лет на дорогах IIкатегории. Формула (6) используется в случае, когда загрузка дороги свыше 50% от величины ее пропускной способности. 8 % прироста 10 3,7 12 3,1 6,3 8,9 Таблица 2 – Значения коэффициентов зависимости от первоначального темпа относительного прироста 14 16 18 20 2,5 1,9 1,3 0,7 11,5 14,1 16,7 19,3 При известных законах роста интенсивности, расчетном периоде, исходной интенсивности и параметрах, характеризующих ежегодный прирост, перспективную интенсивность любого года целесообразно определять по соответствующимномограммам (рис. 1-3). Рисунок1 – Номограмма для определения перспективной интенсивности движения при линейном ежегодном приросте интенсивности Состав транспортного потока – показатель, характеризующий количество транспортных средств каждого вида в общем потоке, который значительно влияет на пропускную способность дороги и определение мероприятий по ее повышению. Состав потока учитывают при любых расчетах, связанных с оценкой уровней удобства и пропускной способности. Состав потока определяют на основе непосредственного учета движения, анализа хозяйственной деятельности местности,а также анализа парка автопредприятий, расположенных вблизи исследуемого сечения, и перспектив их развития. Для некоторых расчетов требуется детализация состава транспортного потока не только по видам транспорта и их габаритным размерам, но и их грузоподъемности. 9 Рисунок 2 – Номограмма для определения перспективной интенсивности движения при ежегодном приросте интенсивности по геометрической прогрессии с постоянными темпами роста Рисунок 3 – Номограмма для определения перспективной интенсивности движения при ежегодном приросте интенсивности по геометрической прогрессии с убывающими темпами роста 10 Количественно состав транспортного потока выражается в процентном (долевом) составе транспортных средств каждого типа от общего количества транспортных средств в потоке. Одним из основных факторов, из-за которых учет состава транспортного потока необходим при расчетах, является различие динамических и тормозных характеристик легковых и грузовых автомобилей. Именно поэтому в смешанном потоке вероятность возникновения опасных ситуаций выше. В зависимости от преобладания в потоке того или иного типа транспортного средства условно его относят к одной из трех групп:  смешанный поток (30-70% легковых автомобилей, 70-30% грузовых автомобилей);  преимущественно грузовой (более 70% грузовых автомобилей);  преимущественно легковой (более 70 % легковых автомобилей). Необходимость учета состава транспортного потока при расчетах привела к необходимости использования коэффициентов приведения к условному легковому автомобилю. Определение значений этих коэффициентов основано на сравнении динамических габаритов различных типов транспортных средств. Динамический габарит автомобиляD – отрезок полосы дороги, включающий длину автомобиля и дистанцию, необходимую для безопасного следования за впереди идущим автомобилем (рис. 4). Рисунок 4 – Динамический габарит автомобиля Значения коэффициентов приведения к условному легковому автомобилю в соответствии с СП 34.13330.2012 «Автомобильные дороги» принимаются в соответствии с табл. 3. Таблица 3 – Значения коэффициентов приведения к условному легковому автомобилю Типы транспортных средств Коэффициент приведения Легковые автомобили, мотоциклы, микроавтобусы 1,0 Грузовые автомобили грузоподъемностью, т: до 2 включительно 1,3 2-6 1,4 6-8 1,6 8-14 1,8 свыше 14 2,0 Автопоезда грузоподъемностью, т: 11 до 12 включительно 12-20 20-30 свыше 30 Автобусы: малой вместимости средней вместимости большой вместимости сочлененные Троллейбусы 1,8 2,2 2,7 3,2 1,4 2,5 3,0 4,6 4,6 Еще одной немаловажной характеристикой транспортного потока является скорость движения. Различают следующие виды скоростей движения: расчетную, мгновенную (на конкретном участке дороги), эксплуатационную, техническую, свободного движения. Расчетная скорость – максимальная безопасная скорость одиночных легковых автомобилей, обеспечиваемая дорогой при условиях хорошей видимости, на ровном и шероховатом покрытии, в сухую погоду. Мгновенная скорость – скорость, наблюдаемая в конкретном сечении дороги. Различают три мгновенных скорости:  скорость 15% обеспеченности –скорость медленно движущихся автомобилей;  скорость 50% обеспеченности – средняя мгновенная скорость всех автомобилей в потоке;  скорость 85% обеспеченности – скорость, которую не превышает основная часть потока автомобилей (обычно используется при выборе средств организации движения и введении ограничения скоростей). Эксплуатационная скорость (скорость сообщения) – средняя на рассматриваемом маршруте или участке дороги скорость с учетом задержек, определяемая делением пройденного расстояния на время его проезда (время сообщения). Техническая скорость – средняя на рассматриваемом маршруте или участке дороги скорость, не учитывающая задержки и остановки в пути. Скорость свободного движения – скорость автомобиля при отсутствии взаимного влияния автомобилей между собой (сказывается влияние только дорожных условий). Скорости движения определяются следующими способами:  измерения на сечении (мгновенные скорости);  контрольные заезды в условиях реального движения с измерением в характерных местах дороги по тарированному спидометру или записью с помощью специальной аппаратуры. 12 Интервалы между автомобилями могут в значительной степени изменяться, в том числе при высокой интенсивности движения. На их величину влияют скорости и интенсивности движения. Существенное перераспределение интервалов наблюдается при появлении в потоке грузовых автомобилей или автобусов, имеющих низкие скорости. Интервалы измеряют между передними бамперами двух последовательно идущих в потоке автомобилей. При оценке максимальной пропускной способности рассматриваются интервалы во времени, принимаемые большинством водителей при выполнении маневров (табл. 4). Таблица 4 – Интервалы во времени, принимаемые большинством водителей при выполнении маневров Участок Интервалы времени, с Среднее значение, с Пересечение потоков 9-14 12 Слияние потоков 3,5-6 5 Переплетение потоков 2-6 4 Плотность движения – число автомобилей на единицу длины дороги (как правило на 1 км). В общем виде соотношение между интенсивностью, плотностью и скоростью описывается основным уравнением транспортного потока: = ∙ (7) где – интенсивность движения, ед/ч; – плотность транспортного потока, ед/км; – скорость транспортного потока, км/ч. Графически эта зависимость представлена на рис. 5. График зависимости между интенсивностью и плотностью обычно называют основной диаграммой транспортного потока. На этом графике прослеживаются основные закономерности изменения состояния транспортного потока. Первая граничная точка соответствует нулевой интенсивности и плотности и характеризует свободные условия движения. Первоначально увеличение плотности вызывает возрастание интенсивности движения, и этот процесс продолжается до достижения пропускной способности дороги. Дальнейшее увеличение плотности приводит к значительному ухудшению условий движения, возникновению заторовых ситуаций, снижению интенсивности движения. Вторая граничная точка соответствует полной остановке движения при максимальной плотности и нулевой интенсивности. 13 Рисунок 5 – Зависимости интенсивности, плотности и скорости Состояние потока автомобилей и условия движения на дороге характеризуются уровнем удобства движения, являющимся комплексным показателей экономичности, удобства и безопасности движения. Основными характеристиками уровней удобства являются:  коэффициент загрузки движением: = ; (8) = (9)  коэффициент скорости:  коэффициент насыщения движением: = ; . (10) В формулах (8)-(10): – интенсивность движения, ед/ч; - практическая пропускная способность, ед/ч; – средняя скорость движения при рассматриваемом уровне удобства, км/ч; – скорость движения в свободных условиях при уровне удобства А, км/ч; – средняя плотность движения, ед/км; – максимальная плотность движения, ед./км. Уровни удобства, характеризующие изменение взаимодействия автомобилей в транспортном потоке, следует использовать для обоснования числа полос движения как на всей дороге, так и на ее отдельных участках (в первую очередь на тех, где в дальнейшем будет затруднена реконструкция: большие мосты; участки, проходящие через плотную застройку; участки с высокими насыпями и др.); для обоснования ширины полосы отвода; для выбора средств регулирования движения. 14 Характеристики уровней удобства движения в соответствии с СП 34.13330.2012 «Автомобильные дороги» приведены в табл. 5. А Хар-ка потока автомобилей <0,2 >0,9 <0,1 Б 0,2-0,45 0,7-0,9 0,1-0,3 В 0,45-0,7 0,55-0,7 0,3-0,7 Г-а Г-б 0,7-1,0 до 1,0 0,4-0,55 до 0,4 0,7-1,0 1,0 Движение в свободных условиях, взаимодействие отсутствует Движение в группах, большое кол-во обгонов В потоке еще имеются большие интервалы, обгоны затруднены Сплошной поток, движение с малыми скоростями Движение с остановками, возникают заторы Эмоциональная загрузка водителя Уровень удобства движения Таблица 5 – Характеристики уровней удобства движения Удобство работы водителя Экономическая эффективность дороги Низкая Удобно Неэффективная Частично связанное Нормальная Мало удобно Малоэффективная Связанное Высокая Неудобно Эффективная Насыщенное Очень высокая Очень неудобно Неэффективная Плотное насыщенное Очень высокая Очень неудобно Неэффективная Состояние потока Свободное Уровень удобства А соответствует условиям, при которых отсутствует взаимодействие между автомобилями. Водители свободны в выборе скоростей максимальные скорости на горизонтальном участке более 70 км/ч. Максимальная интенсивность движения не превышает 20% от пропускной способности.