АВТОМОБИЛЬНАЯ ДОРОГА - комплекс инженерных сооружений, предназначенный для обеспечения удобного, непрерывного и безопасного движения автомобилей, а также других видов колёсного транспорта. Для движения автомобилей первоначально использовались существовавшие гужевые дороги; с ростом интенсивности движения с 1920-х годов началось строительство автомобильных дорог с асфальтовым покрытием. С ростом скоростей и грузоподъёмности автомобилей увеличились требования к прочности дорожных конструкций, их ровности для обеспечения плавности хода. При строительстве дорог начали соблюдать принципы ландшафтной архитектуры - гармоничное сочетание дороги с окружающим ландшафтом, вписывание дороги в рельеф местности, а также декоративное озеленение. По мере увеличения интенсивности движения элементы трассы автомобильных дорог стали проектировать с таким расчётом, чтобы не только обеспечить устойчивость автомобилей, но и создать у водителей оптимальную нервно-эмоциональную напряжённость, обеспечивающую их внимательность и длительную работоспособность.
Автомобильные дороги разделяют по административной принадлежности (федеральные, территориальные, ведомственные, частные); по доступу на них (общего пользования, платные); по функциональному назначению (международные, межгосударственные, магистральные, региональные, местные) и др. На автомобильных дорогах общего пользования доступ автомобилей не ограничен, на платных установлена плата, взимаемая с каждого автомобиля. Автомобильные дороги, соединяющие относительно удалённые друг от друга важные в экономическом и стратегическом отношении районы и пункты и обеспечивающие скоростное движение, называются магистральными (смотри Автомагистраль).
Применяемая в различных странах классификация автомобильных дорог определяется национальными традициями, политическими и социально-культурными особенностями, а также уровнем экономического развития и технического прогресса. В большинстве стран автомобильные дороги подразделяют на 5 категорий в соответствии с расчётной интенсивностью движения. Чем она выше, тем выше категория дороги и её технические характеристики, в первую очередь расчётная скорость движения (скорость одиночного автомобиля при благоприятных условиях погоды, сухой и чистой проезжей части). Например, в Российской Федерации для автомобильных дорог 1-й категории расчётная скорость движения составляет 150 км/ч, для 5-й категории - 60 км/ч. В конце 20 века появилась тенденция к уменьшению максимальной расчётной скорости, которая связана с движением плотных транспортных потоков, когда водители не в состоянии реализовать высокие скоростные характеристики автомобилей.
Основные элементы, определяющие поперечный профиль двухполосной автомобильной дороги без разделительной полосы на проезжей части: земляное полотно (служит для размещения проезжей части автомобильной дороги и является грунтовым основанием для дорожной одежды), проезжая часть, обочины для временной остановки автомобилей; боковые канавы (кюветы) для отвода поверхностной воды от земляного полотна; обрезы дорожной полосы для размещения земляного полотна, пешеходных и велосипедных дорожек, зелёных насаждений, шумозащитных сооружений, линий связи, линейных зданий эксплуатационных служб и так далее. Расстояние между бровками условно называют шириной земляного полотна. В пределах проезжей части устраивают дорожную одежду с верхним слоем, называемым покрытием. Для быстрого отвода воды с проезжей части покрытию придают поперечный уклон в сторону от оси автомобильной дороги. На поворотах с малыми радиусами сооружают виражи (односкатные уклоны покрытия к центру кривой). Для лучшей видимости границ проезжей части и укрепления краёв покрытия устраивают краевые полосы, которые имеют ту же конструкцию дорожной одежды, что и проезжая часть, и выделяются линией разметки. В местах прохода автомобильной дороги через водотоки, овраги, долины, ущелья, а также в местах пересечения её с другими путями сообщения строят искусственные сооружения - мосты, водопропускные трубы, путепроводы, виадуки, эстакады, тоннели и др.
Для обеспечения безопасности движения на автомобильных дорогах применяют дорожные знаки и указатели, светофоры, ограждения, разметку, на автомобильных дорогах с высокой интенсивностью движения устанавливаются осветительные приборы и др.
Основные направления технического прогресса в строительстве автомобильных дорог: повышение транспортно-эксплуатационных качеств дорожных покрытий, внедрение более совершенных технологий строительства, повышение безопасности движения и защита окружающей среды, повышение надёжности сооружений на автомобильных дорогах, повышение уровня обслуживания проезжающих.
Лит.: Бабков В. Ф. Автомобильные дороги. М., 1983.
П. И. Поспелов, Е. М. Лобанов.
Добрый день, уважаемый читатель.
В этой статье речь пойдет о важных изменениях, внесенных в Федеральный закон " " с 4 июля 2016 года.
