Автомобильные дороги и городские улицы 5

i) должны назначаться с учетом динамических особенностей движения автомобиля по

дороге. Только в этом случае может быть обеспечена минимальная себестоимость перевозок, безопасность и комфорт движения автомобилей по дороге.

плоскость называют трассой.
Трасса состоит из прямых участков и кривых –

круговых или переменного радиуса.
Изменение направления трассы определяется углом поворота, который измеряется между продолжением старого направления и новым направлением.
Прямой участок трассы характеризуется длиной и направлением – азимутом или румбом.
Для обеспечения пространственной плавности дорог между прямыми и криволинейными участками должны быть определенные соответствия.
Длина прямых вставок между кривыми, направленными в одну сторону, не должно быть меньше 300–400 м, между обратными кривыми – короче 200 м.
Для обеспечения равномерного режима движения по дороге радиусы смежных кривых не должны отличаться более чем в 1,3–2 раза.

по формулам:









Д = 2Т – К

где Т – тангенс;

К – длина круговой кривой;
Б – биссектриса;
Д – домер.

при движении на кривой действуют две силы: вес автомобиля G,

направленный вертикально и центробежная сила С, направленная горизонтально во внешнюю сторону кривой.
 
 

Силы, действующие на автомобиль при движении по кривой в плане

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОГИ В ПЛАНЕ

проекций сил на направление поперечного уклона:
Y=C

Составляющая веса автомобиля на

направление поперечного уклона при двухскатном поперечном профиле действует внутрь кривой при движении автомобиля по внутренней полосе и во внешнюю сторону – при движении автомобиля по внешней полосе.
Подставляя в формулу выражение для центробежной силы, и принимая, вследствие малости угла наклона поверхности дороги к горизонту cosα ≈ 1, sinα ≈ tgα = i, получим выражение для поперечной силы

где

– масса автомобиля.

Y= C

равна
решим полученное уравнение относительно радиуса кривой
Знак «+» в формуле относится

к внутренней полосе движения, «–» – к внешней полосе движения.
Отношение поперечной силы к весу автомобиля называют коэффициент поперечной силы

, тогда

нормируют величину из условий обеспечения:

•устойчивости автомобиля против опрокидывания;

•устойчивости против

бокового скольжения (заноса вбок);

•удобства (комфортабельности) езды для водителей и пассажиров;

•экономичности эксплуатации автомобиля.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОГИ В ПЛАНЕ

когда момент поперечной силы относительно центра отпечатка внешних колес меньше

соответствующего момента составляющей веса автомобиля на плоскость, перпендикулярную движению
 

где h – расстояние от поверхности дороги до центра тяжести автомобиля;
b – расстояние между колесами.
Принимая cos α ≈ 1, разделив правую и левую часть на вес автомобиля G, получим:

 

В современных автомобилях всех как правило отношение больше 0,7. Следовательно, из условия обеспечения автомобиля против опрокидывания коэффициент поперечной силы не должен превышать 0,6–0,7.

в плане
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОГИ В ПЛАНЕ

скольжения обеспечивается за счет сцепления шин с поверхностью покрытия. Занос

произойдет, если поперечная сила будет больше силы сопротивления автомобиля боковому сдвигу по покрытию.
При движении автомобиля в плоскости касания шин ведущих колес с покрытием действуют две взаимно перпендикулярные силы: сила тяги Рр (или тормозная сила Рт) и поперечная сила Y.
Равнодействующая этих сил Q направлена под углом к траектории движения
 

Для устойчивого движения автомобиля необходимо выполнение условия

φGсц,

где Gсц – вес автомобиля, приходящийся на ведущие колеса автомобиля.

движении по криволинейной траектории

силами:
Рк ≤ Gсцφ1,
Y ≤ Gсцφ2,
где φ1, φ2, – коэффициенты сцепления

в продольном и поперечном направлениях.

Чем большая доля от общего коэффициента сцепления расходуется на сопротивление боковому скольжению на кривой в плане, тем меньшая доля сцепления может быть.
По предложению д-р техн. наук А.В. Макарова принимают:
φ2 = 0,6φ, φ1 = 0,8φ.

Откуда

коэффициент поперечной силы не должен превышать коэффициента поперечного сцепления.

