Губернатор Московской области Андрей Воробьёв дал старт строительству Южно-Лыткаринской автомагистрали. Она пройдёт от Варшавского шоссе в районе ЖК «Бутово Парк» в Ленинском округе до микрорайона Зенино в Люберцах.
На трассе предусмотрено строительство 10 транспортных развязок: одна из них свяжет Юго-Восточную хорду и Симферопольское шоссе, другая — Северо-Восточную хорду и автодорогу М-12 «Москва — Казань». Дорога объединит городские округа Ленинский, Лыткарино, Люберцы, Раменский и Балашиха. Завершение строительства по концессии предусматривается в 2026 году. Однако по плана Губернатора — запуск трассы в эксплуатацию будет осуществлен раньше запланированных сроков.
«Вы знаете, что мы запустили большую концессионную дорогу — 45 километров. Это Южно-Лыткаринская автодорога. Сила ее в том, что она соединяет несколько муниципалитетов и стыкует одну из хорд и трассу М-12. Прошу оказывать максимальное содействие по ее запуску и строительству», — поручил губернатор Подмосковья Андрей Воробьев на совещании с зампредами и главами городских округов.
УБРАЛИ ДЕСЯТКИ ГАРАЖЕЙ/СТРОИТЕЛЬСТВО МАГИСТРАЛИ ЦЕНТРАЛЬНОЙ/МЕГАПРОЕКТ В САМАРЕ/РОССИЯ
«Трасса разгрузит вылетные автодороги федерального и регионального значения, включая М-2 „Крым“, М-4 „Дон“, М-5 „Урал“ и Каширское шоссе. Улучшится транспортная связь ряда населенных пунктов Ленинского, Лыткаринского и Люберецкого округов, а также доступность Москвы и аэропортов „Домодедово“ и „Жуковский“ для местных жителей», — подчеркнули в пресс-службе.
«Дорога (от Бутово до Железнодорожного — прим.) для Московской агломерации важная. Она фактически станет дублером МКАД на юге и обеспечит транспортное развитие города Балашихи», — приводятся также в тексте пресс-службы слова вице-премьера Марата Хуснуллина.
«В народе Южно-Лыткаринскую дорогу уже назвали ЮЛА. «Когда построят дорогу, изменения для нас должны быть колоссальные. Сейчас выезд из Лыткарина возможен только через реку, и чтобы переехать в Видное, можно потратить час или полтора. Много грузовиков направляется в город, и все едут через один въезд. Когда построят, думаю, будем тратить всего 20 минут», — сказал житель Лыткарина Александр Карасёв.
Источник: spark.ru
ВВЕДЕНИЕ
Обоснование методов проектирования автомагистралей превращается в последние годы в самостоятель н ый раздел теории проектирования дорог. Чтобы обеспечить безопасность движения с большими скоростями, как к вождению автомобилей, так и к элемен там план а и профиля дорог, предъявляют высокие требования.
Стоимость строительства автомагистралей для скоростного движе н ия — дорог наиболее совершенного типа — весьма велика. Их строят лишь в тех случаях, когда это обосновывается высокой ин тен сивностью движения или значимостью маршрута для осуществления культурн ых связей, обороны страны и т.д.
в проекте строительство дороги Краснодар Абинск Шапсугская Кабардинка
На мно г их дорогах СССР интенсивн ость движения быстро увеличивается и приближается к величинам, типичным для автомагистралей. Ряд дорог и подъездов к городам был построен в последние годы по типу автомагистралей, но в результате недоучета принципов проектирования автомагистралей и отсутствия достаточного опыта были допущен ы отдельные ошибки. Поэтому работникам проектн ых организаций н еобходимо изучать методы проектирования автомагистралей и применять их как при строительстве н овых автомагистралей и дорог с учетом стадийности, так и при реконструкции дорог I I — I II категорий . Разумное соблюдение принципов стадийности обеспечит возможн ость последующего перевода дорог в категорию автомагистралей с использован ием трассы, например путем постройки параллельной проезжей части.
В дан н ом пособии освещаются только специфические особен ности проектирования автомагистралей.
§ 1. Роль автомагистралей в транспортной системе народного хозяйства
Автомагистралями н азываются дороги, предн азначенные для дальних пассажирских и грузовых автомобильных перевозок с высокими скоростями, без взаимных помех встречных автомобилей и помех со стороны местного транспорта * .
* Необходимо подчеркнуть неправильность широко распространенного назв ания «автострада», которое обычно применяют в газетах при упоминании о дорогах большого протяжения или с покрытиями усовершенствованных типов. Этот термин, механически заимств ованный из итальян ского языка, озн ачает в переводе «автомобильная дорога», т.е. совершенно не отражает вкладываемого в него смысла весьма совершенной современной дороги. Он п рони к в ряд языков в к онце дв адцатых годов, когда в литературе появились описания строившихся с 1923 по 1925 г. в Италии дорог, ведущих из Милан а в курортн ые районы н а озерах Лаго и М аджиоре.
На эти дороги, предн азначен ные исключите льно для движения автомобилей, не допускались конн ые повозки. Однако по техн ическим параметрам первые итальянские «автострады» примерно соответствовали современ ным дорогам II I — I V технических категорий, т.е. были весьма далеки от совершенства.