В указанный нормативный документ добавлено новое понятие "аварийно-опасный участок дороги". Сразу же хочу отметить, что данное понятие напрямую водителей транспортных средств не затрагивает. Тем не менее изменения закона должны оказать значительное влияние на снижение количества дорожно-транспортных происшествий.
Рассмотрим нововведения подробнее.
Аварийно-опасный участок дороги
аварийно-опасный участок дороги (место концентрации дорожно-транспортных происшествий) - участок дороги, улицы, не превышающий 1000 метров вне населенного пункта или 200 метров в населенном пункте, либо пересечение дорог, улиц, где в течение отчетного года произошло три и более дорожно-транспортных происшествия одного вида или пять и более дорожно-транспортных происшествий независимо от их вида, в результате которых погибли или были ранены люди.
Итак, под аварийно опасным участком понимается участок дороги, на котором произошло большое количество ДТП в течение года. При этом возможны следующие варианты:
1. Три и более ДТП одного вида. Например, ДТП на неравнозначном перекрестке, где один из автомобилей выезжает со второстепенной дороги.
2. Пять и более ДТП, в результате которых погибли или ранены люди. В данном случае ДТП могут быть самыми разными.
При этом длина аварийно-опасного участка в населенном пункте не превышает 200 метров, вне населенного пункта - 1000 метров. Т.е. речь идет о довольно небольших участках, где часто происходят аварии.
Для чего введено понятие аварийно-опасного участка дороги?
Кроме введения самого понятия, представленного выше, в закон "О безопасности дорожного движения" добавлены еще несколько изменений. Все они похожи друг на друга с той лишь разницей, что относятся к органам власти разного уровня. Дополнения имеют следующий вид:
К полномочиям органов... относятся:
...
ежегодное (до 1 июля года, следующего за отчетным) утверждение перечней аварийно-опасных участков дорог и разработка первоочередных мер, направленных на устранение причин и условий совершения дорожно-транспортных происшествий.
Таким образом, теперь органы власти различных уровней должны ежегодно заниматься выявлением аварийно-опасных участков дорог и разрабатывать меры устранения аварийности. На практике это означает, что улучшения будут затрагивать именно те участки дорог, где это требуется в наибольшей степени.
Отмечу, что аварийно-опасных мест, где сконцентрировано большое количество ДТП, в каждом регионе предостаточно. Например, довольно часто ДТП, связанные с выездом на встречную полосу, происходят в одних и тех же местах. Причем устранить такие ДТП достаточно просто. Нужно выявить аварийно-опасный участок и установить на нем рельс безопасности, разделяющий потоки противоположных направлений.
Остается надеяться, что если органы власти вплотную займутся аварийно-опасными участками, то количество ДТП с жертвами удастся сократить.
Удачи на дорогах!
Изучив данную главу, студент должен:
знать
- положения и теоретические основы проектирования автомобильных дорог;
- нормативные правовые и нормативно-технические документы в области проектирования автомобильных дорог;
- правила проектирования автомобильных дорог и их обустройства;
уметь
- обобщать и систематизировать основные документы, регламентирующие проектирование и функционирование автомобильных дорог;
- решать задачи, связанные с определением параметров автомобильных дорог;
- выбирать наиболее рациональные проектные решения на основе технико-экономического сравнения вариантов;
владеть
- навыками работы с нормативной и научной литературой в области проектирования и функционирования автомобильных дорог;
- навыками решения практических задач по расчету параметров автомобильных дорог.
Классификация автомобильных дорог. Основные элементы автомобильных дорог
Автомобильный транспорт занимает все более значимое место в перевозках грузов и пассажиров. Наблюдается постоянный рост объемов и дальности автомобильных перевозок.
Основными технико-экономическими особенностями автомобильного транспорта являются следующие:
- – высокая подвижность (маневренность, позволяющая быстро сосредоточивать транспортные средства в требуемом количестве, а при необходимости быстро перебрасывать их в другое место);
- – способность принимать грузы и пассажиров непосредственно на месте их формирования без промежуточных погрузочно-разгрузочных операций и пересадки пассажиров и доставлять их к месту назначения "от двери к двери", а значит, и без дополнительных затрат на эти операции;
- – возможность обслуживания отдельных и мелких грузообразующих точек;
- – достаточно высокие скорости.