Общий коэффициент сцепления:

толчок, наклоняя его в бок. При значительных значениях коэффициента поперечной

силы μ движение по кривой становится неприятным для пассажира, и управление автомобилем затрудняется.
Опыты, проведенные в МАДИ, показали, что при:

μ = 0,05 – кривая не ощущается;

μ = 0,10 – кривая ощущается слабо;

μ = 0,15 – кривая ощущается, но не вызывает существенных неудобств у пассажиров;

μ = 0,20 – поворот кажется опасным.
 

вызывает дополнительную деформацию шин за счет движения колеса под углом

δк к направлению движения.
 

 

Боковой увод колеса: а) – движение при отсутствии боковой силы;
б – движение при наличии боковой силы; δ – угол бокового увода.
При этом возрастает также расход топлива и усложняется управление автомобилем. Исследования показали, что при угле бокового увода δ = 1° расход топлива увеличивается на 15 %, а износ шин возрастает в 1,5–2 раза. Для того чтобы эти явления не были причинами существенного увеличения себестоимости перевозок должно соблюдаться условие

следует при назначении минимальных радиусов кривых в плане принимать μ

= 0,05÷0,10.
В этом случае:
- движение по кривой мало отличается от движения на прямом участке,
- обеспечивается устойчивость против заноса на скользкой дороге при низком значении коэффициента сцепления φ.
При больших значениях μ для обеспечения безопасности движения на кривой устраиваются дополнительные мероприятия:
- переходные кривые,
- и виражи.

поперечной силы рекомендуется принимать μ = φ2 = 0,15, что

обеспечивает безопасность движения при скоростях порядка 60 км/ч.
Предельно допустимые значения коэффициента поперечной силы μ в зависимости от состояния покрытия

следует трассировать дорогу с радиусами более 3000 м, причем тем

большими, чем меньше угол поворота.
Условия движения автомобиля по кривым радиуса R ≥ 3000 м не отличается от условий движения по прямым участкам.
Радиусы порядка 3000–2000 м обеспечивают хорошие условия движения скорости с учетом перспективного развития транспортных средств.
Радиусы от 2000 до 600 м удовлетворительны для современного движения, но требуют устройства дополнительных мероприятий для повышения устойчивости автомобиля: переходных кривых и виража.
Радиусы от 600 до 200 м допустимы на дорогах только II – III категорий в сложных условиях.
Радиусы менее 250–200 м применимы в исключительных случаях в пересеченной и горной местности.

внешней полосе движения снижается, так как составляющая веса автомобиля, параллельно

поперечному уклону дороги складывается с соответствующей проекцией центробежной силы. Для улучшения условий движения на внешней полосе проезжей части, ей придается, как и внутренней стороне, уклон в сторону к центру кривой.
Односкатный поперечный профиль с уклоном проезжей части к центру кривой называют виражом. Вираж повышает безопасность движения на кривых малого радиуса.
Вираж оказывает и чисто психологическое значение на водителей, непроизвольно снижающих скорость на кривых с радиусами 600 м и более, хотя по расчетам в пределах таких кривых возможно движение с расчетными скоростями.
По СНиП вираж устраивают на кривых с R < 3000 м на дорогах I категории и R < 2000 м для дорог остальных категорий.

уклон виража
или
при подстановке V в км/ч.
Если уклон виража по расчету

окажется меньше поперечного уклона проезжей части двухскатного профиля или отрицательным, вираж можно не устраивать. Однако в целях повышения безопасности движения, учитывая психологическое воздействие виража на водителя, целесообразно вираж устроить с уклоном, равным уклону двухскатного профиля или рекомендованным для данного радиуса СНиП.

величина iв, вычисленная по формуле, может быть значительной.
Максимальную величину

уклона виража ограничивают из условия предотвращения сползания (скольжения) автомобиля по поверхности дороги движущегося с малыми скоростями или при вынужденной остановке в пределах виража.
Для обеспечения устойчивости автомобиля против бокового скольжения при скользком и грязном покрытии уклон виража должен быть менее φ2 = 0,05–0,1.
Таким образом, если уклон виража, вычисленный по формуле, больше чем уклон виража, принимаемый для данного радиуса по СНиП , то его принимают равным большему значению, из рекомендованных для этого радиуса СНиПом.
По СНиП) максимальные значения уклона виража приняты:
- в районах с частыми гололедами - 40 ‰,
- в районах без гололеда до - 60 ‰.
Максимальные значения косого уклона ik не должны превышать 100 ‰.
 