Скорость практически не снижается с ростом интенсивности движения. По мере увеличения загрузки число дорожно-транспортных происшествий несколько уменьшается, но практически все они имеют тяжелые последствия. При уровне удобства Б проявляется взаимодействие между автомобилями, возникают отдельные группы автомобилей, увеличивается число обгонов. При верхней границе уровня Б число обгонов наибольшее. Максимальная ско15 рость на горизонтальном участке составляет примерно 80% от скорости в свободных условиях, максимальная интенсивность – 50% от пропускной способности.Скорости движения быстро снижаются по мере роста интенсивности.Число дорожно-транспортных происшествий увеличивается с ростом интенсивности движения. При уровне удобства В происходит дальнейший рост интенсивности движения, что приводит к появлению колонн автомобилей. Число обгонов сокращается по мере приближения интенсивности к предельной для данного уровня. Максимальная скорость на горизонтальном участке составляет 70% от скорости в свободных условиях; отмечаются колебания интенсивности движения в течение часа. Максимальная интенсивность составляет 75% от пропускной способности. С ростом интенсивности движения скорости снижаются незначительно. Общее число дорожно-транспортных происшествий увеличивается с ростом интенсивности движения. Уровни удобства Г характеризуют изменение движения плотного потока автомобилей при интенсивности, близкой и равной пропускной способности. При уровне удобства Г-а создается колонное движение с небольшими разрывами между колоннами. Обгоны отсутствуют. Между проходами автомобилей в потоке преобладают интервалы меньше 2 с. Наибольшая скорость составляет 50-55% от скорости в свободных условиях. Максимальная интенсивность движения равна пропускной способности; наблюдается значительное колебание интенсивности в течение часа.Скорости движения с ростом интенсивности меняются незначительно. Число дорожно-транспортных происшествий непрерывно увеличивается и начинает несколько снижаться при интенсивности движения, близкой к пропускной способности. При уровне удобства Г-бавтомобили движутся непрерывной колонной с частыми остановками; скорость в периоды их движения составляет 35-40% от скорости в свободных условиях, а при заторах равна нулю. Интенсивность меняется от нуля до интенсивности, равной пропускной способности. Число дорожно-транспортных происшествий уменьшается по сравнению с другими уровнями. Снижаются также их тяжесть и величина потерь. 16 ЛЕКЦИЯ № 2 Регулирование работы пересечений. Светофорные циклы Понятие эффективной длительности фазы регулирования. Изучение процесса разъезда транспортных средств на перекрестке показало, что после включения зеленого сигнала автомобилям требуется определенное время для того, чтобы тронуться с места и развить нормальную скорость движения. Но после нескольких секунд очередь транспортных средств движется с более или менее постоянной интенсивностью, которая называется потоком насыщения. Поток насыщения достигается тогда, когда имеется бесконечная очередь транспортных средств, длительность зеленого сигнала для которой равна 100% времени цикла регулирования. Средняя интенсивность движения меньше величины потока насыщения в течение нескольких первых секунд (автомобилям требуется время для разгона до нормальной скорости движения), а также в течение желтого сигнала (некоторые водители решают остановиться, в то время как другие водители продолжают движение). При этом для удобства следует заменить действительные длительности зеленого и желтого сигналов на две составляющие:  эффективную длительность зеленого сигнала, в течение которой предполагается движение транспортных средств с интенсивностью потока насыщения;  потерянное время, в течение которого предполагается отсутствие всякого движения. В указанном случае пропускная способность будет прямо пропорциональна эффективной длительности зеленого сигнала. С графической точки зрения это означает замену кривой (рис. 1) на прямоугольник равной площади, где высота прямоугольника равна среднему значению потока насыщения, а его основание – эффективной длительности зеленого сигнала. Потерянное время при этом определяется как разница между суммой действительных длительностей зеленого и желтого сигналов и эффективной длительностью зеленого сигнала. В течение фазы регулирования транспортные средствадвижутся в направлении, в котором включен разрешающий сигнал, в периодосновного такта tо. В период промежуточного такта tп интенсивность движенияв сечении стоплиний постепенно падает до нуля. В начале движения в периодосновного такта tо происходит стартовая задержка (tст). Между теминтенсивность движения N в сечении стоп-линий постепенно нарастает идостигает через некоторое время приблизительно постоянного значения Mн, равного пропускной способности данного направления. В конце фазы привключении мигающего зеленого сигнала наблюдается торможение и остановкаотдельных транспортных средств (tр). Эффективность разрешающей фазынесколько увеличивается за счет времени tр 17 — «прорыва» на желтый сигналтранспортных средств, которые не смогли своевременно остановиться у стоп-линий. Рисунок 1 – Эффективная длительность фазы регулирования и поток насыщения Потерянное время в фазе tпт = tст + tп –tр, а длительность фазы (tо + tп)будет равна сумме эффективной ее длительности и потерянного времени (tэф +tпт).Показатель Mн является максимальной интенсивностью разъезда очередипри полностью насыщенной фазе и называется потоком насыщения. Для практических расчетов рекомендуется принимать tст≈ tриtпт≈ tп. Поэтому потерянное время в цикле можно приближенно считать равным сумме промежуточных тактов, входящих в состав цикла. Условия для проектирования светофорного объекта. Согласно ГОСТ Р 52289-2004 «Технические средства организации дорожного движения. Правила применения дорожных знаков, разметки, светофоров, дорожных ограждений и направляющих устройств (с Изменениями N 1, 2, 3)» светофорное регулирование на автомобильных дорогах рекомендуется применять при наличии хотя бы одного из четырех нижеприведенных условий. Iусловие. Интенсивность движения транспортных средств пересекающихся направлений в течение каждого из любых 8 ч рабочего дня недели не менее значений, указанных в табл. 1. Таблица 1 – Интенсивность движения транспортных потоков пересекающихся направлений Интенсивность движения транспортных Число полос движения в одном направлении средств, ед/ч По второстепенной Второстепенная По главной дороге в дороге в одном, наиГлавная дорога дорога двух направлениях более загруженном направлении 750 75 1 1 670 100 18 2 и более 1 2 или более 2 или более 580 500 410 380 900 800 700 600 500 400 900 825 750 675 600 525 480 125 150 175 190 75 100 125 150 175 200 100 125 150 175 200 225 240 IIусловие. Интенсивность движения транспортных средств по дороге составляет не менее 600 ед./ч (для дорог с разделительной полосой — 1000 ед./ч) в обоих направлениях в течение каждого из любых 8 ч рабочего дня недели. Интенсивность движения пешеходов, пересекающих проезжую часть этой же дороги в одном, наиболее загруженном, направлении в то же время составляет не менее 150 пеш./ ч. В населенных пунктах с численностью жителей менее 10 000 чел. значения интенсивности движения транспортных средств и пешеходов по условиям 1 и 2 составляют 70% от указанных. IIIусловие.Значения интенсивности движения транспортных средств и пешеходов по условиям 1 и 2 одновременно составляют 80% или более от указанных. IVусловие.На пересечении автомобильных дорог в одном уровне совершено не менее трех дорожно-транспортных происшествий за последние 12 месяцев, которые могли быть предотвращены при наличии светофорной сигнализации. При этом условия 1 или 2 должны выполняться на 80% или более. Необходимость введения светофорного регулирования в местах пересечения автомобильной дороги с велосипедной дорожкой должна рассматриваться в случае, если интенсивность велосипедного движения превышает 50 вел/ч. Режимы работы светофорных объектов. Порядок чередования сигналов, их вид и значение, принятые в России, соответствуют международной Конвенции о дорожных знаках и сигналах. Сигналы чередуются в такой последовательности: красный – красный с желтым – зеленый – желтый – красный. При этом длительность сигнала «красный с желтым» рекомендуется 19 устраивать не более 2 с, длительность желтого сигнала – 3 с. Если расчетная длительность промежуточного такта превышает указанные величины, то длительность красного сигнала рекомендуется увеличивать на время превышения. Допускается последовательность включения сигналов: красный — зеленый — желтый — красный, если светофорный объект не включен в систему координированного управления движением. Для информирования водителей и пешеходов о времени, оставшемся до окончания горения зеленого сигнала, допускается применение цифрового табло. На пешеходных переходах, которыми регулярно пользуются слепые и слабовидящие пешеходы, дополнительно к светофорной сигнализации рекомендуется применять звуковую сигнализацию, работающую в согласованном режиме с пешеходными светофорами. В период снижения интенсивности движения до значений менее 50% для условий 1 и 2 светофоры рекомендуется переводить на режим мигания желтого сигнала. По условиям обеспечения безопасности движения допускается оставлять эти светофоры в режиме трехцветной сигнализации в течение суток. Расчет режимов работы светофорного объекта (времени цикла, времени пофазных разъездов) рекомендуется проводить для трех программ для разных периодов суток (утро, день, вечер) и определяемых в ходе изучения условий движения на данном участке автомобильной дороги. Понятие светофорного цикла. Схему движения на регулируемом участке рекомендуется выполнять с учетом значения сигналов, определенного Правилами дорожного движения. Если эта последовательность сигналов не может быть осуществлена из-за ограниченных коммутационных возможностей аппаратуры, то, как исключение, может быть применена система с двумя желтыми сигналами. Пример структуры светофорного цикла приведен на рис. 2. а б Рисунок 2 – Структура светофорного цикла: а – с одним промежуточным тактом в каждой фазе; б – с тремя промежуточными тактами; 1-6 – номера тактов Применение промежуточного такта в светофорном цикле рекоменду20 ется для обеспечения безопасности движения в переходный период, когда движение предыдущей группы потоков уже запрещено, а последующая группа разрешение на движение через пересечение еще не получила. В период промежуточного такта движение запрещено за исключением транспортных средств, водители которых не смогли своевременно остановиться у стоп-линий (рис. 3). Рисунок 3 – Пример использования основных и промежуточных тактов Длительность промежуточного такта должна быть такой, чтобы автомобиль, подходящий к пересечению автомобильных дорог назеленый сигнал со скоростью свободного движения, при смене сигнала с зеленого на желтый смог либо остановиться у стоп-линий, либо успеть освободить пересечение (миновать конфликтные точки пересечения с автомобилями, начинающими движение в следующей фазе). Остановиться у стоп-линии автомобиль сможет только в том случае, если расстояние от него до стоп-линий будет равно или больше остановочного пути. При назначении схемы светофорного регулирования рекомендуется стремиться к минимальному числу фаз и бесконфликтному пропуску пешеходов. Примеры пофазного разъезда приведены на рис. 4-5. 