Наличие виражей, даже на дорогах, имеющих кривые больших радиусов, положительно влияет на состояние водителей, способствуя более уверенному вождению автомобиля при криволинейном движении. Авторами исследован опасный участок автомобильной дороги, где предложено спроектировать вираж с целью повышения безопасности дорожного движения.
Ключевые слова:вираж, радиус кривой, безопасность движения
Современные автомобильные дороги представляют собой сложные инженерные сооружения. Они должны обеспечить возможность безопасного движения как одиночных автомобилей с расчетными скоростями, так и транспортных потоков с высоким уровнем удобства даже в самые неблагоприятные периоды года. Их проектируют и строят таким образом, чтобы автомобили могли реализовать свои динамические качества при нормальном режиме работы двигателя, чтобы на поворотах, подъемах и спусках автомобилю не грозили занос или опрокидывание. В течение всего года дорожная одежда должна быть прочной, противостоять динамическим нагрузкам, передающимся на нее при движении автомобилей, быть ровной и нескользкой [1, с. 154].
Наличие виражей, даже на дорогах, имеющих кривые больших радиусов, положительно влияет на состояние водителей, способствуя более уверенному вождению автомобиля при криволинейном движении. Поэтому в ряде государств виражи считаются обязательным элементом дорог.
Авторами рассмотрен участок автомобильной дороги на подъезде к с. Камаевка Пензенской области (ПК0+00 — ПК6+00). В географическом отношении район расположен в пределах Сердобской возвышенности, средней ступени (до 250м) западного склона Приволжской возвышенности, поверхность которой расчленена левыми притоками р. Уза, притока первого порядка р. Сура (рис.1). Основными элементами рельефа ее являются плосковыпуклые поверхности междуречий, слабо пологих и покатых склонов, асимметричного строения речных долин, эрозионной сети, представленной системой ложбин стока, балок, долин ручьев.
Рис. 1. План трассы Пензенская область Лопатинский район с. Камаевка (участок дороги ПК0+00 — ПК6+00)
План трассы представлен на рис.1. Анализируя план видно, что начало дороги принято на км 17+300 автомобильной дороги Лопатино — Даниловка на застроенной территории с. Камаевка. Первые двести метров дорога идет по застроенной территории села, затем спускается к реке Чардым и, на км 0+350, пересекает ее под углом 900. Ширина реки в месте пересечения 7,0м, глубина воды 2,7м, скорость течения 2,5м/сек. Все замеры производились в октябре месяце. По опросам местных жителей вода в реке в паводок поднимается до отметки 173,65м. Берега реки крутые, заросшие деревьями и кустарником. Диаметр ствола деревьев 16–23см. С км 0+500 дорога опять идет по застроенной территории с. Камаевка. Ширина улицы села 30 и более метров. Дорога не освещена и знаками не обустроена.
Проезд до центральной части с. Камаевка до настоящего времени осуществлялся по дороге, отмыкающей от автомобильной дороги Лопатино — Даниловка на км 18+300. На момент изысканий проезд по мосту был невозможен. Крутизна левого берега реки за мостом достигает 20 %. Проезд транзитного транспорта, в том числе и пассажирского, в осенне — весенний период становится невозможным.
Существующая интенсивность движения автотранспорта составляет 293 авт/сут. Ежегодный средний прирост интенсивности составляет 1,5 %. На рассматриваемом участке существующей дороги за 3 года на участке км 17+800 произошло 5 ДТП, 2 ДТП на участке км 17+750, 1 ДТП на участке км17+700 и 2 ДТП на км 17+600.
Проведя анализ существующего участка дороги, авторами предлагается спроектировать вираж, который повысит безопасность движения. Далее рассчитывается вираж. Так как при переходе на кривую автомобиль подвергается воздействию боковой центробежной силы, при этом устойчивость и безопасность движения понижаются [2,с.103].
Как известно, центробежная сила
C=
,
где Q- вес автомобиля;
-скорость автомобиля;
-ускорение силы тяжести;
R-радиус кривой.