Обязательным требованием к современным автомагистралям, является разделение встречных потоков автомобилей, отсутствие пересече н ий в одном уровне и сведение к минимуму влияния на режим движения основного потока отдельных автомобилей, въезжающих на дорогу или сворачивающих с нее в сторону. По автомагистралям запрещено движение тихоходных тракторов, велосипедистов и конных повозок.
Автомагистрали, как правило, строят с двумя проезжими частями, отделенными друг от друга разделительной полосой. Каждая проезжая часть обеспечивает возможность обгона и поэтому рассчитывается на движение не ме н ее двух рядов автомобилей.
Разделение единой проезжей части на две самостоятельные дает проектировщику возможность легче приспосабливать дорогу к рель е фу местности, применяя так называемое ступенчатое расположение проезжих частей на косогорах.
На автомагистралях отсутствуют пересечения потоков движения в одном уров н е, светофоры и знаки, требующие остановки автомобилей или ограничивающие скорости их движен ия. Въезд на автомагистрали с других дорог возможен только на специальных примыканиях, оборудованн ых дополнительными путями для разгона или замедления, которые позволяют въезжающим автомобилям развить скорость, соответствующую скорости движения по автомагистрали, и беспрепятственно влиться в поток автомобилей.
В с вязи с необходимостью исключить движение местного тран спорта автомагистрали прокладывают в обход н аселенных пунктов и въезды на них делают только на пересечениях с дорогами с большой интенсивностью движения. Местные дороги пересекают автомагистрали в другом уровн е без устройства съездов.
Так как автомагистрали предназначены для перевозок на большие расстояния, вдоль пути располагаются бензозаправочные станции, пункты тех н ичес кой и медицинской помощи, гостиницы, столовые.
Как правило, для автомагистралей типич н о значительное протяжение. Однако к ав томагистралям отн осят и более короткие участки, на которых соблюдаются указанные выше требован ия. Поэтому, например, Московская кольцевая автомобильн ая дорога длиной лиш ь 109 км должна быть отнесен а к категории автомагистралей (рис. 1).
Рис. 1 . Общий вид современ н ой автомагистрали. Участок Московской кольцевой дороги.
Не во всех случаях перечисленные выше требования к наиболее совершенным автомагистралям выдерживаются при проектировании в строительстве в полной мере. И н огда возн икает необходимость постройки автомобильных дорог, лишь час тично удовлетворяющих указанным требованиям к автомагистралям.
Примером являются пригородные участки дорог с весьма и н тенсивным движением, на которых встречные потоки транспортных средств отделяют друг от друга раздел ительной полосой, но допускают при этом пересечения в одном уровне с регулировани ем движения с ветофорами. С корости движени я на таких дорог ах в связи со смешанным составом движения и частыми пересечениями невелики и соответствуют допускаемым правилам движения в населенных пунктах.
Поперечный профиль таких дорог обычно включает специальные полосы для мопедов и велосипедов, трамвайные пути, полосы для местного движения, иногда тротуары. Та к ие дороги за границей иногда называют «частично-скоростными».
С овре менные скоростные автомагистрали яв ляются вес ьма дорогостоящими сооружениями, особенно при проложении их в условиях сложного рельефа и в густонаселен ных район ах. Это объясняется большими объемами строительн ых работ, капитальными типами дорожных одежд, большим числом пересечений в разных уровнях, значительной шириной земляного полотна, малы ми продольными уклонами и большими радиусами кривых в плане и продольном профиле.
Об ъ ем земляных работ на автомагистралях, построенных в последние годы за рубежом, составлял от 100 до 250 тыс. м 3 на 1 км . При этом во мног их случаях грунт подвозили из специальных грунтовых карьеров , отстоящих на больших расстояниях.
Стоимость постройки автомагистралей в зависимости от условий рельефа к олеблется в разных странах от 300 до 900 тыс. руб.
Наиболее крупными из построенных за последние годы или наход я щихся в строительстве автомагистралей являются:
ССС Р — М осковская кольцевая дорога (109 км )
Австри я — В ена — Зальцбург
Англи я — Л онд он — Бирмин гэм (11 5 км )
Итали я — М илан — Неаполь (« Дорога Солнца» — 738 км )
Фра нц ия — Париж — Марсель и Эстерель — Лазурны й берег (50 км )
Швейцари я — Ж енева — Лозанна
Югослави я — З агреб — Любляна (129 км )
Япони я — Нагоя — К обе
Португали я — Л иссабон — Вилла Франка (23 км )
Нидерланд ы — Цевен аар — Грани ца ФРГ (140 км )
Мексик а — М ехико — Пуэбло (111 км )
Бельги я — А нтверпен — Льеж ( 160 км )
Строительство автома г истралей оправдывается лишь при высокой интенс ивности движения, когда суммарная экономия транспортных организац ий от сокращения продолжительности перевозок, увеличения междуремонтного пробега и уменьшение потерь от дорожно-транспортных происшествий окупают в сравни тельно короткие сроки строительные за траты. Поэтому автомобильные магистрали строят только на направлениях значительных грузоп отоков, по к оторым интенсивн ость движения достигает тысяч автомобилей в сутки. В технических условиях разных стран нормированы раз личные предельные интенсивности движения, при достижении которых считается необходимым переходить на устройство дорог с разделительной полосой и самостоятельными проезжими частями для движения в противоположных направлениях. Эти интенсивности колеблются от 6000 до 9000 автомобилей в сутки.