21 Рисунок 4 – Пример двухфазного светофорного регулирования на пересечении Рисунок 5 – Пример четырехфазного светофорного регулирования на пересечении Пропускная способность левого поворота зависит от интенсивности ос22 новного потока. Пропуск левого поворотного потока (количество машин) пропорционален интенсивности встречного направления. Левоповоротный поток рекомендуется пропускать на «просачивание» через встречный прямой поток, от которого зависит длительность основных тактов, если его интенсивность не превышает 120 авт/ч. Если интенсивность левого поворотного потока больше 135 ед/ч (120 авт/ч), то рекомендуется вводить III фазу или использовать другие методы организации дорожного движения по отнесению левого поворота из зоны пересечения автомобильных дорог (рис. 6). Рисунок 6 – Примеры выноса левого поворота из зоны пересечения Рисунок 7 – Примеры светофорного регулирования на пересечении с обеспечением пропуска транспортного потока с частичным конфликтом через пешеходный поток 23 Рисунок 8 – Светофорноерегулированиес выделенной пешеходной фазой на пересечении Рисунок 9 – Светофорное регулирование с выделением пешеходных фаз на пересечении при наличии широкой разделительной полосы Пропускать транспортный поток на «просачивание» (с частичным конфликтом) через пешеходный поток возможно в случае, если интенсивность транспортного потока не превышает 120 авт/ч, а интенсивность пешеходного – 900 чел/ч (рис. 7). На рис. 8-9 приведены примеры организации движения с выделением отдельных фаз в светофорном регулировании для пропуска пешеходных потоков. При увеличении числа фаз регулирования пропускная способность полос снижается. При трехфазном регулировании максимально возможно пропустить по одной полосе 700 ед/ч, а при четырехфазном регулировании – 600 ед/ч. 24 ЛЕКЦИЯ № 3 Элементы планировочной инфраструктуры и улично-дорожной сети Согласно Приказу Минфина России от 05.11.2015 № 171н«Об утверждении Перечня элементов планировочной структуры, элементов уличнодорожной сети, элементов объектов адресации, типов зданий (сооружений), помещений, используемых в качестве реквизитов адреса, и Правил сокращенного наименования адресообразующих элементов» утвержден ряд элементов планировочной структуры и улично-дорожной сети (УДС). Элементы планировочной структуры–части города, функциональные зоны его территории с организацией связи транспортной системы между местами работы населения и жилыми районами.Границами элементов являются красные линии, установленные в проекте планировки территории. Красные линии – линии, которые обозначают существующие, планируемые (изменяемые, вновь образуемые) границы территорий общего пользования и (или) границы территорий, занятых линейными объектами и (или) предназначенных для размещения линейных объектов. К элементам планировочной структуры относят: валы, зоны (массивы), кварталы, месторождения, микрорайоны, набережные, острова, парк, порт, районы, сады, скверы, территории, территории садоводческих некоммерческих товариществ, территории огороднических некоммерческих товариществ, территории дачных некоммерческих товариществ, территории садоводческих потребительских кооперативов, территории огороднических потребительских кооперативов, территории дачных потребительских кооперативов, территории садоводческих некоммерческих партнерств, территории огороднических некоммерческих партнерств, территории дачных некоммерческих партнерств, территории товариществ собственников недвижимости, юрты. К элементам улично-дорожной сети относят: аллеи, бульвары, магистрали, переулки, площади, проезды, проспекты, проулки, разъезды, спуски, тракты, тупики, улицы, шоссе. Согласно СП 42.13330.2011 «Градостроительство»при проектировании городских и сельских поселений следует предусматривать единую систему транспорта и улично-дорожной сети в увязке с планировочной структурой поселения и прилегающей к нему территории, обеспечивающую удобные, быстрые и безопасные транспортные связи со всеми функциональными зонами, с другими поселениями системы расселения, объектами, расположенными в пригородной зоне, объектами внешнего транспорта и автомобильными дорогами общей сети. Пропускную способность сети улиц, дорог и транспортных пересечений, число мест хранения автомобилей следует определять исходя из уровня авто25 мобилизации на расчетный срок, автомобилей на 1000 чел.: 350 легковых автомобилей, включая 3-4 такси и 2-3 ведомственных автомобиля, 25-40 грузовых автомобилей в зависимости от состава парка. Число мотоциклов и мопедов на 1000 чел. следует принимать 50-100 единиц для городов с населением свыше 100 тыс. чел. и 100-150 единиц для остальных поселений.В региональных градостроительных нормативах указанный уровень автомобилизации допускается уточнять (уменьшать или увеличивать) в зависимости от местных условий. Улично-дорожную сеть населенных пунктов следует проектировать в виде непрерывной системы с учетом функционального назначения улиц и дорог, интенсивности транспортного, велосипедного и пешеходного движения, архитектурно-планировочной организации территории и характера застройки. В составе улично-дорожной сети следует выделять улицы и дороги магистрального и местного значения, а также главные улицы. Категории улиц и дорог городов следует назначать в соответствии с классификацией, приведенной в таблице 1. Расчетные параметры улиц и дорог городов следует принимать по табл.2, сельских поселений – по таблице 3. В конце проезжих частей тупиковых улиц и дорог следует устраивать площадки с островками диаметром не менее 16 м для разворота автомобилей и не менее 30 м при организации конечного пункта для разворота средств общественного пассажирского транспорта. Использование поворотных площадок для стоянки автомобилей не допускается. На магистральных улицах регулируемого движения допускается предусматривать велосипедные дорожки, выделенные разделительными полосами. В зонах массового отдыха населения и на других озелененных территориях следует предусматривать велосипедные дорожки, изолированные от улиц, дорог и пешеходного движения. Велосипедные дорожки могут устраиваться одностороннего и двустороннего движения при наименьшем расстоянии безопасности от края велодорожки:  до проезжей части, опор, деревьев – 0,75 м;  тротуаров – 0,5 м;  стоянок автомобилей и остановок общественного транспорта – 1,5. Таблица 1 – Классификация дорог и улиц Категория дорог и улиц скоростного движения Основное назначение дорог и улиц Магистральные дороги Скоростная транспортная связь между удаленными промышленными и планировочными районами в крупнейших и крупных городах; выходы на внешние автомобильные дороги, к аэропортам, крупным зонам массового отдыха и поселениям в системе расселения. Пересечения с магистральными улицами и дорогами в разных уровнях 26 Транспортная связь между районами города на отдельных направлениях и участках преимущественно грузового движения, регулируемого движеосуществляемого вне жилой застройки, выходы на внешние автония мобильные дороги, пересечения с улицами и дорогами, как правило, в одном уровне Магистральные улицы общегородского значения Транспортная связь между жилыми, промышленными районами и общественными центрами в крупнейших, крупных и больших гонепрерывного движения родах, а также с другими магистральными улицами, городскими и внешними автомобильными дорогами. Обеспечение движения транспорта по основным направлениям в разных уровнях Транспортная связь между жилыми, промышленными районами и центром города, центрами планировочных районов; выходы на регулируемого движемагистральные улицы и дороги и внешние автомобильные дорония ги. Пересечения с магистральными улицами и дорогами, как правило, в одном уровне Магистральные улицы районного значения Транспортная и пешеходная связи между жилыми районами, а транспортнотакже между жилыми и промышленными районами, общественпешеходные ными центрами, выходы на другие магистральные улицы пешеходноПешеходная и транспортная связи (преимущественно обществентранспортные ный пассажирский транспорт) в пределах планировочного района Улицы и дороги местного значения Транспортная (без пропуска грузового и общественного трансулицы в жилой застройпорта) и пешеходная связи на территории жилых районов (микке рорайонов), выходы на магистральные улицы и дороги регулируемого движения улицы и дороги в научТранспортная связь преимущественно легкового и грузового но-производственных, транспорта в пределах зон (районов), выходы на магистральные промышленных и комгородские дороги. Пересечения с улицами и