3. Основы расчетов движения автомобилей по дорогам

3.1. Характеристика движения по автомобильной дороге

Основными видами подвижного состава автомобильных дорог являются различные типы автомобилей: легковые, автобусы, грузовые, автопоезда, мотоциклы, тракторы и тракторные поезда, сельскохозяйственная техника, гужевые повозки. Для гусеничных машин и гужевых повозок используются специальные дороги, прокладываемые параллельно основным и специально устраиваемые тракторные пути.

Расчет обеспечиваемых дорогой скоростей движения выполняют на наиболее совершенные и распространенные автомобили массового производства (в СССР это были «ВАЗ», «Волга» и «ЗИЛ»). Многие современные дороги запроектированы на эти типы автомобилей.

Требования к габаритным размерам автомобилей ограничивают их высоту 4 м (3,8м – для дорог V категории), ширину 2,5 м, длину 12 м для одиночного грузового автомобиля или с одним прицепом, 20 м для трехосного тягача с одним прицепом и 24 м для трехосного тягача с двумя двухосными прицепами (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Предельные габаритные размеры автомобилей и автопоездов, допускаемых к движению на дорогах: а, б – грузовой автомобиль; в – двухосный седельный тягач с полуприцепом; г – трехосный тягач с двухосным прицепом; д – трехосный тягач с двумя двухосными прицепами

В современной дорожной практике принято проектировать дороги с интенсивным движением на автомобили с нагрузкой на одиночную ось 100 кН, а при двух спаренных осях – 180 кН (автомобили группы А), остальные дороги – соответственно на 60 и 100 кН (автомобили группы Б). Это создает затруднения при организации перевозок, так как ограничивает возможность использования большегрузных автомобилей на многих дорогах, а при случайных заездах приводит к ускоренному их разрушению.

Отдельные автомобили, различные по типам, степени загрузки и техническому состоянию, следуя в одном направлении с разными скоростями по самостоятельным маршрутам, образуют на дороге транспортный поток. Очевидно, что чем больше автомобилей движется в потоке, тем более высокие требования должны быть предъявлены к устройству дороги. При обосновании требований к разным элементам дороги используют различные характеристики транспортного потока. Для назначения числа полос движения автомобилей при обосновании ширины земляного полотна и проезжей части решающее значение имеет количество автомобилей, проходящих по дороге за определенный срок, а не их нагрузка. Поэтому за основную характеристику движения по дорогам принимают общее количество автомобилей, проходящих через некоторое сечение дороги за единицу времени (сутки, час), называемое интенсивностью движения.

Обычно при оценке условий работы дороги интенсивность движения выражают в фактическом количестве проходящих автомобилей, суммируя автомобили независимо от их типов. В этом есть условность, так как проезд по дороге с малой скоростью нескольких автопоездов с тяжелыми прицепами неэквивалентен по продолжительности проезду равного числа быстроходных легковых автомобилей. Иногда для уточнения в составе движения указывают долю легковых, грузовых автомобилей и автобусов.

Поэтому для характеристики количества автомобилей, которые дорога может пропустить, фактическую интенсивность движения обычно приводят к эквивалентному количеству легковых автомобилей. Для этого вводят коэффициенты приведения, характеризующие, сколько легковых автомобилей могло бы проехать по участку дороги за время проезда одного грузового автомобиля или автопоезда. На эти коэффициенты умножают число автомобилей каждого типа и получают приведенную интенсивность движения. Согласно СНИП 2.05.02-85 при определении приведенной интенсивности движения используют коэффициенты, приведенные в табл. 3.1.

Таблица 3.1. Коэффициенты приведения к легковому автомобилю

Типы транспортных средств	Коэффициент приведения
Легковые автомобили	1,0
Мотоциклы с коляской	0,75
Мотоциклы и мопеды	0,5
Грузовые автомобили грузоподъемностью, т:
2	1,5
6	2,0
8	2,5
14	3,0
св. 14	3,5
Автопоезда грузоподъемностью, т:
12	3,5
20	4,0
30	5,0
св. 30	6,0

Примечания: 1. При промежуточных значениях грузоподъемности транспортных средств коэффициенты приведения следует определять интерполяцией. 2. Коэффициенты приведения для автобусов и специальных автомобилей следует принимать как для базовых автомобилей соответствующей грузоподъемности. 3. Коэффициенты приведения для грузовых автомобилей и автопоездов следует увеличивать в 1,2 раза при пересеченной и горной местности.

Интенсивность движения меняется по длине отдельных участков дороги и, увеличиваясь вблизи городов, крупных населенных пунктов и железнодорожных станций, имеет наименьшее значение на средних участках маршрутов (рис. 3.2а). Интенсивность движения непостоянна в течение суток и резко снижается в ночное время (рис. 3.2б). Не остается она постоянной и в течение года и дней недели. На дорогах сельскохозяйственных районов в периоды уборки урожая объем перевозок и интенсивность движения значительно возрастают (рис. 3.2в). В праздничные дни движение грузовых автомобилей уменьшается, а легковых, наоборот, увеличивается. В связи с отмеченными частыми колебаниями интенсивности движения на дорогах ее можно надежно характеризовать только средними значениями за расчетный период времени.

Рис. 3.2. Изменение интенсивности движения по дорогам: а – интенсивность движения на разных участках маршрутов на подходах к городу; б – изменение в течение суток интенсивности движения; в – изменение объема перевозок в течение года; 1 – среднесуточная среднегодовая интенсивность; 2 – перевозки зерна в сельскохозяйственных районах; 3 – вывозка сахарной свеклы

При проектировании дорог движение чаще всего характеризуют средним за год количеством автомобилей, проезжающих по участку в сутки, называемым среднегодовой суточной интенсивностью движения.

Интенсивность не является исчерпывающей характеристикой движения. Для решения некоторых задач проектирования и эксплуатации автомобильных дорог используют ряд других характеристик. Так, например, для расчета толщины дорожной одежды имеет значение не только количество, но и размер нагрузок. Один проезд тяжелого автомобиля оказывает на дорогу более разрушительное воздействие, чем проход большого числа легких автомобилей. Это обстоятельство учитывают пересчетом фактической интенсивности движения в эквивалентную приведенную интенсивность движения одного из тяжелых автомобилей, принимаемого за расчетный.

В последнее время практикуется использование прогрессивных методов оценки интенсивности движения. Например, в Бельгии, разработана и практически применена система определения интенсивности движения автомобилей с использованием технологии автоматического подсчета включенных мобильных телефонов, проезжающих через определенное сечение дороги. При этом, если в автомобиле их несколько, срабатывает система корректировки, исключая крупные ошибки на основании оценки расстояния между мобильными аппаратами.

При проектировании дорог промышленных предприятий, где движение легковых автомобилей практически отсутствует, транспортный поток характеризуют грузонапряженностью – массой нетто перевозимых за год грузов (в млн. т). Для детальной характеристики состава автомобили обычно делят на 4 основные категории: особой малой грузоподъемности – до 1 т, малой – от 1 до 2 т; средней – 2 до 5 т и большой – свыше 5 т.

Все это и обуславливает необходимость оперирования понятием нормативная нагрузка – нагрузка, устанавливаемая для целей расчета, нормами для каждого вида сооружения с учетом коэффициента условий работы.