В связи с высокой стоимостью строительства протяжение автомагистралей невелико даже в странах с развитой густой сетью автомобильных дорог с твердыми покрытиями.
Так, например, по состоянию на 1 января 1963 г. протяжение автомобильных дорог, которые могут быть отнесены к категории автома г истралей, состав ляло в разных странах:
Протяжение в 1963 г.
Предполагаемое в 1970 г.
В большинстве стран (Англия, Венгрия, А в стрия, Португал ия) в н астоящее время строятся лишь первые дороги типа автомагистралей.
Могут возникнуть сомнен и я — необходимо ли специальное изучение особенн остей проектирования автомагистралей, если так огран ичены объемы работ по их строительству.
Подобные сомнения неосновательны. У строительства автомагистралей большое будущее. Развитие автомобильного транспорта увеличивает с каждым годом объем дальн и х грузов ых автомобильных перевозок, к оторые имеют перед железнодорожными явное преимущество: отсутствие задержек, связанных с переформировани ем составов на узловых станциях, и дополнительн ых погру зочно-разгрузочны х работ.
Используя автомагистрали, мож но доставлять грузы с места их производства непосредственно в места потребления быстрее, чем по железным дорогам.
В странах с густой сетью автомагистралей, например в ФРГ, большегрузные автомобили и автопоезда пересекают страну из конца в конец менее чем за сутки, составляя серьезную ко н куренцию железным дорогам. В Англии и США некоторые железные дороги были закрыты из-за переключения грузов на автомобильный транс порт. Этот о пыт свидетельствует о целесообразности создания магистральных дорог на отдельных грузовых нап равления х и в наших условиях.
§ 2. Технические условия на проектирование автомагистралей
Автомагистрали предназначены для движения с высокими скоростями. Эти скорости должны учитываться при обосновании норм и техниче с ких условий на проектирование.
Современные отечественные и зарубежные легковые автомобили развивают в благоприятных дорожных условиях (прямые участки с малыми уклонами и ровным сухим шероховатым покрытием) высокие скорости. Скорости автомобилей «Чайка» и ЗИЛ- 111 могут достигать 160 — 1 70 км /ч.
Однако практически даже автомагистрал и для перевозок преимущественно пассажирских проектируют на меньшие скоро сти.
Это объясняется рядом причин:
а) невозможностью движения потоков автомобилей со скоростью, которую могут развить наиболее быстрые из них. Чем з н ачительн ее интенсивность движения, тем сильнее начинают проявляться при движении взаи мные помехи автомобилей, вызывающие снижение скорости. Поэтому высок ая расчетная скорость не может быть прак тически реализована на автомагистралях даже в условиях организованного колонного движения;
б) значительным возрастанием стоимости строительства при повышении расчетной с корости. Это связано с необходимостью проектировать дорогу с малыми продольными уклонами и весьма большими радиусами вертикальных и горизонтальных кривых;
в) резким увеличением аварийности и числа дор о жн о-транспортных происшестви й при возрастании скоростей движения. Отчасти это связано с непрерывным увеличен ием числен ности парка автомобилей во всех странах мира. В ряды водителей вливаются новые лица, не имеющие достаточного опыта, которые не могут уверенно управлять автомобилями при высоких скоростях;
г) больш и е скорости движения предъявляют высокие требован ия к ровности покрытий, как при строительстве, так и при последующих ремонтных работах.
Поэтому расчетные скорости, на к оторые ведется проектирование автомагистралей в разных странах, колеблются от 120 до 160 км /ч и не претерпели за последние 25 лет, в течение которых строят автомагистрали, сколько-нибудь существенного изменения.
В ФРГ принята расчетная скорость 160 км /ч, в СССР , Бельгии , Дании и Югославии — 15 0 км /ч, в большинстве других стран — 120 км /ч. Последняя величина рекомендована и Экономической комиссией ООН по Европе для разработанной ею системы трансъевропейских магистралей.
Расчет элементов автомагистралей в плане и продольном профиле, основываясь на известных и з общего курса «Проектировани я дорог» закономерностях, учитывает следующие особенности движения с высокими скоростями:
1 . Снижение величины ко э ффициента сцепления с возрастанием скорости. По опытным данным для влажного бетонного покрытия коэффициент сцепления шины с покрытием при скорости 180 км /ч более чем в 2 раза ниже, чем при скорости 30 км /ч. В первом приближении уменьшение коэффициента сцепления со скоростью может быть выражено зависимостью
2 . Необходимость в связи с высокими значениями центробежной с илы на кривых в плане определять величину радиусов кривых из условия удобства проезда для пассажиров исходя из малых зн ачений коэффициентов поперечной силы μ = 0,1 и менее.
3 . Необходимость обязательного введения переходны х кривых для обеспечения плавности въезда автомобилей с прямых участков дороги на кривую.
4 . Увел и чен ие длины тормозного пути, отражающееся на необходимом расстоянии видимости в плане и профиле. Это увеличение связано не только с большой скоростью и со снижением коэффициента сцепления, но и с рядом дополнительных обстоятельств, не учитываемых расчетными формулами тормозного пути: во-пе рвы х, при тор можении с полностью заблокированными колесам и при высокой начальной скорости шина н агревается в тако й степени, что резина начинает плавиться и коэффициент сцепле ния умен ьшается еще больше; во-вторых, при резком торможении при высокой скорости самое незначительное нарушение регулировки тормозов может вызвать занос автомобиля даже при сухом покрытии. Поэтому водители тормозят с неполным использован ием возможностей тор мозных систем или путем ряда последовательных притормажи ваний.