дорогами устраивамунально-складских зоются в одном уровне нах (районах) Пешеходная связь с местами приложения труда, учреждениями и пешеходные улицы и предприятиями обслуживания, в том числе в пределах общестдороги венных центров, местами отдыха и остановочными пунктами общественного транспорта Транспортная связь в пределах территории парков и лесопарков парковые дороги преимущественно для движения легковых автомобилей Подъезд транспортных средств к жилым и общественным зданипроезды ям, учреждениям, предприятиям и другим объектам городской застройки внутри районов, микрорайонов, кварталов Проезд на велосипедах по свободным от других видов транспортного движения трассам к местам отдыха, общественным центрам, велосипедные дорожки а в крупнейших и крупных городах - связь в пределах планировочных районов Таблица 2 – Расчетные параметры улиц и дорог в городах Категория дорог и улиц Магистральные дороги: скоростного движе- Расчетная скорость движения, км/ч 120 Ширина Число по- Наименьший полосы лос движе- радиус кривых движения, м ния в плане, м 3,75 4-8 600 Наибольший продольный уклон, ‰ Ширина пешеходной части тротуара, м 30 - 27 ния регулируемого движения Магистральные улицы: общегородского значения: непрерывного движения регулируемого движения районного значения: транспортнопешеходные пешеходнотранспортные Улицы и дороги местного значения: улицы в жилой застройке 80 3,50 2-6 400 50 - 100 3,75 4-8 500 40 4,5 80 3,50 4-8 400 50 3,0 70 3.50 2-4 250 60 2,25 50 4,00 2 125 40 3,0 40 3,00 2-3* 90 70 1,5 30 3,00 2 50 80 1,5 улицы и дороги на50 3,50 2-4 90 60 1,5 учнопроизводственных, 40 3,50 2-4 90 60 1,5 промышленных и коммунальноскладских районов парковые дороги 40 3,00 2 75 80 Проезды: основные 40 2,75 2 50 70 1,0 второстепенные 30 3,50 1 25 80 0,75 Пешеходные улицы: основные 1,00 По расчету 40 По проекту второстепенные 0,75 То же 60 То же Велосипедные дорожки: обособленные 20 1,50 1-2 30 40 изолированные 30 1,50 2-4 50 30 * С учетом использования одной полосы для стоянок легковых автомобилей. Примечания 1 Ширина улиц и дорог определяется расчетом в зависимости от интенсивности движения транспорта и пешеходов, состава размещаемых в пределах поперечного профиля элементов (проезжих частей, технических полос для прокладки подземных коммуникаций, тротуаров, зеленых насаждений и др.), с учетом санитарногигиенических требований и требований гражданской обороны. Как правило, ширина улиц и дорог в красных линиях принимается, м: магистральных дорог - 50-75; магистральных улиц - 40-80; улиц и дорог местного значения - 15-25. 2 В условиях сложного рельефа или реконструкции, а также в зонах с высокой градостроительной ценностью территории допускается снижать расчетную скорость движения для дорог скоростного и улиц непрерывного движения на 10 км/ч с уменьшением радиусов кривых в плане и увеличением продольных уклонов. 3 Для движения автобусов и троллейбусов на магистральных улицах и дорогах в больших, крупных и крупнейших городах следует предусматривать крайнюю полосу шириной 4 м; для пропуска автобусов в часы «пик» при интенсивности более 40 ед/ч, а в условиях реконструкции - более 20 ед/ч допускается устройство обособленной проезжей части шириной 8-12 м. На магистральных дорогах с преимущественным движением грузовых автомобилей допускается увеличивать ширину полосы движения до 4 м. 4 В климатических подрайонах IА, IБ и IГ наибольшие продольные уклоны проезжей части магистральных улиц и дорог следует уменьшать на 10 %. В местностях с объемом снегоприноса за зиму более 600 м3/м в пределах проезжей части улиц и дорог следует предусматривать полосы шириной до 3 м для складирования снега. 5 В ширину пешеходной части тротуаров и дорожек не включаются площади, необходимые для размещения киосков, скамеек и т.п. 6 В климатических подрайонах IA, IБ и IГ, в местностях с объемом снегоприноса более 200 м3/м ширину тротуаров на магистральных улицах следует принимать не менее 3 м. 7 В условиях реконструкции на улицах местного значения, а также при расчетном пешеходном движении 28 менее 50 чел/ч в обоих направлениях допускается устройство тротуаров и дорожек шириной 1 м. 8 При непосредственном примыкании тротуаров к стенам зданий, подпорным стенкам или оградам следует увеличивать их ширину не менее чем на 0,5 м. 9 Допускается предусматривать поэтапное достижение расчетных параметров магистральных улиц и дорог, транспортных пересечений с учетом конкретных размеров движения транспорта и пешеходов при обязательном резервировании территории и подземного пространства для перспективного строительства. 10 В малых, средних и больших городах, а также в условиях реконструкции и при организации одностороннего движения транспорта допускается использовать параметры магистральных улиц районного значения для проектирования магистральных улиц общегородского значения. Таблица 3 – Расчетные параметры улиц и дорог в сельских поселениях Расчетная Ширина по- Число поскорость дви- лосы движе- лос движежения, км/ч ния, м ния Поселковая дорога Связь сельского поселения с 60 3,5 2 внешними дорогами общей сети Главная улица Связь жилых территорий с 40 3,5 2-3 общественным центром Улица в жилой застройке: основная Связь внутри жилых террито40 3,0 2 рий и с главной улицей по направлениям с интенсивным движением второстепенная Связь между основными жи30 2,75 2 (переулок) лыми улицами проезд Связь жилых домов, располо20 2,75-3,0 1 женных в глубине квартала, с улицей Хозяйственный Прогон личного скота и про30 4,5 1 проезд, скотопро- езд грузового транспорта к гон приусадебным участкам Категория сельских улиц и дорог Основное назначение Ширина пешеходной части тротуара, м - 1,5-2,25 1,0-1,5 1,0 0-1,0 - На нерегулируемых перекрестках и примыканиях улиц и дорог, а также пешеходных переходах необходимо предусматривать треугольники видимости.В условиях сложившейся капитальной застройки, не позволяющей организовать необходимые треугольники видимости, безопасное движение транспорта и пешеходов следует обеспечивать средствами регулирования и специального технического оборудования. На магистральных улицах и дорогах регулируемого движения в пределах застроенной территории следует предусматривать пешеходные переходы в одном уровне с интервалом 200-300 м. На селитебных территориях и на прилегающих к ним производственных территориях следует предусматривать гаражи и открытые стоянки для постоянного хранения не менее 90 % расчетного числа индивидуальных легковых автомобилей при пешеходной доступности не более 800 м. Открытые стоянки для временного хранения легковых автомобилей следует предусматривать из расчета не менее чем для 70 % расчетного парка индивидуальных легковых автомобилей. На территории жилых районов и микрорайонов в больших, крупных и крупнейших городах следует предусматривать места для хранения автомобилей 29 в подземных гаражах из расчета не менее 25 машино-мест на 1 тыс. жителей. Расстояния от наземных и наземно-подземных гаражей, открытых стоянок, предназначенных для постоянного и временного хранения легковых автомобилей, и станций технического обслуживания до жилых домов и общественных зданий, а также до участков школ, детских яслей-садов и лечебных учреждений стационарного типа, размещаемых на селитебных территориях, следует принимать не менее приведенных в таблице 4. Таблица 4 – Нормативные расстояния от мест хранения автомобилей до зданий Расстояние, м от гаражей и открытых стоянок при от станций технического обчисле легковых автомобилей служивания при числе постов 10 и менее 11-50 51-100 101-300 10 и менее 11-30 Жилые дома 10** 15 25 35 15 25 В том числе торцы жилых домов без 10** 10** 15 25 15 25 окон Общественные здания 10** 10** 15 25 15 20 Общеобразовательные школы и детские 15 25 25 50 50 * дошкольные учреждения Лечебные учреждения со стационаром 25 50 * * 50 * * Определяется по согласованию с органами Государственного санитарно-эпидемиологического надзора. ** Для зданий гаражей III-V степеней огнестойкости расстояния следует принимать не менее 12 м. Примечания 1 Расстояния следует определять от окон жилых и общественных зданий и от границ земельных участков общеобразовательных школ, детских дошкольных учреждений и лечебных учреждений со стационаром до стен гаража или границ открытой стоянки. 2 Расстояния от секционных жилых домов до открытых площадок вместимостью 101-300 машин, размещаемых вдоль продольных фасадов, следует принимать не менее 50 м. 3 Для гаражей I-II степеней огнестойкости указанные в таблице 10 расстояния допускается сокращать на 25 % при отсутствии в гаражах открывающихся окон, а также въездов, ориентированных в сторону жилых и общественных зданий. 4 Гаражи и открытые стоянки для хранения легковых автомобилей вместимостью более 300 машино-мест и станции технического обслуживания при числе постов более 30 следует размещать вне жилых районов на производственной территории на расстоянии не менее 50 м от жилых домов. Расстояния определяются по согласованию с органами Государственного санитарно-эпидемиологического надзора. 5 Для гаражей вместимостью более 10 машин указанные в таблице 10 расстояния допускается принимать по интерполяции. 