Автомобилем к дороге предъявляются следующие требования:
- – возможность безопасного движения автомобилей с расчетными скоростями;
- – обеспечение пропуска заданной перспективной интенсивности движения;
- – обеспечение пропуска автомобилей заданной грузоподъемности без накопления пластических деформаций и разрушения дорожной одежды в пределах срока службы покрытия;
- – комфорт движения для водителей и пассажиров;
- – дорога должна гармонично вписываться в пейзаж, просматриваться по ходу движения, не имея провалов, на расстояние не менее расстояния видимости автомобиля;
- – окружающая дорожная обстановка должна нести оптимум информации, не перегружая сознания водителей, но и не давая ему возможности впасть в заторможенное состояние.
В соответствии с Федеральным законом Российской Федерации от 8 ноября 2007 г. № 257-ФЗ "Об автомобильных дорогах и о дорожной деятельности в Российской Федерации и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации" автомобильная дорога – это объект транспортной инфраструктуры, предназначенный для движения транспортных средств и включающий в себя земельные участки в границах полосы отвода автомобильной дороги и расположенные на них или под ними конструктивные элементы (дорожное полотно, дорожное покрытие и подобные элементы) и дорожные сооружения, являющиеся ее технологической частью, – защитные дорожные сооружения, искусственные дорожные сооружения, производственные объекты, элементы обустройства автомобильных дорог.
В зависимости от решаемых задач автомобильные дороги классифицируются:
- – по административному значению;
- – условиям проезда по ним и доступа на них;
- – функциональному назначению;
- – категориям в зависимости от транспортно-эксплуатационных и потребительских характеристик.
В соответствии с Федеральными законами № 257-ФЗ "Об автомобильных дорогах и о дорожной деятельности в Российской Федерации" и Кв 131-ФЗ "Об общих принципах организации местного самоуправления в Российской Федерации" в зависимости от их значения автомобильные дороги разделяются на три группы:
- – федерального значения;
- – регионального или межмуниципального значения;
- – местного значения (автомобильные дороги муниципальных образований), которые, в свою очередь, подразделяются на дороги сельского поселения; дороги городского поселения, в том числе дороги городского округа и дороги внутригородского района.
В зависимости от вида разрешенного использования они делятся на автомобильные дороги общего пользования и автомобильные дороги необщего пользования.
Автомобильные дороги общего пользования предназначены для движения транспортных средств неограниченного круга лиц, т.е. по ним могут передвигаться все участники движения.
Автомобильные дороги необщего пользования находятся в собственности, во владении или в пользовании исполнительных органов государственной власти, местных администраций (исполнительно-распорядительных органов муниципальных образований), физических или юридических лиц и используются ими исключительно для обеспечения собственных нужд либо для государственных или муниципальных нужд.
Автомобильными дорогами общего пользования федерального значения являются автомобильные дороги:
- – соединяющие столицу Российской Федерации – город Москву со столицами сопредельных государств и административными центрами (столицами) субъектов Российской Федерации;
- – включенные в перечень международных автомобильных дорог в соответствии с международными соглашениями Российской Федерации.
К автомобильным дорогам общего пользования федерального значения могут относиться автомобильные дороги:
- 1) соединяющие между собой административные центры (столицы) субъектов Российской Федерации;
- 2) являющиеся подъездными дорогами, соединяющими автомобильные дороги общего пользования федерального значения, и имеющие международное значение крупнейшие транспортные узлы (морские порты, речные порты, аэропорты, железнодорожные станции), а также специальные объекты федерального значения;
- 3) являющиеся подъездными дорогами, соединяющими административные центры субъектов Российской Федерации, не имеющие автомобильных дорог общего пользования, соединяющих соответствующий административный центр субъекта Российской Федерации со столицей Российской Федерации – городом Москвой, и ближайшие морские порты, речные порты, аэропорты, железнодорожные станции.
Перечень автомобильных дорог общего пользования федерального значения утверждается Правительством Российской Федерации.
Высшими исполнительными органами государственной власти субъектов Российской Федерации утверждаются критерии отнесения автомобильных дорог общего пользования к автомобильным дорогам регионального или межмуниципального значения и перечень этих автомобильных дорог. К автомобильным дорогам общего пользования местного значения относятся автомобильные дороги общего пользования, за исключением автомобильных дорог общего пользования федерального, регионального или межмуниципального значения, частных автомобильных дорог.
Автомобильными дорогами местного значения поселения являются автомобильные дороги общего пользования в границах населенных пунктов поселения. Перечень данных дорог может утверждаться органом местного самоуправления поселения.
Автомобильные дороги местного значения муниципального района – автомобильные дороги общего пользования, соединяющие населенные пункты в границах муниципального района. Их перечень может утверждаться органом местного самоуправления муниципального района.
Автомобильными дорогами местного значения городского округа являются автомобильные дороги общего пользования в границах городского округа. Перечень этих дорог может утверждаться органом местного самоуправления городского округа.