При малом радиусе (R) кривой и большой скорости движения автомобиля () под действием центробежной силы (C) может произойти занос автомобиля. Чтобы этого избежать проезжую часть дороги надо устраивать с уклоном в сторону центра кривой, то есть делать односкатной. Участок закругления дороги с односкатным поперечным профилем и уклоном проезжей части и обочин в сторону центра кривой называют виражом. Рассмотрим условия обеспечения устойчивости автомобиля, движущегося по кривой со скоростью . На закруглении имеется вираж с подъемом в сторону действия центробежной силы C (рис.2).
Рис.2. Силы, действующие на автомобиль, движущийся по виражу
На автомобиль действует собственный вес 
и центробежная сила C. Разложим эти силы на две составляющие и возьмем сумму проекций всех сил на наклонную поверхность виража.
Тогда, поперечная сила, сдвигающая автомобиль
Ввиду малости угла 
в;
,
где 
в-поперечный уклон дороги (уклон виража).
Откуда:
в.
Заносу автомобиля под действием силы Y препятствует поперечная сила сцепления между колесами и дорогой
Тсц
y,
где 
y-коэффициент поперечного сцепления между колесами и поверхностью дороги.
Заноса автомобиля не будет, если
Y£Тсц.
Решая это неравенство, получим:
(
в)£
y.
Как и выше 
;
в. Тогда, разделив почленно обе части неравенства на Q,получим:
(
в)£
в)y.
Решая уравнение как равенство
в=
y
вy;
вy=y
в;
Откуда: 
;
R ≥
;
iв ≥
.
Величину yпринимают в пределах (0,6–0,7),где - полный коэффициент сцепления(=0,6-сухое покрытие;=0,4-мокрое покрытие;=0,25-мокрое и грязное покрытие). Обычно в расчетах принимают y=0,25,что соответствует мокрому и грязному покрытию.
Поперечный уклон проезжей части на вираже согласно СНиП 2.05.02–85* рекомендуется назначать в зависимости от радиуса (табл.1).
Таблица 1
Поперечный уклон проезжей части на вираже в зависимости от радиуса кривых
|
Радиусы кривых в плане, м |
2000- 1000 |
1000- 800 |
800–700 |
700–650 |
650–600 |
600 и менее |
|
Уклон виража,‰. |
20–30 |
30–40 |
30–40 |
40–50 |
50–60 |
60 |
Наибольший поперечный уклон на вираже 60‰, в отдельных случаях (в районах с редкими случаями гололеда и отсутствием снегового покрова)до 100‰. Вираж устраивают на всем протяжении круговой кривой. На участках, где поперечный профиль переходит от односкатного (виража) к двускатному, выполняют отгон виража (рис.3).
Рис.3 Схема виража: 1-круговые кривые; 2-вираж(односкатный профиль); 3-переходные кривые; 4-отгон виража; 5-двускатный профиль; 6-уширение проезжей части;7-отвод уширения
Причем, если уклон виража не превышает поперечного уклона проезжей части, то двускатный профиль переводят в односкатный, не изменяя поперечного уклона внутренней полосы проезжей части. Поперечный же уклон внешней полосы постепенно увеличивают путем ее вращения вокруг оси дороги до тех пор, пока он не станет равным уклону внутренней полосы.
Если уклон виража должен быть больше уклона дороги, то его выполняют сначала с уклоном дороги, а затем доводят до проектного. Отгон виража следует выполнять на протяжении переходной кривой. В населенных пунктах виражи не устраивают, а ставят знаки, ограничивающие скорость движения автомобиля.
Поскольку на поворотах движение усложняется и автомобиль занимает более широкую полосу, так как его передние колеса движутся по траекториям большего радиуса, чем задние, на кривых малых радиусов делают уширение проезжей части. На дорогах общей сети, согласно [2, с.107], уширение проезжей части необходимо предусматривать при радиусах кривых в плане 1000м и менее (табл.2).
