31. Основы проектирования транспортных развязок

31.1. Обзор развития пересечений и примыканий автомобильных дорог

История развития пересечений и примыканий автомобильных дорог неразрывно связана с историей автомобильного транспорта.

Возможно выделение нескольких крупных этапов развития пересечений и примыканий автомобильных дорог.

1. В начале развития автомобильного транспорта, когда скорости и интенсивность движения автомобилей были небольшие, все пересечения и примыкания автомобильных дорог осуществлялись в одном уровне, причем никаких специальных мер для обеспечения безопасности движения и увеличения пропускной способности на них не предусматривалось.

2. После Первой мировой войны вследствие непрерывного увеличения скоростей и интенсивности движения автомобилей вопрос обеспечения безопасности движения и пропускной способности на пересечениях и примыканиях дорог стал приобретать все большее значение, так как число несчастных случаев стало непрерывно расти. Для повышения безопасности движения и пропускной способности были приняты меры по обеспечению видимости на подходах к пересечениям и примыканиям и установки специальных дорожных знаков.

Однако, несмотря на все эти мероприятия, простые крестообразные пересечения дорог в одном уровне имеют ряд существенных недостатков, а именно: они способствуют дорожно-транспортным происшествиям, значительно сокращают пропускную способность пересекающихся дорог и снижают скорости движения.

В Германии на пересечениях автомобильных дорог в одном уровне происходит в среднем 33,0% всех дорожно-транспортных происшествий, в Англии и Италии –26,0%, США –21,0%, Чехии – 18,4%,. СНГ –16,1%.

В настоящее время вопросы обеспечения безопасности движения стали проблемой мирового значения, изучением которой занимается Организация Объединенных Наций. По данным ООН, на автомобильных дорогах земного шара в результате аварий ежегодно погибает около 250 тыс. человек и более 7 млн. получают травмы; только на автомобильных дорогах Европы ежегодно погибает более 50 тыс. человек и около 1 млн. получают травмы.

3. С целью повышения безопасности движения и увеличения пропускной способности пересекающихся дорог в начале 20-х годов прошлого века в некоторых странах стали устраивать так называемые канализированные (пересечения, на которых для каждого направления движения выделялись самостоятельные полосы (каналы)), отделенные друг от друга островками, полосами и разметкой проезжей части. Широкое распространение получили канализированные пересечения в США, Германии, Англии, Италии и других странах. В Италии часто применялся комбинированный способ канализирования движения при помощи направляющих островков и разметки проезжей части.

4. Наиболее совершенным типом пересечения автомобильных дорог в одном уровне является кольцевое пересечение. Оно осуществляется в виде достаточно широкого кольца, к которому примыкают пересекающиеся дороги (рис. 31.1а) без направляющих островков.

Рис. 31.1. Схемы кольцевых пересечений автомобильных дорог в одном уровне

Вариантом кольцевого пересечения является пересечение с направляющими островками (рис. 31.1б). Островки направляют движение и позволяют более четко отделить потоки, сворачивающие вправо на ближайшую дорогу, от потока, продолжающего движения по кольцу.

Кольцевые пересечения имеют следующие преимущества по сравнению с простыми крестообразными пересечениями дорог в одном уровне:

• повышается безопасность движения;

• обеспечивается непрерывность движения транспортных потоков;

• создается возможность устройства в одном пункте пересечения не только двух, но и трех и более дорог;

• увеличивается пропускная способность.

Однако на кольцевых пересечениях автомобили проходят больший путь, чем на обычных крестообразных. Кроме того, для устройства кольцевых пересечений требуется значительная площадь.

Кольцевые пересечения часто применяли в Голландии, Германии, Швеции, США, Канаде и некоторых других странах в 1930-1950-х годах. Наиболее широкое распространение они получили в Англии. Интересно отметить, что при сооружении кольцевых пересечений в Англии проезжую часть на кольце устраивают односкатной с уклоном в сторону островка, в результате чего повышается устойчивость автомобилей в пределах пересечения.

Кольцевые пересечения автомобильных дорог устраивали также и в СССР. Такие пересечения были построены, например, на автомагистралях Киев – Харьков – Ростов, Алма-Ата – Фрунзе – Ташкент, в пригородном районе г. Таллинна и т.д. Однако широкого распространения в СССР кольцевые пересечения не получили.

В то же время имеющиеся статистические данные свидетельствуют о значительном уменьшении количества дорожно-транспортных происшествий после сооружения кольцевых пересечений. Например, по данным Английской дорожной исследовательской лаборатории, после реконструкции 22 перекрестков на кольцевые пересечения количество дорожно-транспортных происшествий снизилось в среднем на 70%.

