17.13. Обеспечение зрительной плавности дороги

Сочетание дороги с ландшафтом, о котором говорилось выше, одно не решает полностью проблемы обеспечения удобства, безопасности и экономичности автомобильных перевозок.

В неудачно запроектированной дороге каждый из элементов плана или продольного профиля, рассматриваемый изолированно от соседних с ним, может вполне удовлетворять требованиям технических условий и обеспечивать безопасность движения с расчетной скоростью. Однако дорога в целом будет неудобна или опасна для движения.

Плавность взаимного сочетания элементов дороги требует соблюдения следующих условий:

– смежные элементы дороги должны иметь такие характеристики, чтобы возможная скорость движения изменялась в небольших пределах (до 20%), т.е. движение по дороге происходило с практически постоянной скоростью и не было сопряжено с частыми торможениями;

– водитель должен быть ориентирован в направлении дороги и в дорожной обстановке на расстояние, значительно превышающее нормальное расстояние видимости; это обеспечивает возможность уверенного управления автомобилем;

– должны быть предотвращены оптические искажения впередилежащих участков дороги, связанные с тем, что водитель видит их в перспективе под малым углом зрения, а оптическая ось его глаза направлена не по горизонтали, как в обычных условиях, а параллельно по уклону того участка, на котором он в данный момент времени находится.

Установление критериев оптической плавности трассы было бы неправильно связывать непосредственно с технической категорией дороги. По дорогам всех категорий ездят одни и те же автомобили, водители которых стремятся развивать в благоприятных условиях одни и те же скорости и, как правило, не имеют никакого представления о категории дороги, по которой они едут.

Указание в технических условиях минимальных значений элементов плана и профиля, соответствующих расчетным скоростям, приводит к ухудшению транспортно-эксплуатационных качеств строящихся дорог из-за формального применения проектировщиками «основных рекомендуемых» значений радиусов кривых в плане и профиле.

Ландшафтное проектирование требует творческого индивидуального решения вопросов трассирования и увязки дороги и ландшафта в каждом конкретном случае. Шаблонные решения, вытекающие из бездумного использования цифр, приведенных в нормах, в этом случае много опаснее, чем при обычном трассировании.

Проектирование современной дороги немыслимо без понимания проектировщиком действий и психологии водителей. Намечая трассу дороги, он должен представлять себя как бы сидящим за рулем автомобиля, все время оценивая условия движения, создающиеся при каждом проектном решении.

В литературе высказывались различные предположения о расстоянии, с которого должна быть обеспечена зрительная плавность дороги. Кажущаяся крутизна кривой в плане зависит от расстояния, на котором она находится от водителя. По мере приближения к кривой ее зрительная плавность улучшается.

Поэтому основное значение имеет обеспечение зрительной плавности с такого расстояния, чтобы искажение не отражалось на режимах движения, т.е. с расстояния видимости при обгоне и не менее 1,75 видимости из условия торможения.

По опытным данным видимость из условия обгона составляет:

скорость, км/ч 40 60 80 100 120 150;

расстояние видимости, м 210 390 420 550 880 1120.

В условиях пересеченного рельефа, когда вид на кривую открывается с переломной точки вертикальной кривой, необходимо исходить из видимости с наиболее возвышенной точки дороги на водораздельном участке, а в равнинных условиях – с расстояния видимости из условия обгона.

Плавность трассы с точки зрения постоянства возможных скоростей движения обеспечивается достаточно просто. Удачность сочетания смежных элементов трассы в отношении обеспечиваемых скоростей движения может быть проверена на основе графиков скоростей, определенных расчетными методами.

Для оценки относительной опасности дорожных происшествий при различных сочетаниях плана и профиля можно использовать методы построения графиков «коэффициента аварийности» и «коэффициента безопасности».

Наиболее сложно решается вопрос об установлении критериев плавности сочетания отдельных элементов трассы дороги между собой с точки зрения восприятия дорожных условий водителями. В этом случае играет роль субъективность оценки. Один и тот же поворот одному водителю может представляться плавным, а другому – крутым. В этом случае при нормировании требований к плавности дороги проектировщики сталкиваются с проблемой удовлетворения требований подавляющего большинства водителей и с невозможностью, следовательно, удовлетворить пожелания абсолютно всех пользующихся дорогой.