6 В одноэтажных гаражах боксового типа, принадлежащих гражданам, допускается устройство погребов. Здания, до которых определяется расстояние Гаражи ведомственных автомобилей и легковых автомобилей специального назначения, грузовых автомобилей, такси и проката, автобусные и троллейбусные парки, трамвайные депо, а также базы централизованного технического обслуживания и сезонного хранения автомобилей и пункты проката автомобилей следует размещать в производственных зонах городов. Автозаправочные станции (АЗС) следует проектировать из расчета одна топливораздаточная колонка на 1200 легковых автомобилей, принимая размеры их земельных участков для станций:  на 2 колонки – 0,1 га;  на 5 колонок – 0,2 га;  на 7 колонок – 0,3 га;  на 9 колонок – 0,35 га;  на 11 колонок – 0,4 га. 30 Расстояния от АЗС с подземными резервуарами для хранения жидкого топлива до границ земельных участков детских дошкольных учреждений, общеобразовательных школ, школ-интернатов, лечебных учреждений со стационаром или до стен жилых и других общественных зданий и сооружений следует принимать не менее 50 м. Указанное расстояние следует определять от топливораздаточных колонок и подземных резервуаров для хранения жидкого топлива. Расстояния от АЗС, предназначенных для заправки только легковых автомобилей в количестве не более 500 машин в сутки, до указанных объектов допускается уменьшать, но принимать не менее 25 м. 31 ЛЕКЦИЯ № 4 Транспортные развязки на улично-дорожной сети Простые пересечения и примыкания в одном уровне следует проектировать при суммарной перспективной интенсивности движения менее 1000 авт/сут. На пересечениях в одном уровне должна быть обеспечена боковая видимость, рассчитываемая из условия видимости с главной дороги автомобиля, ожидающего на второстепенной дороге момента безопасного выезда на главную дорогу. Значения расстояний для обеспечения боковой видимости приведены в таблице 1. Таблица 1 – Значения расстояний для обеспечения боковой видимости Минимальное расМинимальное расстояние видимости поверхИнтенсивность двистояние ности дороги, м жения по видимости автомоглавной дороге, биля по главной доглавной lгл второстепенной lвтп авт./сут роге Lгл, м 1000 250 140 75 2000 250 140 75 3000 300 150 75 4000 400 175 100 5000 600 175 100 При эксплуатации дорог варианты планировочных решений пересечения следует выбирать по номограмме. Окончательное планировочное решение (рис. 1) устанавливается технико-экономическим расчетом по размеру суммарных приведенных затрат. При этом следует учитывать строительную стоимость пересечения, затраты на ремонт и содержание, эксплуатационные и автотранспортные расходы по каждому варианту, потери народного хозяйства от дорожно-транспортных происшествий и от изъятия земельных угодий. Рис. 1 – Схемы планировочных решений пересечений:а – простое необорудованное пересечение; б – частично канализированное пересечение с направляющими островками на второстепенной дороге; в, г – полностью канализированное примыкание и пересечение с направляющими островками на обеих дорогах, с переходно-скоростными полосами; д кольцевые саморегулируемые пересечения 32 Элементы пересечений в одном уровне Все элементы пересечений в одном уровне должны обеспечивать возможность плавного выполнения маневров поворота, без помех и чрезмерного снижения скорости, в особенности при движению по главному направлению. Ширину полосы движения для главной дороги II и III категорий рекомендуется принимать равной 3,75 м в обе стороны от пересечения на длине не менее указанной в табл. 2. Таблица 2 – Зависимость ширины проезжей части от интенсивности движения Интенсивность движения по главной до< 2000 роге, авт./сут Наименьшая длина полосы шириной 3,75 м вобе стороны от пересечения по главной дороге, м 150 2000– 3000 3000–4000 4000– 5000 200 500 900 Ширину полосы движения на главной дороге IV категории принимают 3,5 м. Ширину проезжей части второстепенных дорог в пределах пересечения для всех категорий при двухполосном движении назначают не менее 7 м на длине не менее 50 м. Ширину полосы движения на съездах канализированных пересечений, считая от места примыкания к проезжей части основной дороги, принимают по таблице 3. Таблица 3 – Ширины полос движения на съездах канализированных пересечений Ширина проезжей части съезда, м, при Ширина съезда безокаймлеРадиус съезда, окаймлении ее скошенным бордюром выния бордюром (или с бордюсотой 15-20 см м ром высотой 6 – 8 см), м с двух сторон с одной стороны 10 5,8 5,5 5,0 20 5,2 4,8 4,3 25 5,2 4,8 4,3 30 5,2 4,7 4,2 40 5,0 4,5 4,0 50 5,0 4,5 4,0 60 4,7 4,2 4,0 Обочины в пределах пересечения желательно назначать на главной дороге шириной 3,75 м, навторостепенной не менее 2,5 м. Обочины должны быть укреплены на всю ширину. Длина их должна быть не менее значений, приведенных в таблице 4. Таблица 4 – Длины переходных кривых Наименьшая длина переходной кривой, Радиус с круговой м кривой, м входной выходной 30 17,0 15,0 25 17,5 16,5 20 18,5 17,0 15 20,0 18,5 33 Улучшение расположения и планировки пересечений Следует устранять примыкания дорог под очень острыми углами. Пересечения или сопряжения дорог под углом менее 25° характеризуются, как правило, повышенной аварийностью, а под углом менее 10 – опасны. Исправление таких пересечений возможно двумя путями – перестройка места сопряжения дорог, чтобы оси пересекались под оптимальными углами 50–75°, или устройством дополнительной полосы движения для автомобилей, осуществляющих поворот (рис. 2). Рис. 2 – Способы реконструкции примыканий дорог:а – неправильная планировка примыкания; б – улучшение условий движения путей смещения места примыкания; в – устройство дополнительной полосы В виде исключения на примыкании обходов населенных пунктов допускается уменьшение угла пересечения дорог до 30° при обязательном полном канализировании движения (рис. 3). Рис. 3 – Рекомендуемые схемы планировки пересечений в одном уровне на обходе городов:а, б – неправильная схема без разделения дорог на главную и второстепенную; в, г – рекомендуемые схемы при невысокой интенсивности движения на второстепенной дороге; д,е–то же, при высокой интенсивности;1главная дорога; 2 второстепенная дорога; 3 распределительная полоса Раздвижка пересечений уменьшает опасность конфликтных точек (рис. 4). Рис. 8.4 – Перестройка пересечения на два смещенных примыкания:а –без переходноскоростных полос; б –с переходно-скоростными полосами; в –схема изменения пересечения Канализированные пересечения Планировка канализированных пересечений должна удовлетворять следующим требованиям: быть простой и понятной; точки пересечения траекторий 34 движения автомобилей по возможности должны быть удалены друг от друга; в каждый момент времени водитель должен иметь выбор не более чем одного из двух возможных направлений движения; островки и разграничительные линии на пересечениях канализированного типа должны разделять скоростные, транзитные и поворачивающие транспортные потоки. Расположение островков в плане должно как бы перекрывать возможность объезда островка слева (рис. 5). Рис. 5 – Зрительное перекрытие островками неправильного направления движения: а – водитель видит просвет между островками и может поехать по неправильному пути; б – возможное неверное направление движения перекрыто островком; 1 –зона видимости полосы движения; 2 –траектория движения; 3 – осевая линия Для улучшения условий движения на канализированных пересечениях (рис. 6) применяют следующие виды островков:  центральные каплеобразные островки на второстепенной дороге;  направляющие островки на оси главной дороги для обеспечения левых поворотов с основной дороги на второстепенные;  треугольные вспомогательные островки на второстепенной дороге для разделения транзитного и поворачивающего направо потоков движения. Рис. 8.6 – Направляющие островки на примыкании в одном уровне При определении длины участка торможения следует исходить из условия полной остановки автомобиля, движущегося с начальной скоростью, равной разрешенной максимальной, и с замедлением 1,5 м/с2. Длина участка накопления назначается по таблице5. Таблица 5 – Длины участков накопления левоповоротного потока Интенсивность движения по Длина участка накопления, м, при инглавной дороге в одном тенсивности левоповоротного движения на направлении, авт./сут второстепенную дорогу, авт./сут 500-1000 1000-2000 4000 20 50 6000 20 50 8000 30 70 10000 55 130 35 Кольцевые пересечения Различают четыре типа пересечений с центральными островками: с малым D<25 м (рис. 7, а), с средним D =30 60 м, с большим D>60 м (рис. 7, б) и с эллиптическим центральным островком, вытянутым по направлению более загруженной дороги (рис. 7, в). Рекомендуемые области применимости таких пересечений приведены в таблице 6. Рис. 7 – Планировочные схемы кольцевых пересечений Таблица 6 – Рекомендуемые области применения кольцевых пересечений Виды планировок кольцевых пе- Категории Условия применимости ресечений пересекающихся дорог Кольцевые пересечения с малыми 1) При реконструкции и капитальном Iб Iб центральными островками и уверемонте автомобильных дорог Iб II личенным числом полос 2) При новом строительстве: Iб III движения а) в пригородной зоне; б) в пределах малых населенных пунктов; в) в районах с высокой стоимостью сельскохозяйственных угодий и в других стесненных условиях на основе техникоэкономического сравнения с вариантами пересечения в разных условиях Кольцевые пересечения с средним диаметром центральных островков IIIIII При N 5000 авт./сут на основе технико-экономического сравнения с вариантом кольцевого пересечения с средним диаметром центрального островка Кольцевые пересечения с большими центральными островками IIII IIIII IIIIII Iб II Iб III Iб IV IIIII IIIV При 5000 <N 9000  10000 авт./сут и числе пересекающихся дорог n 5 Кольцевые пересечения, обеспечивающие лучшие условия движения более загруженному направлению (с эллиптическими центральными островками) При Nгл 3Nвт на основе техникоэкономического сравнения с вариантом пересечения в разных уровнях Фактические скорости движения по кольцевым пересечениям зависят от размеров островков (табл. 7): 36 Таблица 7 – Зависимость скорости движения по кольцевому пересечению от диаметра островков Диаметр островков, м Скорость, км/ч 15 18–20 30 25 60 30 Расчетная скорость движения на кольцевом пересечении должна быть не ниже 30 км/ч, составляя не менее 3/4 от средней скорости на подходе к пересечению по дороге наиболее высокой категории (табл. 8). Таблица 8.8 – Расчетные скорости движения на кольцевых пересечениях Категория Расчетная скорость, км/ч дороги минимальная для особо из условия наииз условия стесненных условий меньших