Рис.4 Спроектированный вираж на исследуемом участке автомобильной дороги
Поскольку на поворотах движение усложняется и автомобиль занимает более широкую полосу, так как его передние колеса движутся по траекториям большего радиуса, чем задние, на кривых малых радиусов делают уширение проезжей части. На дорогах общей сети, согласно СНиП 2.05.02–85*, уширение проезжей части необходимо предусматривать при радиусах кривых в плане 1000м и менее (табл.2). Величина полного уширения зависит от радиуса кривой и длины автопоезда.
Таблица 2
|
Величина уширения, м, для автомобилей и автопоездов с расстоянием от переднего бампера до задней оси автомобиля или автопоезда, м |
||||
|
автомобилей и менее, автопоездов — 11 и менее |
13 |
15 |
18 |
|
|
1000 |
- |
- |
- |
0,4 |
|
850 |
- |
0,4 |
0,4 |
0,5 |
|
650 |
0,4 |
0,5 |
0,5 |
0,7 |
|
575 |
0,5 |
0,6 |
0,6 |
0,8 |
|
425 |
0,5 |
0,7 |
0,7 |
0,9 |
|
325 |
0,6 |
0,8 |
0,9 |
1,1 |
|
225 |
0,8 |
1,0 |
1,0 |
1,5 |
|
140 |
0,9 |
1,4 |
1,5 |
2,2 |
|
95 |
1,1 |
1,8 |
2,0 |
3,0 |
|
80 |
1,2 |
2,0 |
2,3 |
3,5 |
|
70 |
1,3 |
2,2 |
2,5 |
- |
|
60 |
1,4 |
2,8 |
3,0 |
- |
|
50 |
1,5 |
3,0 |
3,5 |
- |
|
40 |
1,8 |
3,5 |
- |
- |
|
30 |
2,2 |
- |
- |
- |
Уширение для дорог, с числом полос движения отличным от двух, берется пропорционально числу полос. Уширение делается за счет внутренней обочины одинаковым по всей длине круговой кривой. Изменение его от нуля до расчетной величины производят плавно на участках отвода уширения, которые совмещают с отгоном виража. Ширина оставшейся части внутренней обочины должна быть не менее 1,0 м. Если это условие не выполняется, необходимо уширить земляное полотно (с внутренней стороны кривой).
По формуле iв ≥
.
рассчитываем уклон виража
iв ≥
;
iв≥1,04
iв˂i,
Поэтому, принимаем iв=20‰
Итогом является конструирование виража, которое осуществляется в несколько стадий. Сначала за 10 м до начала отгона виража внешней обочине придают уклон, равный поперечному уклону проезжей части, то есть внешнюю бровку земляного полотна поднимают на протяжении 10 м. Затем внешнюю половину дорожного полотна вращают вокруг оси дороги до тех пор, пока не будет достигнут односкатный поперечный профиль с поперечным уклоном, равным поперечному уклону при двухскатном профиле. Если уклон виража превышает уклон внутренней обочины, то всю линию верха земляного полотна вращают вокруг его внутренней кромки до создания необходимого уклона виража. Проезжую часть уширяют с внутренней стороны кривой за счет обочины. Остающаяся часть обочины должна быть не менее 1,5 м на дорогах I и II категории и не менее 1,0 м–на дорогах III-V категории. При недостаточной ширине обочин уширяют земляное полотно. В пределах кривой уширение имеет постоянный размер, а затем постепенно уменьшается на протяжении переходных кривых.
Литература:
1. Сильянов В. В. Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог и городских улиц: учебник для студентов выс. учеб. завед./ В. В. Сильянов, Э. Р. Домке — 3-е изд. стериот. — М.: Изд. центр «Академия», 2009
2. Домке Э. Р. Пути сообщения. Технологические сооружения: учебник для студентов выс. учеб. завед./ Э. Р. Домке, Ю. М. Ситников, К. С. Подшивалова — М.: Изд. центр «Академия», 2013
