5. Обоснование и выбор норм проектирования плана и продольного профиля веток и усов

Дорога — это инженерное сооружение, создаваемое для движения тягового и прицепного состава, перевозящего грузы и пассажиров. Путь (или дорогу) как любое инженерное сооружение можно представить тремя проекциями:

• горизонтальной — план дороги;

• вертикальной параллельной оси дроги — продольный профиль;

• вертикальной перпендикулярной оси дороги — поперечный профиль.

Трассой дороги называют её геометрическую, расположенную посередине плоскости, соединяющей бровки земляного полотна. В продольном профиле трасса совпадает с проектной линией. Таким образом, трасса является линией, расположенной в пространстве и проходящей на участках насыпей выше поверхности земли и на участках выемок — ниже её поверхности.

Проектирование плана и продольного профиля производится в соответствии со СНиП 2 05 07-91 «Промышленный транспорт». Величины нормативов должны быть подтверждены расчетами для конкретных условий. При проектировании плана и продольного профиля необходимо обосновать минимальный радиус кривых в плане, руководящий подъём, максимальный спуск вертикальных кривых, шаг проектирования.

Радиусы кривых в плане должны назначаться, возможно, большими и в нормальных условиях принимаются не меньше 600 м на магистрали и не меньше 150 м на ветках, усах и служебных дорогах.

Минимальный радиус кривой должен обеспечивать устойчивость автомобиля от опрокидывания под воздействием центробежной силы и удобства пассажиров.

, м (1.9)

где -расчетная скорость движения, м/с;

g -ускорение свободного падения, м/с²;

μ -коэффициент поперечной силы, равный 0,12-0,2;

i_п -поперечный уклон проезжей части, равный 0,03.

(м)

Согласно [5] принимаем минимальный радиус кривых в плане на магистралях IV категории 600 м.

Руководящий уклон — наиболее затяжной подъем в грузовом направлении на прямом участке пути преодолеваемый автопоездом одиночной тягой с равномерной скоростью.

Руководящий уклон должен приниматься не больше 30 ‰ на магистралях I_В, II_В, III_В категории и не больше 40 ‰ на дорогах IV_В категории и ветках.

Дополнительно величина i_р рассчитывается по формуле

, ‰ (1.10)

где -касательная сила тяги на II передаче, Н;

Q_п -полная масса автопоезда, т;

ω₀ -основное удельное сопротивление движению, Н/т.

Q_п=Q_пол+P_авт+P_пр, т (1.11)

где Q_пол -рейсовая нагрузка на автопоезд, т;

P_авт,P_пр -масса автомобиля и прицепа, т.

Q_п= 20+8,650+4,320=32,97 (т)

(‰)

Согласно [5] принимаем руководящий уклон 40 ‰.

Максимальный спуск — это наибольший спуск в грузовом направлении. Величина максимального спуска устанавливается с учетом затормаживания автопоезда с грузом на этом участке.

Максимальный спуск должен обеспечивать устойчивость автомобиля. Он принимается в грузовом направлении на 20 ‰ больше установленного руководящего подъема.

Допустимая величина i_max определяется из условия полной остановки автопоезда в пределах расстояния видимости по формуле:

, ‰ (1.12)

где b -удельная тормозная сила, Н/т;

υ_р -расчетная скорость движения, м/с;

к_т -коэффициент технического состояния тормозов, принимаем равным 1,4;

S_т -расстояние видимости, м. Принимается для магистралей I_В, II_В, III_В категории —150 м, для IV_В категории и веток — 75 м.

(‰)

, Н/т (1.13)

где Р_т -тормозная масса поезда, т;

φ_сц -коэффициент сцепления колес автопоезда с дорогой, равный 0,2-0,4.

(Н/т)

Согласно [5] максимальный спуск принимается равным 40+20=60 ‰.

Переломы продольного профиля могут быть серьёзным препятствием видимости дороги. Они нарушают плавность движения, поэтому на переломах продольного профиля предусматривается устройство вертикальных кривых.

На выпуклых переломах видимость дороги будет обеспечена, если соблюдается неравенство:

(1.14)

где b -высота глаза водителя, м; 2,5

S_B -расчетная расстояние видимости, м;

Рис. 1.1. Вертикальная кривая. Видимость на переломе профиля не обеспечена.

Согласно СНиП 20507-91 «Промышленный транспорт» вертикальные кривые на лесовозных дорогах устраивают при алгебраической разности сопрягаемых уклонов на магистралях I_в категории — 15 ‰, II_в, III­_в, IV_в категории — 20 ‰ и больше, на ветках — 30‰ и больше.

Радиусы на вертикальных кривых назначают: на выпуклых из условия обеспечения видимости, на вогнутых из условия плавности движения.