транс- обеспечения портных затрат безопасности движения I 56 50 45 II 55 45 40 III 50 38 30 IV 40 30 25 Ширину полосы движения на кольцевой части пересечения назначают в зависимости от диаметра центрального островка (табл. 9): Таблица 9 – Ширины полос движения на кольцевых пересечениях Диаметр островка, м 60 80 100 и более Ширина одной полосы дви5,5 5,0 4,5 жения, м Железнодорожные переезды Опасность железнодорожных переездов оценивают показателем: Ка =2,74 + 0,00038Nа + 0,0068Nп – 0,034Коб – 0,0045S, где Nа – интенсивность движения по автомобильной дороге, авт./сут; Nп – интенсивность движения по железной дороге, поездов/сут; Коб – коэффициент оборудования переезда; S – расстояние видимости приближающегося к переезду поезда, м. Значения коэффициента оборудования Коб для различных технических средств приведены в табл. 10. Таблица 10 –Значение коэффициента оборудования ж/д-переезда Оборудование переезда Коэффициент Коб Дорожные знаки 4,0 Механический шлагбаум без сигнализации 11,0 То же, с оповестительной сигнализацией 18,0 То же, с оповестительной и светофорной сигнализациями 25,0 Автоматическая светофорная сигнализация 45,0 Автоматический шлагбаум с автоматической светофорной 61,0 сигнализацией Показатель Ка характеризует степень опасности на железнодорожном переезде: 37 Ка Опасность переезда <1,0 Неопасный 1,0 – 2,0 Мало опасный 2,0 – 3,0 Опасный >3,0 Очень опасный При невозможности обеспечить требования видимости на подходах к переездам вводят ограничения скорости движения автомобилей. Значение допустимой скорости vдоп в зоне переезда устанавливают в зависимости от расстояния видимости приближающегося к переезду поезда: S, м vдоп, км/ч < 50 Знак 2.5 50–100 40 100–200 50 200–400 60 Классификация городских пересечений с развязкой движения в разных уровнях Пересечения классифицируют по полноте развязки поворачивающих потоков, по числу уровней пересечения потоков и по схеме организации левоповоротного движения. По полноте развязки поворачивающих потоков пересечения бывают полные и неполные (рис.8 и 9). Пересечения в разных уровнях называют полными, если на них отсутствуют конфликтные точки пересечения потоков и каждый из поворачивающих потоков движений по отдельному съезду. При отсутствии хотя бы одного из левоповоротных съездов пересечение относится к неполным, так как на нем либо не обеспечивается движение по всем направлениям либо имеются конфликтные точки пересечения. Рис. 8 – Неполные пересечения в разных уровнях: а, б – ромб; в – неполный «клеверный лист»; г, д – улучшенный «клеверный лист». Рис. 8.9 – Полные пересечения в разных уровнях: а – «клеверный лист»; б – тo же, с переходно-скоростными полосами; в – обжатый «клеверный лист». По числу уровней пересечения потоков пересечения разделяют на развязки в двух, трех и четырех уровнях. Наиболее распространены развязки в двух уровнях. Транспортная развязка в трех уровнях в 2.5..3 раза дороже развязки в двух уровнях. По схеме организации левоповоротного движения пересечения в разных уровнях делят на развязки с петлеобразными левоповоротными съездами типа 38 «клеверный лист», полупрямыми и прямыми левоповоротными съездами и съездами свободных очертании на сложных развязках с тремя и более пересекающимися направлениями. Городские неполные пересечения в разных уровнях Полные транспортные развязки требуют для своего размещения больших площадей, найти которые в городе, особенно в условиях сложившейся застройки, часто невозможно. Развязка типа «прокол» является простейшей неполной транспортной развязкой(рис. 10). Рис 10 – Схема транспортной развязки типа «прокол» Такие развязки обеспечивают пропуск только транзитных потоков, конфликтные точки на них отсутствуют. При необходимости пропуск поворачивающих потоков обеспечивают за счет светофорного регулирования (рис.11). Рис. 8.11 – Схема неполной транспортной развязки со светофорным регулированием (сплошные линии – непрерывное движение, пунктирные – регулируемое) На магистральных улицах шириной в красных линиях более 50 м возможно размещение транспортной развязки с левоповоротными съездами по наиболее загруженным направлениям. Прямое движение и левый поворот с второстепенного направления развязывают с помощью светофорного регулирования. Транспортные развязки типа «улучшенный неполный клеверный лист» часто применяются на предмостовых площадях. Пропускную способность на неполных транспортных развязках рассчитывают для прямых и поворачивающих направлений. По главному направлению, не имеющему помех от поворачивающего движения (рис. 12, a), пропускная способность ограничиваете числом полос движения. Пропускную способность по этому направлению рассчитывают как для перегона улицы с учетом коэффициентов многополосности. Примыкания съездов к пересекающимся направлениям проектируют как канализированные пересечения, выбирая параметры коробовых кривых с ориентацией на расчетную скорость 25 км/ч (рис. 8.12, б, г). 39 Рис. 12 – Планировочное решение неполного пересечения в разных уровнях: а – схема раз вязки; б – планировка узлаА; в – планировка узла Б; г – планировка узла В; 1 – точки слияния потоков, 2 – конфликтные точки, образуемые левоповоротными потоками Полные пересечения в разных уровнях На полных транспортных развязках пересечения потоков устранены, но имеются конфликтные точки, возникающие при маневрировании поворачивающих потоков. Эти точки разветвления, возникающие перед началом съезда, слияния потоков после выхода со съезда и переплетения потоков на участке, который расположен между двумя съездами (рис. 13). Рис. 13 – Конфликтные точки на транспортных развязках: а–г – разделения; д – з – слияния; и, к – переплетения В зависимости от интенсивностей сливающихся потоков безопасность движения обеспечивается последовательным улучшением планировочного решения: уменьшение угла встречи потоков до 7..8, устройством переходноскоростных полос, устранением конфликтной точки слияния за счет выхода со съезда на отдельную полосу основного направления (рис. 13, ж,з). Все левоповоротные съезды по характеру создаваемых ими конфликтных точек можно разделить на восемь типов (рис. 14). Рис. 14 – Типы левоповоротных съездов на транспортных развязках: 1 – съезд на неполных развязках; 2 – петлевой съезд на развязках типа «клеверный лист»; 3, 4 – съезды с использованием распределительного кольца; 5, 6 – полупрямые съезды; 7, 8 – прямые съезды. 40 Транспортная развязка «клеверный «кле лист». Развязки этого типа являются самыми распространенными как на автомобильных дорогах, так и на городских магистралях. Примыкания типа «труба». В транспортной развязке на таких прим примыканиях один из левых поворотов выполняется по петлевой схеме. Это позволяет развязать движение с помощью только одного путепровода. Транспортная развязка с распределительным кольцом. В развязках этого типа реализована схема организации левого поворота на кольцевых перес пересечениях (рис. 15). Рис. 15 – Транспортная развязка звязка с распределительными кольцами: а – с двумя путепроводами; б – с пятью путепроводами; в – на пересечении нескольких дорог; г – в городских условиях Транспортные развязки левоповоротного типа. Такие развязки имеют один или несколько прямых или полупрямых полупрямых левоповоротныхсъездов. Объед Объединенные съезды требуют двух дополнительных путепроводов, раздельные – четырех. В городских условиях развязки левоповоротного типа требуют больших площадей и применяются, как правило, в незастроенной части города. При н необходимости димости размещения развязки в пределах красных линии левый поворот может быть организован по кратчайшему направлению за счет перемены н направления движения на пересекающихся улицах (рис. 8.22). Транспортные развязки линейного типа. типа Их применяют главным обр образом в городских условиях на скоростных магистралях. Левые повороты орган организуют в основном по схеме полного поворота, а при раздельном трассировании по схеме прямого поворота. Обеспечение видимости на автодорогах, как в продольном профиле, так и в плане имеет ет весьма важное значение в обеспечении безопасности движения. Обеспечение видимости на пересечении автомобильных дорог и улиц Расстояние асстояние видимости видимости для каждого автомобиля определяется по ф формуле: где Lp — путь автомобиля за время реакции водителя, м;L м; Т — тормозной путь автомобиля, м;Zs — расстояние безопасности между автомобилями, м (для ра расчетов рекомендуется принимать Lb = 2 м). 41 В окончательном виде формула для определения расстояния види видимости примет следующий вид: где v — скорость автомобиля, км/ч;t км/ч; р — время реакции водителя (1,0 с); φ — коэффициент сцепления шин с покрытием (φ ( = 0,2 при скользкой дороге, φ = 0,6 в нормальных условиях);i условиях); — уклон дороги в долях единицы;Кэ — коэффициент эксплуатационных условий торможения. Рассчитанное значение в обеспечивает спечивает необходимое расстояние вид видимости и с учетом тормозного пути автомобиля автомобиля с полной его остановкой и с нео необходимым расстоянием безопасности. Расчеты расстояний видимости необходимы для выполнения планир планировочных решений транспортных портных узлов пересечений и примыканий мыканий дорог и улиц. Часто по результатам расчетов расстояний видимости строят треугольники ввидимости (рис. 15). Рис. 15 – Треугольник видимости на городском пересечении улиц:Т„ улиц:Т„ — точка пересечения трасс движения автомобиля А и Б; LА и Lb — соответственно твенно минимально необходимые ра расстояния для остановки автомобиля (минимальные расстояния видимости) Обеспечение видимости в продольном продольном профиле, на кривых в плане участков дорог малых радиусов Расстояние видимости, равное безопасному расстоянию для допустимых скоростей движения, должно быть выдержанным по всей длине автомобильной дороги. оги. Видимость дороги существенно существенно влияет на скорость движения и его безопасность на крутых поворотах в плане, особенно в ночное время. Для обе обеспечения расчетного расстояния расстояния видимости в ночное время радиус горизонтал горизонтальной кривой должен быть не меньше вычисленного по формуле где а — угол раствора пучка света фар (для современных автомобилей равен примерно 20°). 42 Для безопасного движения с высокими скоростями водителям должна быть ыть обеспечена достаточная боковая видимость. Безопасное расстояние бок боковой видимости сти в населенных пунктах (рис. 16)) определяется по формуле где vа — расчетная скорость автомобиля, км/ч;v км/ч; n— скорость пешехода или аавтомобиля, пересекающего дорогу или улицу (для бегущего человека vn = 10 км/ч). Рис. 16 – Схема к определению боковой видимости Схема построения границ зоны видимости на криволиней криволинейном участке показана на рис. 17. Пунктирной линией выделена граница зоны видимости. Определяя уровень срезки откоса, учитывают, что глаза водителя легк легкового автомобиля расположены над проезжей частью дороги на высоте 1,2 м. Рис. 17 – Схема построения зоны видимости на криволинейных участках дороги:В — ширина полосы движения; LB — расчетное расстояние видимости;1 —траектория траектория перемещения глаз водителя; 2 — граница зоны видимости Так как ограничение видимости в плане характерно для кривых малых радиусов, то, зная величину радиуса круговой кривой, можно расчетным путем установить расстояние Z от траектории перемещения перемещения глаза водителя до гран границы зоны видимости в середине кривой по биссектрисе, когда длина кривой К меньше, чем необходимое расстояние р видимости (рис. 18). где R1— радиус траектории перемещения глаза водителя; d — центральный угол кривой (град.). 43 где α1 — угол, стягивающий дугу окружности, равную расстоянию видимости (град.): Рис. 18 – Схема к приближенному определению зоны видимости 1 — приближенная граница зоны видимости Вычислив Z и вычертив приближенную приближенную зону видимости, мож можно предварительно установить новить необходимость ее расчистки. Если нет возможности пол получить исходные данные, характеризующие криволинейные участки и углы пов поворотов из проектных материаловна автодорогу, то их получают натурными ообследованиямисоответствующих участков. В этом случае в натуре по пересечениям прямых, примыкающих к криволинейному участку, находят положение и величину вершины ершины угла поворота а (рис. 19). Рис. 19 – Схема к определению радиусов кривых в плане Радиус круговой кривой вычисляют по замеренным углам, тангенсам Т илибиссектрисе Б При ри недоступности вершин углов поворота, а также при значительных радиусах кривых следует пользоваться формулой где l— половина длины измеренной хорды, δ - величина измеренной стрел стрелки. 44 Безопасность движения на сложных участках горных дорог Для улучшения условий движения на кривых в плане в конце спуска и повышения безопасности движения часто устраивают участки с гравитацио гравитационным торможением. Рассчитать необходимую длину рабочей части аварийного задерживающего съезда можно по формуле где v — скорость автомобиля, м/с;g м/с; — ускорение свободного падения, м/с2; i- уклон дороги;f - коэффициент сопротивления движению. Повышают безопасность движения движения на крутых поворотах гор горных дорог уширением проезжей части и ограничением скорости движения. Уширение рение проезжей части на крутых поворотах с обязательным нанес нанесением горизонтальной разметки рекомендуется обеспечивать уже при уровне ззагрузки дорог движением Z = 0,2—0,45, 0,2 0,45, особенно если в транспортных потоках регулярно движутся автопоезда. Необходимое уширение уширение проезжей части на крутых поворотах зависит от величины максимального смещения задних колес автомобилей и определяется по следующей формуле: T  R  R 2  L2 где R — радиус криволинейного участка дороги, м;L — колесная база автом автомобиля, м. Ограничение скорости движения на криволинейном участке автодороги с ограниченной видимостью должно соответствовать расчету по формуле где S  4 R  B , м, R — радиус криволинейного участка, м;В — ширина проезжей части, м;Кэ — коэффициент эксплуатационных условий торможения (Кэ = 1,2—1,8);φ — коэффициент сцепления;i сцепления; — уклон дороги;ll0 = 5-10 м — запас пути. 45 ЛЕКЦИЯ № 5 Воздействие автомобиля на дорогу и основные требования к ней по обеспечению безопасности движения При движении автомобиля по дороге происходит его пространственное перемещение, как поступательное, так и вращательное на криволинейных участках дороги. При этом возникают вертикальные силы, вызывающие деформацию дорожного покрытия, и касательные усилия в зоне контакта шины колеса с дорожным покрытием, вызывающие относительное смещение верхних слоев дорожного покрытия. Величины последних наиболее значительны при разгоне и торможении автомобиля. Особенно сложным является движение автомобиля на подходах к кривым в плане и на самих кривых. Для предупреждения возникновения значительных вертикальных усилий, оказывающих отрицательное воздействие на подвеску автомобиля и на дорожную одежду, вертикальные вогнутые кривые на дорогах проектируют по максимально возможным радиусам. Траектория и скоростной режим автомобиля во многом зависят от того, насколько детально учтены при проектировании элементов автомобильных дорог психофизиологические характеристики водителя. Ошибки в действиях водителя при управлении автомобилем, особенно при узкой проезжей части, приводят к тому, что автомобиль заезжает на обочину, тем самым разрушая кромку проезжей части, обочину и само дорожное покрытие. Наличие неровностей на проезжей части дороги вызывает колебания автомобиля, вредные для человека, дорожного покрытия и самого автомобиля. Неожиданный наезд автомобиля на большой скорости на неровность может привести к разрушению дорожного покрытия и поломке конструктивных элементов автомобиля. Особенно ухудшается взаимодействие колеса с дорогой при наличии водяной пленки на поверхности дорожного покрытия. Ухудшается сцепление шины колеса с дорожным покрытием, а при высоких скоростях (более 80 км/ч) возникает так называемое явление аквапланирования, заключающееся в образовании водяного клина между колесами автомобиля и поверхностью дорожного покрытия, при этом передние управляемые колеса автомобиля приподнимаются и автомобиль теряет управляемость. Воздействие автомобиля на дорогу усиливается при неблагоприятных погодных условиях и плохом обеспечении отвода воды от дороги. 46 Силы, действующие от колеса автомобиля на дорожное покрытие При движении автомобиля по дороге в зоне контакта шины колеса с д дорожным покрытием возникают динамические вертикальные, продольные и п поперечные касательные силы, значение значение которых зависит от типа автомобиля, шины колеса, нагрузки, природно-климатических природно климатических условий и т. п. На стоящее колесо действует только одна сила — вес автомобиля, пр приходящийся на это колесо. Особенностью автомобильного колеса является его эластичность. Под д действием вертикальной силы колесо деформируется (рис. 1, а), а в месте контакта радиус колеса меньше, чем в других частях колеса, не ссоприкасающихся с дорожным покрытием. Рис. 1 – Схема сил, действующих на дорожное покрытие: а — стоящее колесо; б — ведущее колесо; в — ведомое колесо; D — размер пятна контакта колеса с дорожным покрытием; Рср, Ртм — соответственно средний и максимальный прогиб дорожного полотна; R — сила реакции; GK — вес автомобиля, приходящийся на колесо; Л/„р — вращающий момент; Г — сила трения; гк — расстояние от центра колеса до поверхности дорожного покрытия; г — радиус колеса; а — расстояние от мгновенного центра скоростейО скоростей до линии действия силы реакции R; Рк — окружная сила; v — скорость движения автомобиля Площадь следа колеса Fменяется в пределах 250... 1000 см2. Для одного и того же автомобиля значение F, м2, зависит от нагрузки на колесо: где GK — вес автомобиля, приходящийся на колесо, Н;р — давление, Па. Значение р не должно превышать превышать 0,65 МПа на дорогах II—II категорий и 0,55 МПа на дорогах III— —V категорий. Различают площадь отпечатка по контуру в форме эллипса (рис. 3.1, а) и по выступам рисунка протектора. При определении среднего давления в расч расчете принимают площадь отпечатка по выступам протектора. При расчете доро дорожной й одежды для вычисления р условно принимают площадь отпечатка в виде круга диаметром D, м, равновеликую площади эллипса: У большинства автомобилей имеются ведущие и ведомые коле колеса. К ведущим колесам подается вращающий момент Мвр, Нм, от двигателя автомо автомобиля 47 где Мврвращающий момент на коленчатом валу двигателя, Нм; нк — передаточочное число главной передачи; г — ное число коробки передач; Иг — передаточное коэффициент полезного действия главной передачи. Действие вращающего момента Мвр вызывает появление в зоне контакта окружной силы Рк, направленной в ст сторону, орону, обратную движению (рис. 1, б). Сила Рк вызывает горизонтальную силу реакции Т, представляющую собой ссилу трения в плоскости контакта колеса с дорожным покрытием, при этом Т Т— Рк. При действии вертикальной силы GK возникает сила реакции R, которая располагается на расстоянии а впереди по ходу движения автомобиля. Значение GK составляет: для грузовых автомобилей (0,65...0,7) G; для легковых (0,5...0,55) G; где G — общий вес автомобил автомобиля, Н. реакНа ведомое колесо (рис. 1, в) действует сила тяги. Горизонтальная реа ция Т — Рк направлена в сторону, противоположную движению. Вертикальная сила реакции R так же, как и в случае ведущего колеса, смещена по ходу дв движения. Вращающий момент Мврможет быть определен также с учетом окру окружколеса к, м: ной силы Рк, Н, и радиуса качения пневматического колесаr где λ — коэффициент уменьшения радиуса колеса в зависимости от жесткости шин;X = 0,93...0,96;r — радиус недеформированного колеса, м. В точке О, мгновенном центре скоростей, приложена сила трения (сце (сцепления) колеса с поверхностью дороги. мгновенМожно записать R = Gк; Мвр = TrK + Ra, где а — расстояние от мгнове ного центра скоростей до точки приложения силы реакции R. Откуда Поскольку Обозначим Тогда Т= Рк — Рff Для ведомого колеса можно записать 48 Сопротивление качению зависит зависит от скорости движения, эла эластичности шины и состояния поверхности дорожного покрытия. Коэффициент сопроти сопротивления качению возрастает с увеличением скорости движения, так как кинетическая энергия колеса при наездах на неровности прямо пропорциональна квадр квадрату скорости качения. Практически значениеостается постоянным до скорости движения 50 км/ч для определенного типа дорожного покрытия. покрытия коэффициент ициент сопротивления ккаПри скорости движения более 50 км/ч коэфф чению определяют по формуле где ν — скорость движения, км/ч;f км/ч; — коэффициент сопротивления качению при скорости движения до 50 км/ч. Движение автомобиля возможно при условии Т>Рк. Сила трения достиг достигает наибольшего значения, когда где Gca — нагрузка на ведущее колесо (сцепной вес), Н; φ — коэффициент сцепления. Коэффициент сцепления φ — это отношение максимального значения силы тяги на ободе колеса к сцепному весу автомобиля. Различают следующие ззначения начения коэффициентов сцепления сцепления: буксования; φ — при движении в плоскости качения без скольжения и бук φ1 — при движении в плоскости качения при скольжении и буксовании (коэффициент продольного сцепления); φ2 — при боковом заносе (коэффициент поперечного сцепления). сцепления имеются следую Между этими коэффициентами коэффици следующие зависимости: где Yк — поперечная сила. Отсюда 49 завиРезультаты исследования показывают следующие количественные зав симости между φ, φ1, φ2:φ : 1= (0,7...0,8)φ; φ2 = (0,85...0,90)φ1 или φ2= (0,6…0,7)φ. Значение φ зависит от типа и состояния дорожного покрытия, скорости движения и других факторов. факторов При торможении колеса автомобиля часто возникают большие кас касательные усилия. Сила торможения составляет где GKT — вес автомобиля, пр приколеса, Н. ходящийся на тормозящие Движение автомобиля по дороге с поперечным уклоном Статистика отмечает достаточно большое число ДТП, связанное с пот потерей автомобилем устойчивости при возникновении бокового скольжения колес. При этом при наезде какого-либо какого либо колеса на препятствие возможно опрокидывание автомобиля. Особенно опасными бывают поперечные скольжения при высоких скоростях движения. Основными причинами потери поперечной устойчивости автомобиля на прямых участках автодорог являются поперечные уклоны. Поперечное скол скольомобиля на прямолинейных участках дорог, имеющих поп попежение колес автомобиля речный уклон, обычно происходит на мокрых, скользких и обледенелых дор дорогах. На рисунке10.2 показана схема сил, действующих на автомобиль, движ движущийся по дороге с поперечным уклоном. Рис. 10.2 – Схема сил, ил, действующих на автомобиль, движущийся по дороге с поперечным уклоном:G — масса автомобиля; В — колея автомобиля; R]HR2 — соответственно силы рреакции левого и правого колеса; hg — высота центра массы автомобиля; Ук — поперечная сила сцепления Сила Gasin β стремится вызвать скольжение колес автомобиля по н направлению поперечного уклона, а сила сцепления сцепления шин с поверхностью дороги Yкк противодействует этому скольжению. Условием начала скольжения автом автомобиля в поперечном направлении будет 50 где φ2 — коэффициент сцепления в поперечном направлении. Поперечный крен автомобиля перераспределяет массы между правыми и левыми колесами, нагружая тем самым колеса одной стороны и разгружая колеса другой стороны. В расчетах устойчивости автомобилей на автодорогах влияние крена учитывается коэффициентом предварительного поперечного крена подрессоренной его массы /гк. С учетомhK Движение автомобиля по горизонтальному криволинейному участку дороги При движении автомобиля по криволинейным участкам дороги возникают центробежные силы инерции, часто являющиеся основными причинами бокового скольжения шин автомобилей в поперечном направлении и опрок опрокидывания автомобилей. Помимо опрокидывающего и сдвигающего действия, влияние центр центробежной силы проявляется также в изменении условий управления автомобилем вследствие перераспределения нагрузки между колесами автомобиля. Центробежная сила, направленная горизонтально от центра поворота, может быть рассчитана по формуле где ξ, — радиус поворота центра масс автомобиля, автомобиля м. Поперечная составляющая центробежной силы составит: Py  Pu cos  , где γ — угол между радиусом ξ,, траектории центра масс автомобиля и продо продолжением оси задних колес. Величину радиуса R берут из плана дороги или определяют инструме инструментальной съемкой. Для малых углов можно принять ξ≈ R, м. Обозначив через 9 угол между продольной осью автомобиля ивектором скорости vy средней точки передней оси, заметим, что Так как угол Θ сравнительно невелик, можно считать, что tg 0 = О, рад. 51 Pu  Gva2 Gv 2  , 127 R 127 L Скольжение шин в поперечном направлении начнется в тот момент, ккогда действующая на автомобиль горизонтальная сила сравнится по величине с силой сцепления. В тех, случаях, когда продольные силы на участках контакта шин отсутствуют или нев невелики, елики, сила сцепления шин с дорогой практически и используется только в поперечном направлении, составляя величину P  G. Приняв, что Pu  P , критическую скорость автомобиля при прохожд прохождении поворота дороги постоянного радиуса, исходя из условия поперечного скольжения, можно рассчитать по формуле поВ реальных условиях равномерное движение автомобиля по кривой п стоянного радиуса наблюдается редко. Приведена формула справедлива для дорог с постоянным радиусов закругления и при движении с неизменной ск скоростью. Опрокидывание автомобиля через одну из его сторон может произойти, если опрокидывающий момент центробежной силы Ри будет равен восстана восстанавливающему моменту весовой нагрузки, т. е. где В — колея автомобиля. В этом случае наступает состояние неустойчивого равновесия. Незнач Незначительное увеличение поперечной дыванию автомобиля. перечной силы приведет к опроки опрокидыванию Следовательно, условием, при котором начинается опрокидывание аавтомобиля на повороте дороги, будет: Подставив вместо обозн обозначения силы Рп ее значение, получим выражение для критической скорости по условиям опрокидывания: где L — база автомобиля, м; ϴ— угол поворота управляемых колес, рад. Для определения критической критической скорости по условиям опроки опрокидывания пользуются также формулой формуло где g — ускорение свободного падения. Если автомобиль движется на повороте дороги с поперечным уклоном (характеризуемым углом Р), содействующим устойчивости, то предельная ск скорость, при которой опрокидывание уже исключается, составит 52 Из формулы следует, что критическая скорость по условиям опрокид опрокидывания зависит от многих причин: от шириныВ ширины колеи автомобиля(чем шире кколея, тем большей может бытькритическая скорость; от расположения центра масс hg (чем ниже центр масс, тем выше критическая скорость скорость); от угла поперечного уклона дороги β (чем больше уклон дороги, тем выше критиче критическая скорость); от радиуса закругления R (чем меньше кривизна закругления, т. е. чем больше его радиус, тем выше критическая скорость). Если же поперечный уклон дороги направлен направлен в сторону, противополо противоположную центру закругления дороги, то он способствует опрокидыванию и пр предельная скорость составит: Учет влияния поперечного уклона дороги позволяет получить более точные результаты расчета. Неправильно выполненный поперечный уклон, что нередко встречается на дорогах, значительно влияет на величину допустимой критической скорости. Критический угол косогора, при котором с учетом скорости движения начнется опрокидывание, равен: Радиус поворота дороги, по которому автомобиль при равно равномерном движении может двигаться без заноса, рассчитывается по формуле Движение автомобиля на виражах Для обеспечения безопасности безопасности и удобства движения на закруг закруглениях малых радиусов с допустимыми расчетными скоростями в конструкциях дорог предусматривают ют дополнительные элементы, называемые виражами, перехо переходными кривыми и уширениями проезжей части. Вираж образуют путем плавного вращения внешней плоскости проезжей части вокруг оси дороги, а затем, при необходимости, — вокруг внутренней кромки проезжей части. ти. Поперечные уклоны проезжей части на виражах назн назначают в зависимости от расчетной скорости движения автомобиля и радиуса ггоризонтальной кривой. Поперечный уклон виража определяется по формуле 53 где v — скорость движения, м/с, при заданном радиусе кривых в плане виража, м; g — ускорение свободного падения, м/с2. В настоящее время при строительстве дорог виражи устраивают на всех криволинейных участках с радиусами менее 3000 м на дорогах I категории и на участках с радиусами менее 2000 м на всех дорогах остальных остальных категорий. У Уклоны виражей на кривых разных радиусов составляют: Радиусы кривых в плане, м Поперечные уклоны виража, %о >2000 1000 700 650 <600 20 30 40 50 60 Аналогичное изменение зменение кривизны обеспечивают и на выходе из виража. Благодаря переменному радиусу кривизны нарастание центробежной силы на таких кривых происходит плавно от нуля до расчетного значения в началекр началекруговой кривой, что обеспечивает спокойное, без боковых толчков движение с ные кривые располагают на участк участках отгона вивысокими скоростями. Переход Переходные ража. По действующим нормам на проектирование и строительство дорог всех категорий с радиусами закруглений менее 2000 м длина переходных кривых должна соответствовать значениям радиусов: Радиус круговой й кривой, м 60 100 200 300 500 Длина переходной 40 кривой,м 50 70 90 110 600-1000 100 1000-2000 120 140 54