5 . При движении с вы с окими скоростями боковые отклонения автомобиля от линии, по которой его мысленно н аправляет водитель, увеличивается. Его «динамичес кий» габарит как бы возрастает.
Кроме того, зазор между встречными или обгоняющими а в томобилями, психологически необх одимый для уверенного управления автомобилями, возрастает. Поэтому обычная геометрическая схема размещения автомобилей по ширине продольного профиля требует для н адежности расчетов экспериментально-обоснованных параметров.
При учете всех указанных обстоятельств для современных автомагистралей типичны следующие требования к элементам плана и профиля:
Шири н а полосы движения, м . 3,6 — 3 ,75
Краевые укреплен н ые полосы, не входящие в ширин у проезжей части, м . 0,5 — 0 ,75
Радиус кривых в пла н е, м . 3000 — 5 000
Расстоя н ие видимости, м . 250 — 3 50
Радиус выпуклых вертикальных кривых, тыс. м . 2 0 — 5 0
Радиус вогнутых вертикальных кривых, тыс. м . 5 — 8
Продольные уклоны, ‰ . менее 30
Проектируя автома г истрали, нельзя рассматривать элементы дороги в плане и профиле изолированно друг от друга, без учета их взаимного сочетания.
При проектиров а нии дорог низших категорий на малые расчетные скорости, примерно до 60 — 8 0 км / ч , изменение скорости движения на какую-либо величину может быть осуществлено на сравнительно коротком отрезке п ути даже без интенсивного притормаживания. При снижении на столько же километров в час величины высокой скорости движения путь торможения значительно возрастает.
Путем весьм а элементарного расчета можно убедиться, что для снижения с корости на 30 км /ч от 120 до 90 км / ч требуется почти в 25 раз большее расстояние, чем для снижения ее с 60 до 30 км /ч.
Поэтому анал и з качества трассы в плане и профиле по соответствию ее отдельных э лементов требованиям технических условий, допустимый для дорог низших технических категорий, недостаточен для автомагистралей.
Необходимо тщательно анализировать вза и мное сочетан ие смежных элементов т рассы автомаг ист ралей с двух точе к зрения:
1 . С к орость, обеспеч иваемая тем или иным элементом трассы , не должн а отличаться более чем на 15 % от максимальн ой скорости, которую может развить автомобиль в кон це предшествующего участка дороги. Соблюдение этого требования н еобходимо для обеспечения безопас ности движения, поскольку, как показывает опыт, именно в местах резкого изменения скоростей движения, сосредоточиваются дорожно-тран спортн ые происшествия.
2 . Сопряжения между собой элементов плана и профиля дороги при взгляде на них издалека едущими по дороге не долж н ы создавать впечатления резких изломов или крутых поворотов. Водителя и пассажиры автомобилей видят перед собой дорогу в нес колько искаженном виде. Поворот дороги на небольшой угол при кривой малого радиуса кажется резким изломом. Кривая, сопрягающаяся с прямым участком без переходной кривой, восприн имается как пов орот по кривой весьма малого радиуса. Водители реагируют на эти кажущиеся ухудшения дорожных условий непроизвольным снижением скорости, приводящим к умень шению п ропускной способности дороги.
По э тому при трассировании дорог для движения с большими скоростями должны соблю даться определен ные пропорц ии между дли нами смежн ых прямых и кривых, между в еличиной углов поворота и длиной вписанн ой в них кривых, а также между длинами основных круговых и переходных кри вых. Последние при трассировании ав томагистралей превращаются из вспомогательных деталей к ривых малых радиусов в самостоятельный элемент трассирования, равноправ ный с прямыми и кривыми. В не которых случаях переходные кривые большой длины («эстетические переходные кривые») вводятся специально для п ридания дороге зри тельной плавности.
В о прос о пространственной плавности трассы и о гармони ческом сочетании ее с элементами ландшафта освещен в специальн ом учебном пособии * .
* В. Ф . Бабков. Увязка автомобильных дорог с ландшафтом. Ро сву зиз дат, 1964.
3 . На а в томагистрали должна быть обеспечена видимость на расстояния, существен но превышающие рассчитанную из условия торможения.
Движение с высокими скоростями возможно лишь при в идим остях, больших рассчитанных из условия обгона, т.е. порядка 700 — 8 00 м . Совершенно недопустимы короткие пониженные участки дороги, на которых вод итель не видит поверхности проезжей части.
Поперечный профиль автомагистралей имеет существенные отличия от поперечных профилей дорог более н изших категорий (рис. 2), а именно:
а) встречные потоки движения делятся непересекаемой автомобилям и полосой («разделительная полоса»);
б) поток а в томобилей, движущийся в одном направлении, делится по скоростям путем выделения на к аждой проезжей части н ескольких полос движения.
Рис. 2 . Основные элементы попереч н ого профиля автомагистрали:
1 — п роезжая часть; 2 — р азделительн ая полоса; 3 — вн ешня я краевая полоса; 4 — в нутренн яя краевая полоса; 5 — о бочина; 6 — у креплен ная часть обочины (стояночная п олоса или дополнительная полоса для движени я на подъем); 7 — г рун товая обочин а.