Для этого минимальный радиус выпуклой кривой определяется по формуле:

, м (1.15)

(м)

Радиус вогнутой кривой назначается так, чтобы величина центробежного ускорения при прохождении этого участка была не слишком большой по условиям самочувствия водителя и пассажира, а также перегрузки рессор. Величину центробежного ускорения принимаем равной 0,5 м/с².

Минимальный радиус вогнутой кривой рассчитывается по следующей формуле.

, м (1.16)

где а_доп -допустимое центробежное ускорение, м/с².

(м)

Согласно [5] минимальный радиус вертикальных кривых назначается

IV_B и ветках на выпуклых 1125 м

на вогнутых 800 м

При размещении на продольном профиле и расчете координат главных точек вертикальных кривых используют квадратную параболу с началом координат в вершине кривой.

Квадратная парабола имеет вид.

l²=2*R*h (1.17)

где l, h -горизонтальные и вертикальные координаты кривой, м;

R -радиус кривой, м.

Длины правой и левой ветвей кривой (горизонтальные проекции) определяются по формуле.

, м (1.18)

, м (1.19)

где i­₁, i₂ -уклоны проектной линии соответственно левой и правой ветви кривой, ‰.

Превышение высот h₁ и h₂ рассчитываются по формулам.

, м (1.20)

м (1.21)

Расчет пикетажных значений ВК, НК, КК, а также высот этих точек производится исходя из нижеприведенных расчетных схем по соответствующей формуле.

1. в ыпуклая кривая. Уклоны разного знака i₁>i₂.

ПКВК=ПКВП+0,5*(l₁-l₂)

ПКНК=ПКВК-l₁

ПККК=ПКВК+l₂

Н_НК=А+l’*i

Н_ВК=Н_НК+h₁

Н_КК=Н_ВК-h₂ Рис. 1.2. Схема расчета выпуклой кривой (уклоны одного знака i₁>i₂).

(м) (м)

(м) (м)

ПКВК=ПК6+00+0,5*(28,125-19,125)=ПК6+4,5

ПКНК=ПК6+4,5-28,125=ПК5+76,375

ПККК=ПК6+4,5+19,125=ПК6+23,625

Н_НК=148,02+76,375*0,025=149,93

Н_ВК=149,93+0,35=150,28

Н_КК=150,28-0,16=150,12

2. вогнутая кривая. Уклоны разного знака i₁>i₂.

ПКВК=ПКВП+0,5*(l₁-l₂)

ПКНК=ПКВК-l₁

ПККК=ПКВК+l₂

Н_НК=А-l’*i

Н_ВК=Н_НК-h₁

Н_КК=Н_ВК+h₂ Рис. 1.3. Схема расчета вогнутой кривой (уклоны разного знака i₁>i₂).

(м) (м)

(м) (м)

ПКВК=ПК14+60+0,5*(24,8-24,0)=ПК14+60,4

ПКНК=ПК14+60,4-24,8=ПК14+35,6

ПККК=ПК14+60,4+24,0=ПК14+84,4

Н_НК=134,72-35,6*0,031=135,82

Н_ВК=135,82-0,38=135,44

Н_КК=135,44+0,36=135,80

3. вогнутая кривая. Уклоны одного знака i₁<i₂.

ПКВК=ПКВП-0,5*(l₁+l₂)

П КНК=ПКВК+l₁

ПККК=ПКВК+l₂

Н_НК=А+l’*i

Н_ВК=Н_НК-h₁

Н_КК=Н_ВК+h₂

Рис. 4. Схема расчета вогнутой кривой (уклоны одного знака i₁<i₂).

(м) (м)

(м) (м)

ПКВК=ПК17+00-0,5*(6,4+30,4)=ПК16+88,0

ПКНК=ПК16+88,0+6,4=ПК16+94,4

ПККК=ПК16+88,0+30,4=ПК17+18,4

Н_НК=134,06+81,6*0,008=134,71

Н_ВК=134,71-0,03=134,69

Н_КК=134,69+0,58=135,26

ВП - вершина перегиба;

НК - начало кривой;

ВК - вершина кривой;

КК - конец кривой;

l₁, l₂- левая и правая части кривой;

А - проектная отметка ближайшего пикета или плюса до НК;

l' -расстояние до этой точки от НК;

h₁, h₂ - разность высот между вершиной кривой и точками НК и КК.

Шаг проектирования — это минимальное расстояние между переломами продольного профиля, устанавливаемое из условия размещения вертикальных кривых. Он определяется по следующей формуле.

, м (1.22)

где R₁ -радиус выпуклой кривой, м;

R₂ радиус вогнутой кривой, м;

i₁,i₂ -руководящий подъём и максимальный спуск, ‰.

(м)

Таблица 4