5. С появлением автомагистралей возникла необходимость в устройстве пересечений в разных уровнях. Пересечения и примыкания автомобильных дорог в разных уровнях получили название транспортных развязок.

На таких пересечениях и примыканиях полностью или почти полностью устраняются недостатки, присущие пересечению в одном уровне. При устройстве транспортных развязок:

• значительно повышается безопасность движения, особенно при осуществлении левых поворотов;

• обеспечивается более четкая организация движения пересекающихся транспортных потоков;

• резко увеличивается пропускная способность пересечения;

• повышается скорость движения.

Однако транспортные развязки имеют ряд недостатков:

• съезды развязок имеют обычно значительную протяженность и требуют устройства дорогостоящего дорожного покрытия на больших площадях, поэтому сооружение на дороге транспортных развязок влечет за собой резкое увеличение стоимости строительства;

• стоимость возрастает также за счет строительства на развязках путепроводов;

• некоторые типы пересечений автомобильных дорог в разных уровнях имеют весьма сложную схему движения, трудную для ориентировки водителей, что создает определенные затруднения в процессе их эксплуатации, а иногда приводит даже к дорожно-транспортным происшествиям;

• устройство транспортных развязок часто связано с ухудшением продольного профиля одной из дорог, которая на сравнительно коротком участке поднимается к путепроводу.

Наибольшее распространение пересечения и примыкания автомобильных дороге разных уровнях получили в США, Канаде, Германии, Японии.

Самое первое пересечение автомобильных дорог в разных уровнях было построено в 1928 г. в США в штате Нью-Джерси. Оно было выполнено по типу клеверного листа. Через транспортную развязку в среднем проходило 62 500 автомобилей в сутки, в наиболее напряженные периоды дня – свыше 100 автомобилей в минуту. Уже в 1936 г. в США насчитывалось свыше 125 транспортных развязок. Наиболее распространенным типом пересечения продолжал оставаться «клеверный лист». Широкое применение получил «неполный клеверный лист», имеющий сокращенное число съездов (рис. 31.2), и распределительное кольцо с двумя и пятью путепроводами (рис. 31.3 и 31.4). Особенно широкое распространение получило примыкание по типу трубы, которое впервые было применено в 30-х годах в Германии, и значительно меньшее распространение – грушевидный тип примыкания.

	Рис. 31.2. Схемы неполного клеверного листа (точками показаны пересечения потоков движения в одном уровне): а – с четырьмя однополосными съездами; б – с двумя двухполосными съездами, расположенными в соседних четвертях; в – с двумя двухполосными съездами, расположенными в накрестлежащих четвертях

Рис. 31.3. Схемы распределительного кольца с двумя путепроводами: а – обычное кольцо; б – вытянутое кольцо

Рис. 31.4. Схема распределительного кольца с пятью путепроводами

Примыкание по типу трубы (рис. 31.5) является типичной транспортной развязкой для автомагистрали Пенсильвания – Турнпайк, построенной в начале 40-х годов. Это одна из первых в США автомагистралей высшего класса. Она протянулась почти на 600 км. Автомагистраль проходит мимо городов и других населенных пунктов и имеет специальные подъездные пути к десяти городам.

Рис. 31.5. Примыкание в разных уровнях по типу трубы подъездного пути к автомагистрали

С целью изучения вопроса о повышении безопасности движения автомобилей на пересечениях автомагистралей в ночное время в 1962 г. в США на пересечении в разных уровнях государственной дороги № 61 и автомагистрали Миннесота-36, выполненном по типу клеверного листа, была применена обработка проезжей части съездов рефлектирующими красками. Кроме того, по краям проезжей части съездов были установлены щитки с рефлектирующей цветной поверхностью. Как показали наблюдения за движением по транспортной развязке, это мероприятие оказалось весьма эффективным.

В последние годы в США для изучения условий движения автомобилей на пересечениях автомобильных дорог в разных уровнях применяются ЭВМ и спутниковое наблюдение. Их использование дает возможность получать надежные данные для сравнительной оценки различных вариантов транспортных развязок.

В настоящее время в США большое внимание уделяют вопросу индивидуального проектирования каждой транспортной развязки, что позволяет в большей степени удовлетворять требования каждого поворачивающего потока движения.