Ширина каждой проезжей части, предназ н аченной для движен ия в одном направлени и, должна быть рассчитана не менее чем на две полосы движения, одна из которых предназначена для обгона, а при высокой интенсивности движен ия — для легковых автомобилей, едущих с высокими скоростями.
На подъемах к рутизной более 3 — 4 %, когда грузовые ав томобили и автопоезда значительно снижают скорость и переходят на пониженные передачи, возникает необходимость выделен ия дополнительной полосы для тихоходных ав томобилей, т.е. разделе ния потока автомобилей на три категории.
Для правильного использования ш ирины проезжей части авто маг истралей е е пок рытие не должно граничить непосредственно с обочиной. В условиях движения с высокой скоростью съезд колеса автомобиля с основн ого покрытия на обочину из-за разн ости коэффициентов сопротивления качению угрожает оп асностью заноса. Как показывают наблюдения за распределением проездов автомобилей по ширине проезжей части, чем резче различие в прочности и шероховатости покрытия проезжей части и укреплен ной обочины, тем дальше стараются водители вести автомобили от обочины. Поэтому между краем покрытия и обочиной при а вт омагистралях устраивают так называемые « краевые полосы» шириной 0,5 — 0 ,75 м . Иногда и х делают из белого бетона, создавая таким образом хорошо видимую в любое время суток ленту, окаймляющую дорогу и облегчающую вождение автомоби ля. Гораздо чаще, однако, краевую полосу создают, уширяя покры ти е проезжей части и отделяя используемую ее часть « разг раничительной линией», н анесенной крас кой.
Краевые полосы, использование которых для движения запрещается , я вляются дополнительным резервом ширины проезжей части, позволяя водителям уверенн о вести автомобили у края проезже й час ти, зная, что случайный п ереезд колесом гра ницы покрытия не угрожае т заносом.
В некоторых случаях краевые полосы делают ребристыми, чтобы тряска при непроизвольном съезде колеса с проезжей части привлекала внимание водителя, ослабившего контроль за управлением автомобилем. Такая конструкция краевых полос, примененная, например, на Моско в ской кольцевой дороге, приводит к ухудшению использования ш ирины проезжей части, так как водители держатся при движении ближе к середине проезжей части.
Обочины на автомагистралях обязательно укрепляют. Покрытие на них должно быть беспыльным и неразмокающим в дождливые периоды года, чтобы съезжающие на них автомобили, возвращаясь н а дорогу, н е натаскивали на покрытие грязи, делающей его с кользким. Следует отметить, что съезд автомобилей на обочины автомагистралей разрешается только в случае неисправности.
Обочине придается ширина не менее трех метров, чтобы съехавший на нее автомобиль не влиял на условия движения по дороге. Остановки для отдыха, осмотра окружающего ландшафта разрешаются только на специально оборудованных площадках в стороне от дороги. На автомагистралях с весьма большой интенсивностью движения на обочинах оборудуются специальные « стояночные полосы».
Разделительная полоса, как и следует из ее названия, должна обеспечивать движение встречных потоков автомобилей без взаимных помех, а также устранять психологическое воздействие на водителей проезжающих с большой скоростью встречных ав томо билей. Поэтому ширина разделительной полосы должна быть не меньше зазора безопасности, принимаемого при теоретических расчетах ширины проезжей части по формулам М .С. Замахаева, Д.П. Вели канова или Н.Ф. Хорошилова. Практически ей придают ширину от 3 до 12 м .
Чтобы разделительная полоса, обычно имеющая дерновый покров, н е отражалась на условиях движения, к ак и обочина, между ней и покрытием так же располагают краевую полосу.
На пригородных участках дорог, где опасность неорган и зованных разворотов с переездом через разделительную полосу выше, чем на загородных участках, разделительные полосы устраивают в возвышающихс я бордюрах городского типа, что нес колько лучше организует движение. Однако возвышающийся бордюр во всех случаях должен сочетаться с краевой полосой, так как иначе примыкающая к бордюру полоса покрытия примерно на ширину 2 — 2 ,5 высоты бордюра практически не используется автомобилями.
Чтобы устра н ить ослепление фарами встречных автомобилей на раздели тельной полосе обычн о с ажают к устарник.
Несколько слож н ее, чем н а обычных дорогах, решается на автомагистралях устройство ви ражей. Наличие на них двух проезжих частей и разделительной полосы дает во зможность п рименять отличающиеся друг о т д руга ре шения (рис. 3, а).
1 . Поворот поперечного профиля вокруг в нутренней кромки внутреннего покрыти я (рис. 3 , а ).
Рис. 3 . Конструкция поперечного профиля автом а гистрали при устройстве виража:
1 — п оперечный профиль на прямом участке; 2 — г оризон тальное положение; 3 — п оперечин ы на вираже; 4 — т очки поворота частей п оперечного профиля; 5 — в одосток
Недостаток этого способа заключается в увеличении объемов земляных работ, необходимых для поднятия в нешней проезже й части . Кроме т ого, при в згляде н а к ривую издалека возвышающи йся вираж выглядит как некрасивый бугор.
Р а ци ональная область применения виражей данного типа — дороги, проходящие по косогору, к огд а устройства насыпной части можно избежать путем н ебольшой раздвижки проезжих частей и расположением и х в разных уровнях (ступен чатое расположение проезжих частей).
2 . Поворот обеих проезжих частей около внешней кромки в н утрен ней проезжей части (рис. 3 , б ). В этом случае объем земляных работ много меньше, чем в предыдущем, но бровка внутренней проезже й части понижается.
При пр и ложении дороги в неблагоприятных дорожных условиях, например по заболоченной местности, возвышение бровки может оказаться недостаточным. Поэтому рациональн ой сферой при менения виражей второго типа также я вляются к осог орны е участки.
3 . Повороты обеих проезжих частей около внутренн и х кром ок по крытия (рис. 3 , в ). Внешняя бровка землян ого полотна при это м возвышается на небольшую величину. Однако разделительная полоса приоб ретает обратный поперечный уклон, что создает большие затруднения с организацией отвода воды. Приходится устраивать под разделительной полосой коллектор, в который отводится вода, поступающая через водоприемные решетки. Не гов оря об усложнении конструкции земляного полотна, работа в одоотвода в местностях с частыми зимними оттепелями недостаточно н адежна в связи с возможностью образования наледей в коллекторе и выводных трубах.
Желание упростить строительство и и з бавиться от необ ходимости устройства водоотводных сооружений является основной причиной отказа от виражей на кривых больших радиусов.
С точки зрения удобства и безопасности движе н ия вираж с уклоном, не превышающим нормального поперечного уклона проезжей части, всегда является целесообразным.
Вираж по типу рис. 3, в устраивают при равнинном рельефе.
Продольный профил ь автомаги стралей в связи с большими радиусами выпуклых и вогнутых кривых практически состоит из сопрягающихся между собой кривых. Он значительно отличае тся от продольного профиля дорог низших техн ических категорий, который чаще всего состоит из прямых участков, сопрягаю щихся между собой короткими вертикальными к ри выми .
В связи с указанной особенностью продольного профиля автомагистралей становится неприемлемой обычная методика тяговых расчетов по динамическим хара к теристикам, когда при постоянной величине уклона определяется развиваемое ускорение или, ис ходя из движения с постоянной скоростью, определяется допустимый продольный уклон.
При дв и жении по к риволинейному продольному профилю величина продольного уклона, измеряемого по касательной к кривой, неоднократно измен яется. Движение с постоянной с коростью невозможно, ускорение автомобиля непрерывно изменяется и в расчеты необходимо вводить инерционн ые силы.
Методика определения скоростей движения автомобил е й по криволи нейному продольному профилю разработана канд. техн. наук А.Е. Б ельским и К .А. Х авк ины м.
Идея их выводов заключается в следующем.
Рассмотрим криволинейный в продольном профиле участок дороги (рис . 4).
Рис. 4 . Схема к выводу уравнения движения автомобиля по вертикальной кривой.
Вписанная кривая имеет уравнение y = f ( s ) . Как изв е стно, она может быть круговой к ривой, квадратной параболой, а для вогнутых кривых — цепной линией (предложение Д.А. Вули са).
Расположим ос и координат так, чтобы одной из ни х являлась хорда OB , стяг и вающая к ривую, а другой — перп ендикуляр, восста вленный к началу хор ды .
Уклон дороги некоторой промежуточной точки вертикальной кривой A в связи с малостью углов α и β может быть принят равным углу в радианах, образуемому касательной и горизон т альной линией.
где α — угол наклона хорды к горизонтали;
— угол на к лона касательной к хорде, меняющийся по длине кривой.
Согласно рис. 4 внешний угол перелома продольного профиля
а угол наклона хорды к горизонтали
Отсюда уравнение динамической ха ра ктеристики
примет в случае движения по криволинейному продольному профилю (для случая дв и жения на подъем) в ид:
где PP — сила тяг и ведущих колес;
PW — с опрот ивление воздуха движению автомобиля;
G — вес автомобиля;
f — с опротивлен ие дви жению;
j — относительное дв и жение;
v — переменная скорость движения;
δ — к оэффициент влияния вращающихся масс.
А.Е. Бельский принял вертикальную кривую описанной по дуге окружности, К.А. Хав к ин — по квадратной параболе, имеющей уравнение
где s — абсцисса кривой, которую без существенных погрешностей можно принять равной пути, пройденном у автомобилем по вертикальной кривой;
R — радиус вертикальной кривой .
Величину динамического фактора , зависящую от скорости движения, К.А. Хавкин выражает эмпирической зависимостью
заменяя исполь з уемые при расчетах правые части кривых графиков динамичес ких характеристик параболами.
Здесь a и b — п ара метры, харак теризующие зависимости силы тяги от скорости движен ия на разных передачах.
З н ачения коэ ффициентов a и b для наиболее характерных советских автомобилей при разных степенях открытия дросселя приведены в табл. 1 .
Источник: znaytovar.ru
Проблемы проектирования автомагистралей и пути их решения Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»
Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Величко Г. В.
State-of-the-art problems of the motorway automated design are considered. The need of development of a theory and practice of design of the highways of different categories (according to uniform methodology) and simultaneous development of new software for systems of automated design are proved. For understanding the essence of new decisions the novel notions are proposed and clarified: monoroute and polyroute objects.
Текст научной работы на тему «Проблемы проектирования автомагистралей и пути их решения»
ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМАГИСТРАЛЕЙ И
ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ
Г.В. Величко, академик ТАУ, СП “Кредо-Диалог”, г. Минск
Аннотация. Рассмотрены современные проблемы автоматизированного проектирования автомагистралей. Доказана необходимость развития теории и практики проектирования дорог всех категорий (по единой методологии) и одновременной разработки нового программного обеспечения для систем автоматизированного проектирования. Для раскрытия сути новых решений введены и разъяснены новые понятия: МОНОТРАССОВЫЙ и ПОЛИТРАССОВЫЙобъект.