К частным автомобильным дорогам общего пользования относятся автомобильные дороги, находящиеся в собственности физических или юридических лиц, не оборудованные устройствами, ограничивающими проезд транспортных средств неограниченного круга лиц. Иные частные автомобильные дороги относятся к частным автомобильным дорогам необщего пользования.
Автомобильные дороги общего пользования в зависимости от условий проезда по ним и доступа на них транспортных средств подразделяются на автомагистрали, скоростные автомобильные дороги и обычные автомобильные дороги.
К автомагистралям относятся автомобильные дороги, которые не предназначены для обслуживания прилегающих территорий. Автомагистрали имеют на всей своей протяженности несколько проезжих частей и центральную разделительную полосу, не предназначенную для дорожного движения, не пересекают на одном уровне иные автомобильные дороги, а также железные дороги, трамвайные пути, велосипедные и пешеходные дорожки. Доступ на автомагистрали возможен только через пересечения на разных уровнях с иными автомобильными дорогами, предусмотренные не чаще чем через каждые 5 км. На проезжей части или проезжих частях автомагистралей запрещены остановки и стоянки транспортных средств. Автомагистрали оборудованы специальными местами отдыха и площадками для стоянки транспортных средств.
Автомобильные дороги, относящиеся к автомагистралям, должны быть специально обозначены в качестве автомагистралей.
Скоростные автомобильные дороги – это дороги, имеющие на всем протяжении многополосную проезжую часть с центральной разделительной полосой и не имеющие пересечений в одном уровне с автомобильными, железными дорогами, трамвайными путями, велосипедными и пешеходными дорожками. Доступ на скоростные дороги возможен через пересечения в разных уровнях и примыкания в одном уровне (без пересечения потоков прямого направления), устроенные не чаще чем через 3 км друг от друга. На проезжей части или проезжих частях скоростных дорог запрещены остановки и стоянки транспортных средств.
Дороги обычного типа – это автомобильные дороги, не отнесенные к автомагистралям и скоростным дорогам. Они могут иметь одну или несколько проезжих частей.
Автомобильные дороги в зависимости от их значения в общей транспортной сети РФ и размеров расчетной интенсивности движения подразделяются на следующие категории (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Классификация автомобильных дорог
Дороги I категории с многоголосной проезжей частью предназначены для скоростных перевозок грузов и пассажиров, связывают основные экономические районы страны и крупнейшие города. Они составляют основу дорожной сети страны – 1,4% от общего протяжения дорог.
Дороги II–III категорий служат для дальних автомобильных сообщений между отдельными субъектами РФ и наиболее загруженных направлений внутри субъектов РФ, составляют 27,6% от общего протяжения дорог.
Категория дороги назначается в зависимости от перспективной (на 20 лет) расчетной интенсивности движения, за которую принимают полученную на основе данных экономических обследований среднегодовую суточную интенсивность движения, суммарную в обоих направлениях, приведенную к легковому автомобилю по формуле
где – интенсивность по видам транспорта; – коэффициенты приведения, определяемые по табл. 3.2.
Таблица 3 .2
Коэффициенты приведения к легковому автомобилю K i
Примечание. Коэффициенты приведения для специальных автомобилей следует принимать как для базовых автомобилей соответствующей грузоподъемности.
За начальный год расчетного периода принимают год завершения разработки проекта дороги.
При определении категории дороги в случаях, когда среднемесячная суточная интенсивность наиболее напряженного в году месяца более чем в 2 раза превышает среднегодовую суточную интенсивность, последнюю при определении категории дороги увеличивают в 1,5 раза.
Число полос движения на дорогах I категории устанавливают в зависимости от интенсивности движения и рельефа местности по табл. 3.3 .
Таблица 3.3
Количество полос движения на дорогах I категории
Вся территория РФ по климатическим характеристикам разделена на пять дорожно-климатических зон (ДКЗ). Границы дорожно-климатических зон приведены в прил. Б "Дорожно-климатическое районирование" СП 34.13330.2012.
Автомобильная дорога представляет комплекс сооружений, включающий собственно автомобильную дорогу, транспортные развязки в одном и разных уровнях, автобусные остановки, площадки для отдыха и стоянки автомобилей, кемпинги и станции технического обслуживания автомобилей. В местах пересечения постоянно или временно действующих водотоков устраивают водопропускные сооружения: трубы, мосты, акведуки. В пересеченной и горной местности устраивают виадуки и тоннели.
Все элементы дороги размещают в пределах полосы местности, которую называют полосой отвода. На поперечном профиле дороги (рис 3 1) могут быть выделены определенные элементы. Полосу поверхности дороги, в пределах которой происходит движение автомобилей, называют проезжей частью.