Для накопления данных о том, какие повороты дороги можно считать плавными, полезной оказывается оценка большим числом водителей набора фотографий или перспективных изображений различных участков дороги. Проведенный в Московском автомобильно-дорожном институте в ограниченном масштабе подобный опыт показал, что суждения подавляющего большинства опрошенных совпадали (около 95%).

Физиологический критерий оценки плавности связан с изменением направления и скорости движения глазного яблока при осматривании водителем участка дороги, расположенного 'впереди. Глаз бессознательно и быстро перемещается глазными мышцами таким образом, что соответствующее изображение движется скачкообразно по наиболее чувствительной центральной части сетчатки глаза.

Всякий излом или крутой перегиб рассматриваемой линии, изменяющий ее направление, вызывает соответствующее быстрое изменение среднего направления движения глаза, которое требует дополнительного мышечного усилия, необходимого, в частности, для преодоления инерционных сил. Движение глаза по новому направлению за изломом требует напряжения внимания и дополнительного усилия глазных мышц.

Включение между изломами прямой линии криволинейного участка ослабляет это напряжение. Очевидно, что начиная с некоторой скорости изменения направления движения глаза, оно будет осуществляться незаметно, и тогда сочетания линий воспринимаются как плавные. Однако, неясность вопроса о том, какая угловая скорость поворота глаза является «удобной» для большинства водителей и может быть принята для оценки плавности трассы, затрудняет анализ плавности сочетаний элементов дороги методами аналитической геометрии.

Следует отметить, что при анализе плавности трассы и сочетания дороги с ландшафтом легче выявить «неприспособленность» дороги, которая сама бросается зрителю в глаза, чем привести примеры, удачные во всех отношениях.

Установление критериев пространственной плавности трассы затрудняется тем обстоятельством, что по условиям динамики автомобиля и обеспечения безопасности движения выдвигаются разные требования к изменениям закономерностей геометрических элементов дорог в плане и продольном профиле. Возможные переломы продольного профиля ограничиваются величиной максимальных преодолеваемых уклонов. Углы поворота трассы в плане ничем не ограничиваются. Различие в условиях видимости в профиле и плане и необходимость в последнем случае обеспечения устойчивости на кривых предъявляют разные требования к величинам радиусов вертикальных и горизонтальных кривых. Поэтому нельзя предъявить единые требования к элементам дороги в пространстве.

В течение ряда лет на строительстве автомагистралей Германии проводился анализ получающихся сочетаний элементов дорог. Затем в работу включились специалисты США, Венгрии и Англии. В результате постепенно был сформулирован ряд эмпирических правил трассирования. Эти правила перешли в математические закономерности. Их соблюдение в большинстве случаев приводит к получению трассы, удовлетворяющей всем современным транспортным и архитектурным требованиям.

Принципы ландшафтного проектирования в общих формулировках достаточно просты. Однако их практическая реализация в конкретных местных условиях применительно к тому или иному ландшафту требует от проектировщика опыта, художественного вкуса и способности к пространственному мышлению. Лучше всего принципы ландшафтного проектирования осваиваются на сопоставлениях удачных и неудачных примеров сочетаний элементов дорог, сбору и систематизации которых проектные организации должны уделять большое внимание.

В венгерских проектных организациях ознакомление молодых инженеров с принципами согласования дорог с ландшафтом производят путем демонстрации фотографий характерных участков дорог с последующим выездом на эти дороги.

Большое значение для развития и популяризации принципов ландшафтного проектирования может иметь издание альбомов примеров проектных решений. Это подтверждается широкой известностью ряда опубликованных подобных изданий – альбома рисунков под редакцией Лоренца (Германия) и подготовленного Бэккером, Нэпом и Овердижкинком альбома фотографий дорог в Нидерландах с характеристикой и анализом отдельных участков.