В Канаде первой транспортной развязкой, построенной в 1936 г., было примыкание по типу трубы (см. рис.31.5). Первое пересечение по типу клеверного листа в Канаде было построено в 1937 г. Площадь территории, занятая транспортной развязкой, составляет около 3,2 га. Покрытие на дорогах и на съездах цементобетонное. Площадь покрытия составляет 18400 м².

Наиболее распространенным типом примыкания автомобильных дорог в разных уровнях в Канаде продолжает оставаться примыкание по типу трубы, а наиболее распространенным типом пересечения – клеверный лист. Однако наряду с клеверным листом довольно широкое распространение получило также пересечение по типу распределительного кольца.

Технические условия, действующие в настоящее время в Канаде, рекомендуют при проектировании автомагистралей принимать расстояние между транспортными развязками равным в среднем 8 км. В Канаде, как и в США, уделяют достаточно большое внимание вопросу индивидуального проектирования транспортных развязок.

В Германии пересечения, примыкания и разветвления автомобильных дорог в разных уровнях начали строить в начале 1930-х годов. Из различных типов пересечений автомобильных дорог в разных уровнях особенно широкое распространение получил неполный клеверный лист с двумя двухполосными съездами, расположенными в соседних четвертях (см. рис. 31.2б). Наряду с применением обычного неполного клеверного листа в Германии в 1935 г. на его основе была разработана транспортная развязка, которую можно назвать улучшенным типом неполного клеверного листа (рис. 31.6). Она получила особенно широкое применение при устройстве пересечений Берлинской кольцевой автомагистрали с автомобильными дорогами, отходящими от Берлина. Длина кольцевой автомагистрали составляет 185 км. Число пересечений автомагистрали с местными дорогами – 24, среднее расстояние между ними – 7,7 км.

Рис. 31.6. Схема улучшенного типа неполного клеверного листа: 1 и 2 – разделительные полосы

Для того чтобы съезды с автомагистрали и въезды на нее обеспечивали легкое и безопасное включение в общий поток движения, на этом типе пересечения вдоль проезжей части автомагистрали устраивают длинные разделительные полосы, которые несколько возвышаются над уровнем проезжей части. За разделительными полосами находятся дополнительные проезжие части, допускающие или сквозной проезд по автомагистрали, или съезд на пересекаемую дорогу. Расчетная скорость на этих пересечениях принималась, как правило, 40 км/ч.

Довольно широкое распространение в Германии получил также клеверный лист. При пересечении дорог под очень острым углом применялись линейный тип пересечения с двумя (рис. 31.7а) и шестью путепроводами (рис. 31.7б).

а) б)

Рис. 31.7. Схема линейного типа пересечений: а – с двумя путепроводами; б – с шестью путепроводами

Первое разветвление автомобильных дорог в разных уровнях по типу треугольника было построено в Германия в 1935 г. на автомагистрали, ведущей из Франкфурта-на-Майне, в месте ее разветвления (недалеко от г. Маннгейма) в направлении на Гейдельберг и Маингейм (рис. 31.8). Поэтому данная транспортная развязка известна также под названием «треугольника Маннгейма». Расстояние между транспортными развязками на автомобильных дорогах Германии составляет 7-10 км.

Рис. 31.8. Разветвление автомобильных дорог в разных уровнях по типу треугольника

В Англии наиболее широкое распространение получили следующие типы транспортных развязок: распределительное кольцо с двумя путепроводами, неполный «клеверный лист» с двумя двухполосными или четырьмя однополосными съездами и примыкание по типу трубы. Пересечения автомобильных дорог по типу полного клеверного листа в Англии применяют редко, так как они занимают большую территорию. С целью экономии земельных участков строят пересечения по типу неполного клеверного листа, которые в дальнейшем по мере увеличения интенсивности движения на пересекающихся дорогах перестраивают в полные клеверные листы.

В Англии при Дорожной исследовательской лаборатории создан испытательный полигон для моделирования транспортных развязок различных типов. Расстояние между транспортными развязками на автомобильных дорогах Англии колеблется от 5 до 16 км.

Во Франции пересечения автомагистралей с другими дорогами проектируют в разных уровнях. Например, на автомагистрали Эстерель – Лазурный Берег протяженностью 50,5 км построено шесть транспортных развязок. Одна из них изображена на рис. 31.9.

Рис. 31.9. Пересечение в разных уровнях на автомагистрали Эстерель – Лазурный Берег (Франция): 1 – контрольный пункт

Транспортная развязка имеет довольно сложную конфигурацию, которая объясняется необходимостью пропуска автомобилей через контрольный пункт, где берется плата за проезд по автомагистрали. Радиусы кривых очень небольшие, однако это не влияет на условия движения автомобилей, так как они должны останавливаться на контрольном пункте.

Во Франции часто применяют пересечение автомобильных дорог в разных уровнях по типу неполного клеверного листа. Широкое распространение получили транспортные развязки, выполненные по типу трубы. Расстояние между транспортными развязками на автомобильных дорогах Франции колеблется от 8 до 25 км.

В Италии пересечения автомагистралей с другими дорогами проектируют в разных уровнях. На автомагистрали Милан – Неаполь среднее расстояние между транспортными развязками составляет 12,5 км. В процессе реконструкции автомагистрали Турин – Милан было построено 17 сложных транспортных развязок. Большое количество транспортных развязок имеется на автомагистрали Милан – Рим.

При проектировании автомагистралей в Бельгии пересечения их с другими дорогами устраивают в разных уровнях. Наибольшее распространение получили пересечения по типу полного и неполного клеверного листа. На автомагистрали Брюссель – Остенде имеется 13 транспортных развязок. Среднее расстояние между ними составляет 10 км.

В последние годы транспортные развязки получили широкое распространение также в Швейцарии, Югославии, Чехии, Голландии, Австрии и других странах Европы.

В Японии пересечения автомобильных дорог в разных уровнях сооружают главным образом по типу клеверного листа, а примыкания – по типу трубы.

Некоторые пересечения автомобильных дорог в трех уровнях, построенные в США, являются весьма сложными. Такое пересечение сооружено, например, у Чикагского аэропорта (рис. 31.10). На этой транспортной развязке две автомагистрали пересекаются между собой в двух уровнях, а над ними (в третьем уровне) располагается эстакада, которая служит для перераспределения транспортных потоков между автомагистралями.

Рис. 31.10. Пересечение автомобильных дорог в трех уровнях у Чикагского аэропорта

В бывшем СССР весной 1936 г. началось строительство первой автомагистрали Москва – Минск протяженностью 706,5 км. На пересечении автомагистрали с дорогой Витебск – Смоленск была запроектирована первая в СССР транспортная развязка по типу клеверного листа. Эта развязка построена уже после Великой Отечественной войны.

В 1956 г. было начато строительство Московской кольцевой автомобильной дороги. К Москве подходит четырнадцать радиальных автомобильных дорог. Основной целью строительства кольцевой дороги являлась разгрузка центра Москвы от транспортных потоков, перемещающихся между периферийными районами города, а также от транзитных потоков. Строительство кольцевой дороги было закончено в ноябре 1962 г. Общая длина ее равна 108,7 км. Среднее удаление дороги от центра города составляет 17,3 км.

На Московской кольцевой дороге было сооружено сорок два пересечения в разных уровнях, выполненных по типу полного и неполного клеверного листа, а в некоторых случаях – в виде простого пересечения без соединительных съездов. На всех транспортных пересечениях была предусмотрена возможность устройства в дальнейшем полной развязки движения. Среднее расстояние между пересечениями равно 2,5 км.

Всего на Московской кольцевой автомобильной дороге было построено восемь пересечений по типу полного клеверного листа (рис. 31.11).

Рис. 31.11. Схемы пересечения по типу клеверного листа: а – обычного типа; б – вытянутого типа

На пересечениях в разных уровнях, построенных на Московской кольцевой автомобильной дороге, съезды, как правило, однополосные. Все путепроводы выполнены из сборного железобетона с предварительно напряженными пролетными строениями.

В результате эксплуатации Московской кольцевой автомобильной дороги выявилась необходимость в дооборудовании ряда транспортных развязок дополнительными съездами и в сооружении в 53 пунктах пешеходных тоннелей и мостиков.

Опыт эксплуатации первых пересечений в разных уровнях позволил внести некоторые улучшения в проекты новых транспортных развязок. Например, на транспортных развязках стали устраивать переходно-скоростные полосы, которые значительно улучшили условия движения.

К олимпиаде 1980 года была построена, так называемая «олимпийская дорога» Брест – Москва, которая вначале проектировалась как дорога I-а категории, и соответственно все пересечения с ней должны были выполняться в разных уровнях. Но в дальнейшем в связи с отсутствием финансирования некоторые примыкания к ней устраивались в одном уровне с переходно-скоростными полосами, и категорийность ее упала до II, а в некоторых местах и до III категории дорог общего пользования.

В настоящее время основным объектом строительства транспортных развязок стала Минская кольцевая автомобильная дорога (МнКАД), основным типом транспортных развязок является «клеверный лист» и «неполный клеверный лист».