Рис. 3.1.
1 – земляное полотно; 2 – обочина; 3 – краевая полоса; 4 – проезжая часть; 5 – разделительная полоса; 6 – укрепленная полоса на разделительной полосе
Для обеспечения круглосуточного движения автомобилей в пределах проезжей части устраивают дорожную одежду из материалов повышенной прочности.
Дороги I и при четырех полосах движения II категорий имеют самостоятельные проезжие части для движения в каждом направлении, между которыми для безопасности движения устраивается разделительная полоса.
По обе стороны от проезжей части располагаются обочины , обеспечивающие безопасность движения автомобилей. Обочина состоит из трех участков. 1) непосредственно у проезжей части – укрепленная краевая полоса, на которую возможен наезд автомобилей, имеющая такую же конструкцию дорожной одежды, как и в пределах проезжей части; 2) далее – укрепленная стояночная полоса, предназначенная для кратковременной остановки и стоянки автомобилей; 3) еще далее – неукрепленная часть обочины.
Линии, разделяющие проезжую часть и краевые полосы, называют кромками проезжей части.
Для сглаживания рельефа дорогу сооружают на земляном полотне – насыпи или выемке.
Земляное полотно ограничивают с обеих сторон откосами. Линии, отделяющие обочины от откосов, называют бровками земляного полотна. Расстояния между бровками условно называют шириной земляного полотна.
Крутизну откосов характеризуют коэффициентом заложения откосов, определяемым как отношение высоты откоса к его горизонтальной проекции.
Для обеспечения поверхностного водоотвода дороги, расположенной в невысокой насыпи или выемке, по обе стороны от дороги располагают боковые канавы (кюветы).
В комплекс дороги также входят различные перехватывающие и водоотводящие сооружения: нагорные и водоотводящие канавы.
Зарубежный опыт
В большинстве развитых стран используется несколько видов классификации. Таких классификаций, как правило, четыре: административная, по видам собственности, функциональная и техническая. Каждая из них решает определенные задачи. Административная и по видам собственности применяются для обозначения уровней государственной ответственности, а также способа финансирования дорожных объектов. Для целей проектирования дорог необходимы функциональная и техническая классификации.
В отличие от зарубежных в отечественных нормах проектирования понятие функциональной классификации дорог отсутствует.
Функциональная классификация используется прежде всего для целей транспортного планирования. В основу функциональной классификации положено определение роли (функции), выполняемой дорогой в процессе передвижения по сети. Выделяют четыре основные группы дорог: автомагистрали {freeway ), магистральные (arterial), распределительные (collector ) и местные (local) дороги. Такой подход позволяет создать иерархически построенную дорожную сеть, в которой в зависимости от выполняемой функции определяются и класс, и технические параметры дороги.
Функциональная классификация дорог группирует дороги по характеру предоставляемого обслуживания транспортных связей. В соответствии с функциональной классификацией стандарты и уровни обслуживания варьируются исходя из функции дорог, а интенсивность и состав движения служат для уточнения стандартов для каждого класса. Процесс проектирования при наличии функциональной классификации строится по следующей схеме: определяется функция дороги и соответствующий ей уровень обслуживания: затем для ожидаемой интенсивности движения и состава транспортного потока выбирается наиболее рациональная категория дороги, экономически выгодная расчетная скорость и геометрические параметры, обеспечивающие заданный уровень обслуживания. При этом решаются две задачи – формируется структура дорожной сети и обеспечивается требуемая транспортная связь. Такая схема планирования развития сети и проектирования дорог принята в странах ЕС, США, Канаде.
В странах Западной Европы техническая классификация имеется, но существует не сама по себе, а является частью функциональной классификации. Например, в ФРГ, Италии, Франции одна и та же категория дороги может иметь разные технические параметры в зависимости от ее функции в национальной дорожной сети.
Необходимость применения функциональной классификации отмечается в Сводной резолюции о дорожном движении Европейской экономической комиссии ООН от 14 августа 2009 г. В частности, рекомендуется "на уровне проектирования инфраструктуры установить иерархию дорожной сети с учетом функций, выполняемых каждой дорогой (транзитные перевозки, местные перевозки и т.д,)".
В настоящее время в России ведутся работы по введению функциональной классификации автомобильных дорог.
- СП 34.13330.2012 "Автомобильные дорога". Актуализированная редакция СНиП 2.05.02–85* (утв. приказом Минрегиона России от 30 июня 2012 г. № 266).
- СП 34.13330.2012 "Автомобильные дороги". Актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85*.