Ключевые слова: методология проектирования, автомагистрали, автоматизированное проектирование, монотрасса, политрасса.
Проблемы методологии проектирования автомагистралей. Существующая методология изысканий и проектирования нового строительства и реконструкции автомобильных дорог не выделяет методов и технологий отдельно для дорог низких категорий и отдельно для автомагистралей. Такого разделения нет даже в нормативно-справочной базе дорожной отрасли, особенно в части ГОСТов на оформление проектно-сметной документации. Поэтому и в основной массе программных продуктов, ориентированных на реализацию этих технологий также не наблюдается каких-либо существенных различий. В самой распространенной и эффективной концепции параметрического проектирования автомобильных дорог и других линейных объектов, а именно в концепции «ось-поперечник», методы проектирования дорог низких категорий и автомагистралей отличаются в основном на уровне вариации конструкции поперечников и методов проектирования виражей. А основной структурообразующий элемент дороги
— пространственную ось — для автомагистралей проектируют так же, как и для дорог низких категорий. Такая общность методологии и упрощенный подход к конструированию в системах автоматизированного проектирования автомобильных дорог высших категорий оказываются несостоятельными в тех случаях, когда возникает потребность:
— в реконструкции или комплексном ремонте автомагистрали как единого объекта, а не каждой из ее полос в отдельности;
— в стадийном повышении категории существующих дорог и при проектировании строитель-
ства автомагистрали путем устройства новой полосы движения противоположного направления;
— в достаточном, детальном и метрически корректном описании не только общих параметров плана, продольного профиля и типовых поперечников. Например, поперечного сечения проектируемых автомагистралей по ломаной линии или под непрямым углом;
— в подробном описании элементов водоотвода не только левого или правого кюветов, но также и по разделительной полосе автомагистралей;
— детального описания проектных решений по вертикальной планировке, отгонам виражей и уширений на каждой из полос движения и т.д.
Цель и постановка задачи
Проблема незавершенности проектного решения и перекладывания несовершенных решений на этап строительства. Без разрешения в системах автоматизированного проектирования автомобильных дорог вопросов, подобных вышеуказанным, на исполнителей работ, строителей, перекладывается основной объем задач, часто требующих для своего решения:
— существенно усложненной в полевых условиях «детализации» проекта, например, в части интерполяции или восстановления параметров поперечного профиля на произвольном пикете;
— опоры на интуицию или чей-либо субъективный опыт, например, машиниста или оператора дорожно-строительных машин, что далеко не всегда гарантирует рациональность и оптимальность решений. Для строящихся и реконструируемых дорог и автомагистралей такой подход не всегда способствует оптимальному решению таких задач, как:
обеспечение ровности проезжей части и надежного поверхностного водоотвода на сложных участках трассы, в местах примыканий и ответвлений на съездах, на виражах;
— обеспечение оптимального водно-теплового режима тела насыпи и дорожной одежды, существенно зависящего от проектных решений по водоотводу;
— рациональное распределение ресурсов и детализации картограмм фрезерования и выравнивания покрытий;
— детальная разбивка оси и других структурообразующих линий дороги на разных этапах ее строительства.
Проблема проектирования автомагистралей в стесненных условиях. В стесненных условиях пересеченной местности необходимо существенное развитие трассы, укладки трасс и «ступенчатых» поперечников на косогорах. Сложны конструкции достраивания или пристраивания новой полосы движения к существующей дороге, требующие индивидуальных решений по плану, продольному и поперечному профилю для каждого из направлений, т.е. при раздельном трассировании. В этих случаях упрощенное описание автомагистрали, предусматривающее структурирование данных ее модели по принципу — одна ось и поперечники, вообще оказывается неработоспособным и приводит к таким противоречиям, которые выражаются:
— в существенном отличии в пикетаже разных направлений, приводящем к неоднозначностям в адресации дороги в пикетах и к существенным погрешностям в оценке объемов работ;
— в большой вероятности несоблюдения нормативных требований в геометрических параметрах каждой из полос направлений;
— в невозможности задавать и согласовывать разности высот продольных профилей, в том числе и для устранения или устройства вертикальных смещений поперечных профилей полос разных направлений;
— в неопределенности интерполяции геометрических параметров нормальных разрезов для неэквидистантных полос движения; при этом размеры по ширине проезжей части и ее уклоны будут интерполироваться из модели не в соответствии с принятыми нормативами, а с учетом тригонометрических поправок за счет сечений под углом и т.д.;
— в отсутствии возможности достижения взаимной однозначности в поперечниках, построенных по нормали к соответствующим осям неэквидистантных полос движения разных направлений;
— в отсутствии возможности корректного описания конструкции земляного полотна, дорожной
одежды и дренажа на сложных участках раздельного трассирования в плане или в продольном профиле для каждой из полос автомагистрали, формально находящихся в рамках единого земляного полотна.