 

пределах участка, называемого отгоном виража. Отгоны виража размещают по обе

стороны от круговой кривой.
Вращение поперечного профиля в пределах отгона виража возможно двумя способами:
вокруг оси дороги;
вокруг внутренней кромки проезжей части.
Длину отгона виража – участка перехода от двухскатного поперечного профиля к односкатному определяют по формулам:
при вращении вокруг оси дороги

или при вращении вокруг внутренней кромки

где В – ширина проезжей части с учетом кромочных полос.

а)2,
 
где в – ширина полосы движения, м;
а

– ширина краевой полосы у обочины, м;
iдоп – дополнительный к продольному уклону дороги уклон внешней кромки проезжей части на участке отгона виража, который по СНиП не должен превышать для дорог I и II категорий 5 ‰, для других категорий – 10 ‰

увеличивают длину переходной кривой.

Схема к определению длины отгона виража

Участок отгона виража совмещается с переходной кривой, поэтому, если вычисленная длина отгона виража окажется меньше длины переходной кривой, то ее длина принимается равной длине переходной кривой, то есть если

>

10 м от начала отгона внешней обочине придают уклон внешней

полосы движения проезжей части. Уклон внутренней обочины сохраняется таким как в пределах двускатного профиля до тех пор, пока выполняется условие
2. На участках, где iв ≤ iп вращение производят внешней полосы движения и внешней обочины вокруг оси дороги. Вращение наружной кромки проезжей части производят с постоянным дополнительным уклоном iдоп (рис. 3.9), принимаемым из условия стока воды в продольном направлении не менее 3 ‰.
Соответственно, длина участка отгона, в пределах которой происходит вращение только внешней полосы движения
 

3. На участке, где уклон отгона виража больше уклона двухскатного профиля

вращение производится всей проезжей части и внешней обочины вокруг оси дороги или вокруг внутренней кромки проезжей части.

разбивки отгона виража на автомобильной дороге III категории

отвод поверхностной воды, который будет проходить по одному лотку. При

большой ширине проезжей части (более 12–15 м) по всей ширине проезжей части будет течь поверхностная вода, поступающая с верховой части улицы. Если в центре проезжей части расположены трамвайные пути, то устройство виража вообще недопустимо. Чтобы избежать устройства виража, трассирование магистральных улиц должно выполняться радиусами, не менее 1200 м.
 

криволинейному участку дороги он занимает полосу проезжей части по ширине

большую, чем требуется в соответствии с его габаритами в плане. Для того чтобы обеспечить условия движения встречных автомобилей такие же, как на прямолинейном участке, необходимо уширить проезжую часть. 

Из подобия треугольников АВС и ВСD находим что

или

где l – база автомобиля, м.

Пренебрегая в скобках величиной АС, малой, по сравнению с 2R, получаем, что необходимое уширение одной полосы движения
 

Расчетная схема определения уширения на кривой

средней траектории при высоких скоростях движения.
Уширение полосы движения с учетом

скорости движения рекомендуют определять по эмпирической формуле 

Величина уширения зависит от габаритов автомобиля. При проектировании дороги для движения автопоездов уширение при одних и тех же радиусах кривых требуется значительно большее.
По СНиП уширение проезжей части на дорогах с двухполосной проезжей частью предусматривают при R ≤ 1000 м.
Проезжую часть на кривых в плане уширяют с внутренней стороны за счет обочины, при этом оставшаяся ширина обочины не должна быть меньше 1,5 м для дорог I – II категорий и 1 м – на дорогах остальных категорий.

называют отводом уширения. Отвод уширения, так же, как и отгон

виража, располагается в пределах переходной кривой. При этом длина их принимается по большему значению, полученному по расчету.
В пределах круговой кривой уширение имеет постоянную величину.  

Уширение проезжей части в городских условиях также производят при радиусах менее 750 м за счет полос озеленения.
Если по оси проезжей части улицы проложены пути трамвая, то уширение следует делать с каждой стороны трамвайных путей.

План закругления