Проекцию оси автомобильной дороги на горизонтальную плоскость, с изображением элементов рельефа и ландшафта называют планом трассы (положение оси автомобильной дороги на местности).
Проекция оси автомобильной дороги (по поверхности покрытия проезжей части) на вертикальную плоскость, проходящую через саму ось, называют продольным профилем.
Поперечный уклон – термин, относящийся к поперечному профилю (сечение вертикальной плоскостью, перпендикулярной к оси трассы).
Уклон – отношение превышения к заложению. Безразмерная величина, равная тангенсу угла между наклонным участком и его горизонтальной проекцией. Выражается в промилле ‰ (тысячные).
при малых значениях α
С целью формулирования требований к геометрическим элементам оси автомобильной дороги, рассмотрим силы, действующие на автомобиль, при его ускоренном движении на подъём:
-сопротивление движению на подъём ;
-сопротивление качению (трение качения) ;
-инерция автомобиля ;
-сопротивление воздуха
Движение автомобиля представляется возможным, если выполняется условие тягового баланса:
, где
[H] – тяговое усилие, развиваемое расчётным автомобилем
Приложение 03_02
Сопротивление движению на подъём с уклоном i, определяется работой, совершаемой двигателем для перемещения автомобиля на единицу высоты. Если принять длину участка , а превышение его конечной точки над начальной , то, пренебрегая всеми остальными силами, действующими на автомобиль, работа двигателя будет равна:
[кг] – масса автомобиля;
Отнесём работу двигателя, по перемещению автомобиля на высоту , к длине участка , получим значение силы, необходимое для преодоления уклона i в каждой его точке:
Очевидно, если условие не выполняется, то движение автомобиля становится невозможным. Иначе, пренебрегая всеми другими силами, действующими на автомобиль, можно определить допустимое значение продольного уклона из условия возможности движения расчётного автомобиля:
Разумеется, в случае реальных расчётов необходимо рассматривать совокупность действия всех сил сопротивления. Кроме того, предельные значения, полученные в результате подобного расчёта, не являются удовлетворяющими с точки зрения скоростного режима и комфортности движения. Поэтому необходимо вводить некоторые коэффициенты запаса.
Сопротивление качению вызывается на идеально ровном покрытии затратами энергии на преодоление деформации пневматических шин, а также упругие и пластические деформации дорожной одежды. Логично, что сопротивление качению складывается из соответствующих значений для каждого колеса автомобиля:
, где
[H] – доли силы тяжести, приходящиеся на отдельные колёса;
– соответствующие коэффициенты сопротивления качению
Обычно коэффициент сопротивления качению относят к общему весу автомобиля, то есть, считают, что:
Значения коэффициентов сопротивления качению варьируются в зависимости от материала и состояния поверхности покрытия. Для асфальтобетонных и цементобетонных покрытий f = 0,01 – 0,02; для грунтовой дороги с неровностями f = 0,15. Логично, что коэффициент сопротивления качению, и собственно, само сопротивление качению в реальных условиях является функцией ровности.
Сопротивление инерционных сил будем рассматривать в контексте тягового баланса исключительно как инерцию поступательного движения. Однако не стоит забывать о том, что на криволинейных участках в плане, инерционные силы будут определять уровень безопасности движения, но этот вопрос рассмотрим отдельно. Кроме того, часть мощности двигателя расходуется на преодоление инерции вращающихся частей, что должно быть учтено при оценке реальных динамических характеристик автомобиля. С учётом перечисленных ограничений, сопротивление инерционных сил будет выражаться соотношением:
, где
– относительное ускорение автомобиля;
[м/с2] – поступательное ускорение автомобиля
[кг] – масса автомобиля;
[м/с 2 ] – ускорение свободного падения
Сопротивление воздушной среды вызывается тремя причинами:
-давлением встречного воздуха на переднюю часть автомобиля;
-трением воздуха о боковую поверхность автомобиля;
Затратой мощности на преодоление сопротивления завихрений воздушных струй за автомобилем, вблизи колёс и под кузовом.
Согласно законам аэродинамики, сопротивление воздушной среды будет равным:
, где
– коэффициент сопротивления среды (безразмерная величина, зависящая от очертания и формы тела, а также от гладкости его поверхности);
[кг/м 3 ] – плотность воздуха;
[кг/м 3 ] – коэффициент сопротивления воздуха, определяемый экспериментально;
[м 2 ] – площадь проекции автомобиля на плоскость, перпендикулярную направлению его движения;
[м/с] – относительная скорость движения автомобиля и воздушной среды.