Проблема согласованности проектных решений с возможностями современной дорожно-
строительной техники. В современных и прогнозируемых условиях производства работ возникает (или становится все более актуальной) настоятельная необходимость точного и адекватного цифрового или математически корректного детального описания строящихся объектов и всех его компонентов, многократно востребованных на разных этапах строительства. Объективными предпосылками к этому служат те положительные тенденции в совершенствовании технологий производства работ, которые происходят, в том числе, и за счет:
— использования все более совершенных и более точных дорожно-строительных машин и механизмов;
— применения современных геодезических средств управления и контроля производимых работ, основанного на лазерных и вР8-технологиях;
— все более развивающейся компьютеризации и информатизации производственных процессов; налаживания электронного обмена данными, в том числе и корректировки проектных решений в реальном времени, непосредственно в процессе производства работ.
Проблема единой программы для проектирования дорог всех типов и категорий, включая автомагистрали. Очевидно, что устранение указанных недостатков совершенствованием структур данных, методов изысканий и проектирования автомагистралей должно быть в максимальной степени обоснованным и эффективным и не приводить к существенным отличиям от традиционных методов проектирования автомобильных дорог низких категорий. Должна быть обеспечена преемственность методов и навыков, а также универсальность общих инструментов, используемых как при проектировании обычных дорог, так и при проектировании автомагистралей. Тем самым будет минимизирована «ломка» традиционных технологий и приобретенных навыков автоматизированного проектирования автомобильных дорог.
Анализ изложенных выше проблем обосновывает необходимость развития теории и практики проектирования дорог всех категорий (по единой методологии) и одновременной разработки нового программного обеспечения для проектирова-
ния автомобильных дорог. Для раскрытия сути этих новых решений необходимо введение новых понятий: монотрассовый и политрассовый
Монотрассовый объект — это такой линейный объект, вся элементы конструкции которого привязаны к одной пространственной оси (трассе). В соответствии с этим критерием, все обычные дороги 2-5 технических категорий могут быть описаны или определены в системе проектирования как монотрассовые объекты. Для таких объектов наиболее применима по критерию эффективности, простоты и надежности концепция ось-поперечник.
Политрассовый объект — это такой линейный объект, в состав которого входит два монотрассо-вых объекта, объединенных в единый объект и согласуемых между собой посредством главной трассы.
Главная трасса — это 2D или 3D ось, являющаяся геометрической и семантической основой полит-рассового объекта. Эта трасса несет или содержит в себе основные геометрические параметры по-литрассового объекта, общий метрически корректный и рубленый пикетаж, привязку искусственных сооружений, общие параметры единого земляного полотна и прочие данные. Эта трасса также выполняет функции, необходимые для взаимной и однозначной плановой и высотной связи монотрассовых объектов, входящих в состав по-литрассового объекта. Поэтому такую главную трассу можно назвать еще и связующей трассой.
Типичным представителем политрассового объекта служит автомобильная дорога первой категории. Для конструктивного описания автомагистрали, как политрассового объекта, достаточно главной трассы и двух, располагаемых слева и справа, осей, представляющих параметрические модели двух монотрассовых объектов, т.е. моделей полос движения в прямом и обратном направлении. При таком подходе в максимальной степени используется функциональность компонентов проектирования в системе CREDO обычных, автономных, ни с чем не связанных моно-трассовых объектов, т. е. дорог 2-5 технических категорий. Это обеспечивает преемственность методов и повторное использование готовых кодов и алгоритмов. При этом необходимо учитывать только то, что в отличие от алгоритмов установления и определения проектных параметров и характеристик автономного монотрассового объекта, алгоритмы установления и определения его проектных параметров в составе политрассового объекта должны предусматривать учет параметров и конструкцию контактирующего или взаимодействующего с ним другого монотрассового объекта. Информация о необходимости и месте взаимодействия каждого из монотрассовых объ-
ектов друг с другом должна быть определена в главной, связующей трассе.
Практическая реализация такого подхода в системе CREDO дороги 1.0 возможна только благодаря наличию в платформе CREDO III ряда эксклюзивных (исключительных) математических решений, а также при учете и соблюдении в дальнейшей разработке следующих ограничений:
1. Очевидно, что политрассовый объект не может существовать без какой-либо одной из составляющих его трасс. С учетом этого обстоятельства, в системе CREDO дороги 1.0, предусматривается два метода проектирования таких объектов. Первый из них предусматривает создание главной трассы, с автоматическим созданием эквидистантных к ней осей двух монотрассовых объектов. Второй метод предусматривает раздельное трассирование каждой из осей, с последующим объединением их в единый политрассвый объект.
2. Независимо от метода создания предусматривается возможность последующего индивидуального редактирования каждой из трасс. При этом должен быть обеспечен контроль наличия и однозначности решения задачи поиска на каждой из трасс соответствующих друг другу пикетов.
Эти задачи решаются также и для всех типов трасс, сконструированных из базовых геометрических примитивов платформы CREDO III:
— отрезков прямых линий;
— полных и неполных дуг клотоид;
— дуг составных кривых второго порядка гладко -сти на основе составных кубических В-сплайнов, т.н. G2 гладко-сопрягающих кривых;
— эквидистант этих кривых и их отрезков;
— скомпонованных из сопряжений этих элементов полилиний, как основы функциональных элементов моно- и политрассовых объектов — 2D и 3D осей (трасс), структурных и других линий. Отработка компонентов такой технологии проектирования дорог первых категорий осуществляется параллельно с реализацией методов проектирования дорог низких категорий, загородных и городских дорог. Также как и по параметрическим моделям монотрассовых объектов, по результатам проектирования политрассовых объектов создаются 3D модели автомагистралей.
Источник: cyberleninka.ru