Задавшись характеристиками расчётного автомобиля и значением расчётной скорости можно определить значения допустимых продольных уклонов для определённых условий движения. Необходимо отметить, что значения продольных уклонов автомобильной дороги в числе прочего определяют затраты горючего при движении автомобилей, а следовательно, и транспортную составляющую себестоимости перевозок. Потому назначение продольных уклонов логично рассматривать ещё и в контексте эффективности транспортной работы.
На трудных участках дорог в горной местности длины затяжных участков с уклонами более 60 ‰ ограничивают в зависимости от высоты участка над уровнем моря.
Значения предельно допустимых продольных уклонов определяются значением расчётной скорости, следовательно, при их определении учитывались динамические характеристики расчётного автомобиля (мощность неодинакова при различных передачах и скоростях движения).
Приложение 03_03
"Требования к геометрии автомобильной дороги"
Далее рассмотрим криволинейные участки в продольном профиле и условия движения по ним. В случае движения по выпуклой вертикальной кривой на автомобиль действует сила инерции, направленная от центра кривизны.
При этом вес автомобиля (сила, с которой он воздействует на поверхность покрытия) уменьшается. Пренебрегая, значением угла между векторами центробежной силы и силы тяжести, можно записать, что вес автомобиля изменится (уменьшится) на величину, равную значению центробежной силы:
, где
[м/с] – скорость движения автомобиля;
[м] – радиус вертикальной кривой
В силу уменьшения веса автомобиля, снижается и значение коэффициента сцепления. Коэффициент сцепления: безразмерная величина, равная отношению тягового усилия на ободе ведущего колеса к доле силы тяжести автомобиля, приходящейся на это колесо в момент проскальзывания:
Фактически, коэффициент сцепления характеризует предельное значение тягового усилия, по отношению к силе тяжести, приходящейся на данное колесо. При большем значении тягового усилия связь между поверхностью покрытия и колесом теряется, начинается пробуксовывание. (для а/б покрытий 0,5)
Полагая коэффициент сцепления постоянной величиной, характеризующей только качественное состояние поверхности покрытия проезжей части, очевидно, что максимальное тяговое усилие (по сути характеризующее устойчивость автомобиля) снижается вместе со значением веса автомобиля. Это изменение пропорционально квадрату скорости движения и обратно пропорционально радиусу вертикальной кривой. Поэтому для больших значений расчётной скорости из условия устойчивости автомобиля необходимо вводить большие радиусы вертикальных кривых.
В случае движения автомобиля по вогнутой вертикальной кривой, центробежная сила, напротив, приводит к увеличению его веса. Логично предположить, что в этом случае устойчивость автомобиля повышается (максимально возможное значение тягового усилия возрастает). Но вместе с тем, возрастает и нагрузка на ходовую часть автомобиля. Так, для расчётной скорости 80 км/ч, при движении по вогнутой вертикальной кривой радиусом 1000 м, значение центробежной силы составит:
Приложение 03_04
"Требования к геометрии автомобильной дороги"
Инерционные силы действуют на автомобиль и при его движении на кривой в плане (в горизонтальной плоскости). При определённом сочетании скорости движения и радиуса кривизны возможен занос автомобиля или его опрокидывание. Поэтому для определения минимально допустимого радиуса кривой в плане следует исходить из значения расчётной скорости.
Рассмотрим случай движения автомобиля по участку проезжей части с поперечным уклоном i. Запишем сумму проекций всех сил, действующих на автомобиль, на ось, проходящую через его центр масс и параллельную поверхности покрытия проезжей части:
Раскрывая значение центробежной силы и, учитывая возможность различного направления поперечного уклона, получим:
Для того чтобы получить относительный показатель, характеризующий условия движения на кривой в плане, независящий от массы автомобиля, разделим полученную сумму на значение силы тяжести:
Полученный коэффициент называют коэффициентом поперечной силы. Он показывает, какую долю составляет сумма всех сил, которые стремятся сместить автомобиль с кривой при данных сочетаниях радиуса, скорости движения и поперечного уклона проезжей части по отношению к силе тяжести, действующей на автомобиль. Выразим значение радиуса:
; 
; 
; 
Таким образом, получили выражение для определения допустимого значения радиуса кривой в плане при определённой величине расчётной скорости. Условия движения при этом будут характеризоваться коэффициентом поперечной силы:
-при m < 0,10 – кривая пассажирами не ощущается;
-при m = 0,20 – ощущается и пассажир испытывает неудобства;
-при m = 0,30 – въезд с прямого участка на кривую ощущается как толчок, наклоняющий пассажиров в бок;
-при m > 0,6 – автомобиль может опрокинуться.
Так, для расчетной скорости 150 км/ч, и коэффициенте поперечной силы, равном 0,15 получим минимально допустимое значение радиусов кривых в плане (поперечный уклон равен 0):
Как видно, поперечный уклон проезжей части может как способствовать, так и препятствовать устойчивости автомобилей на кривой. Так, на участках, где по каким-либо причинам затруднительно обеспечить требуемое минимальное допустимое значение радиуса кривой, проезжей части придают определённый поперечный уклон с увеличением высотных отметок от центра кривой. Плавное изменение поперечного уклона на подходах к криволинейному участку называется вираж. Поперечные уклоны проезжей части на виражах варьируются в зависимости от радиусов кривых. Переход от двускатного поперечного профиля к односкатному следует осуществлять на переходных кривых.
В пределах переходных кривых происходит плавное изменение радиуса от ∞ в начале до радиуса основной (круговой кривой) в конце. Переходные кривые с круговой вставкой называют составной кривой. Составные кривые необходимо проектировать при радиусе кривизны менее 3000 м на автомобильных дорогах I технической категории и менее 2000 м для II-V технических категорий. Виды переходных кривых: радиоидальная спираль, лемниската, кубическая парабола, коробовые кривые.
Величина радиуса кривой определяет также расстояние видимости в плане. Таким образом, минимально допустимые радиусы кривых в плане определяются из условия устойчивости автомобиля на кривой и обеспеченности расстояния видимости.
Радиусы смежных кривых в плане не должны отличаться более чем в 1,3 раза (коэффициент безопасности). Не рекомендуется короткая прямая вставка между двумя кривыми в плане, направленными в одну сторону. При длине менее 100 м рекомендуется заменять обе кривые одной, большего радиуса, при длине 100 – 300 м рекомендуется заменять прямую вставку переходной кривой большего параметра.
Помимо криволинейных участков в плане, отдельные требования предъявляются и к прямолинейным участкам. Длину прямых вставок ограничивают в зависимости от технической категории и типа рельефа. Так для автомобильной дороги I технической категории предельная длина прямой в плане составляет в равнинной местности 3500 – 5000 м.
Иными словами нагрузка, как на ходовую часть автомобиля, так и на водителя возрастает почти наполовину. При таких условиях движения изнашивание ходовой части автомобиля заметно возрастёт, комфортность движения ухудшится. Водитель воспринимает подобные дорожные условия как опасные и снижает скорость движения, что приводит к снижению пропускной способности таких участков.
Значения радиусов вертикальных кривых определяют расстояние видимости в продольном профиле. Нормируются отдельно значения расстояний видимости для встречного автомобиля и для остановки. Для соответствующих расчётных скоростей эти расстояния должны обеспечить своевременное восприятие водителем внезапно возникающих препятствий в пределах проезжей части и совершение манёвра с целью избежания ДТП (экстренное торможение или объезд препятствия). Наименьшее расстояние видимости для остановки должно обеспечивать видимость любых предметов, имеющих высоту 0,2 м и более, находящихся на середине полосы движения, с высоты глаз водителя автомобиля 1,2 м от поверхности проезжей части.
Достаточно легко оценить зависимость радиусов вертикальных кривых и расстояний видимости графически. Для этого необходимо через каждую точку продольного профиля, выше линии высотных отметок оси проезжей части (красной линии) провести касательную к линии, отражающей высотные отметки в обоих направлениях от точки обзора. Длина отрезков касательных до точек касания будет отражать соответствующие значения расстояний видимости.
Таким образом, требования к допустимым значениям радиусов вертикальных кривых определяются следующими соображениями:
Автомобили при движении с расчётной скоростью не должны терять управляемость и устойчивость на проезжей части;
Уровень нагрузок, вызванных инерционными силами не должен приводить к ухудшению эмоционального восприятия водителем условий движения и изнашиванию ходовой части автомобиля;
-должно быть обеспечено необходимое расстояние видимости.
Приложение 03_05
"Требования к геометрии автомобильной дороги"
Расчёт ширины одной полосы движения
Проезжая часть автомобильной дороги должная иметь ширину, обеспечивающую возможность безопасного движения автомобилей с расчётной скоростью в один или несколько рядов. Если ширина проезжей части будет недостаточной, это вызовет необходимость снижения скорости при встрече автомобилей. Если же назначена избыточная ширина, то будут затрачены неоправданные средства на строительство дорогостоящего покрытия.
Полоса, занимаемая по ширине проезжей части движущимся автомобилем, называется полосой движения. Чем выше скорость движения, тем большая ширина полосы необходима для безопасного движения автомобилей.
Ширина полосы движения может быть определена по формуле:
Тогда, принимая ширину автомобиля (МАЗ-511), равной 2.70 м, получим ширину полосы движения: