31.8. Установление расчетной скорости на транспортных развязках

Под расчетной скоростью движения на транспортной развязке следует понимать ту скорость, на которую необходимо проектировать соединительные съезды, предназначенные для лево- и правоповоротных потоков движения. Эта скорость, как правило, должна иметь различные значения на разных съездах в зависимости от конструктивных особенностей данной транспортной развязки. Расчетная скорость может изменяться и в пределах одного съезда. Что же касается основных (сквозных) потоков движения, то они, как правило, должны иметь одинаковую расчетную скорость, как на перегоне, так и в пределах транспортной развязки.

От принятой расчетной скорости движения зависят почти все геометрические элементы транспортной развязки, ее строительная стоимость, дорожные и транспортные расходы, а также сумма приведенных затрат. Поэтому очень важно правильно установить расчетную скорость.

Принимать расчетную скорость движения на съездах транспортной развязки, равной расчетной скорости на пересекающихся дорогах, как правило, нецелесообразно по двум причинам:

1) при такой скорости соединительные съезды (особенно левоповоротные) будут иметь очень большую длину, в результате чего строительная стоимость транспортной развязки увеличится и сама транспортная развязка займет большую площадь земли;

2) движение автомобилей по съездам с такой скоростью будет невозможно, так как съезды имеют одну общую полосу движения для легковых и грузовых автомобилей, а максимальная скорость грузовых автомобилей, как известно, меньше расчетных скоростей, которые принимаются при проектировании автомобильных дорог высоких категорий.

Поэтому при установлении возможного диапазона изменения расчетной скорости на съездах транспортных развязок нужно принимать во внимание следующее.

1. В процессе эксплуатации транспортной развязки может возникнуть необходимость в пропуске через нее в том или ином направлении максимально возможного количества автомобилей (например, во время уборочной кампании, в период строительства крупного объекта и т. д.). Поэтому каждый съезд транспортной развязки нужно рассчитывать на скорость, которая была бы не менее оптимальной, т. е. скорости, соответствующей максимальной пропускной способности одной полосы дороги. Если запроектировать тот или иной съезд на расчетную скорость менее оптимальной, то этот съезд не сможет пропустить максимальное количество автомобилей. Согласно исследованиям пропускной способности оптимальная скорость находится в пределах 40-50 км/ч. Поэтому расчетную скорость на съездах следует принимать не менее 40 км/ч.

2. Расчетная скорость на съездах должна быть не более максимальной скорости грузовых автомобилей с полной нагрузкой вследствие того, что съезды имеют одну общую полосу движения для легковых и грузовых автомобилей. Если расчетную скорость принять более максимальной скорости грузовых автомобилей с полной нагрузкой, то это приведет к увеличению размеров транспортной развязки, а следовательно, и ее строительной стоимости. Движение же с такой скоростью на съездах все равно будет невозможно.

Значения максимальной скорости грузовых автомобилей с полной нагрузкой, выпускаемых в настоящее время, колеблется в пределах 70-90 км/ч. Поэтому при установлении верхнего значения расчетной скорости на транспортных развязках нужно ориентироваться на максимальную скорость грузовых автомобилей, равную 90 км/ч. Таким образом, расчетную скорость на транспортных развязках следует принимать в диапазоне от 40 до 90 км/ч.

Выбор расчетной скорости на транспортной развязке в каждом конкретном случае должны производить на основании подробных технико-экономических расчетов с учетом перспективной интенсивности движения по всем направлениям. С увеличением расчетной скорости возрастает длина соединительных съездов, увеличиваются общие размеры транспортной развязки и, следовательно, повышается ее строительная стоимость. С другой стороны, при увеличении скорости на правоповоротных съездах, а также на левоповоротных съездах тех типов транспортных развязок, на которых левоповоротное движение совершается путем непосредственного поворота влево (например, на ромбовидном типе пересечения, на пересечении по типу криволинейного четырехугольника, на криволинейном типе пересечения, на Т-образном типе примыкания и некоторых других), за счет сокращения пути и времени пробега автомобилей сильно уменьшаются транспортные расходы, в результате чего разница в строительной стоимости сравнительно быстро окупается. На таких транспортных развязках при большой интенсивности движения лево- и правоповоротных потоков экономически выгодно назначать высокую расчетную скорость порядка 70-80 км/ч.

Критерием правильности выбора расчетной скорости является минимум суммы приведенных затрат на развязке или на съездах.

При проектировании транспортных развязок могут встретиться такие случаи, когда по тем или иным причинам необходимо принимать сравнительно невысокие значения расчетной скорости (40-50 км/ч). Такие скорости, в частности, надо назначать в случаях, когда:

1) на проектируемой транспортной развязке ожидается весьма интенсивное движение автопоездов, которые имеют сравнительно невысокие скорости движения;

2) вследствие ограниченной свободной территории не представляется возможным принимать более высокие значения расчетной скорости (это относится главным образом к транспортным развязкам, проектируемым в пригородной зоне);

3) увеличение расчетной скорости влечет за собой резкое возрастание дорожных и транспортных расходов (например, на пересечении по типу клеверного листа при большой интенсивности движения на левоповоротных съездах).

При установлении расчетной скорости на транспортных развязках очень важно решить вопрос: принять ли на транспортной развязке одну расчетную скорость, общую для всех съездов, или левоповоротные съезды проектировать на одну расчетную скорость, а правоповоротные – на другую? Решение этого вопроса в первую очередь зависит от конструктивных особенностей каждого типа транспортной развязки и от условий движения по ней лево- и правоповоротных транспортных потоков.

Возможные случаи назначения расчетных скоростей для различных типов транспортных развязок:

1) если лево- и правоповоротные потоки имеют общие полосы движения, то в пределах всей развязки следует назначать одну расчетную скорость, общую для всех съездов.

К таким транспортным развязкам относятся:

• неполный клеверный лист с четырьмя однополосными съездами;

• распределительное кольцо с пятью и двумя путепроводами;

• улучшенный тип распределительного кольца;

• пересечение по типу двойной петли;

• крючкообразный тип пересечения;

• кольцевой тип примыкания и разветвления;

• грушевидный тип примыкания;

2) если лево- и правоповоротные потоки имеют различные полосы движения, то в ряде случаев целесообразно назначать разные расчетные скорости на лево- и правоповоротных съездах. На правоповоротных съездах может быть назначена расчетная скорость, близкая к верхнему пределу (80-100 км/ч), а на левоповоротных съездах назначается скорость, близкая к оптимальной, т.е. V_р = 50 км/ч.

К таким транспортным развязкам относятся:

• клеверный лист;

• неполный клеверный лист с двумя двухполосными съездами, расположенными в соседних и накрестлежащих четвертях;

• примыкание по типу трубы;

• листовидный тип примыкания.

На всех перечисленных типах транспортных развязок может назначаться и одна расчетная скорость, общая для всех съездов;

3) на некоторых типах транспортных развязок даже при наличии различных полос движения для лево- и правоповоротных потоков следует назначать одну расчетную скорость, общую для всех съездов. Такое решение должно приниматься на развязках, где на левоповоротных съездах с увеличением расчетной скорости сокращаются путь и время пробега.

К таким транспортным развязкам относятся:

• ромбовидный тип пересечения;

• пересечение по типу криволинейного четырехугольника;

• Т-образный тип примыкания.

На всех этих транспортных развязках экономически выгодно назначать высокую расчетную скорость (около 80-90 км/ч);

4) на некоторых типах транспортных развязок, например на линейном типе пересечения с двумя путепроводами, на линейном типе примыкания, на V-образном типе разветвления, на разветвлении по типу криволинейного треугольника с одним путепроводом и др., при небольших углах поворота правоповоротных съездов и при значительной интенсивности движения на них экономически выгодной может оказаться скорость, превышающая 90 км/ч.

В тех случаях, когда некоторые левоповоротные потоки имеют значительно большую интенсивность движения, чем все остальные потоки, целесообразно создавать для них лучшие условия движения путем назначения более высокой расчетной скорости и соответствующего увеличения радиуса горизонтальных кривых (см. рис. 31.50-31.52).

При проектировании транспортных развязок скорость основных (сквозных) потоков движения в пределах развязки следует принимать равной расчетной скорости на перегоне, т. е. установленной для данной категории дороги. Однако на некоторых типах транспортных развязок вследствие их конструктивных особенностей соблюдение этого условия оказывается невозможным. Например, па пересечении по типу распределительного кольца с двумя путепроводами основной поток второстепенной дороги вынужден на развязке проходить по кольцу; кроме того, этот поток смешивается на кольце с лево- и правоповоротными потоками движения и, следовательно, не может перемещаться по кольцу со скоростью, превышающей расчетную на транспортной развязке. Аналогичный случай имеет место на пересечении по типу двойной петли. На пересечении с разветвленными дорогами и на крестообразном типе пересечения основное движение обеих пересекающихся дорог смешивается с лево- и правоповоротными потоками и имеет с ними общие полосы движения. В результате этого на указанных транспортных развязках основные потоки движения также не могут перемещаться со скоростью, превышающей расчетную.

Также необходимо учитывать и другие факторы, влияющие на выбор расчетной скорости:

1) рельеф местности;

2) обеспечение удобства и безопасности движения;

3) видимость во всех направлениях.

4) категории пересекающихся дорог;

5) угол пересечения.

Из всего сказанного следует, что вопрос назначения расчетной скорости на транспортных развязках является настолько сложным, что нельзя дать какие-то определенные рекомендации, пригодные для всех условий. В каждом конкретном случае выбор расчетной скорости требует индивидуального творческого решения при обязательном всестороннем анализе различных местных условий.

Так как на транспортных развязках расчетная скорость принимается более низкой, чем на подходящих к ним дорогах, то при проектировании развязок необходимо предусматривать, участки снижения и набора скоростей. На этих участках автомобили, поворачивающие с основной дороги на съезд, снижают скорость до расчетной на транспортной развязке, а автомобили, выходящие со съезда на основную дорогу, увеличивают скорость до расчетной на дороге. Участки снижения и набора скоростей могут находиться на основных полосах пересекающихся дорог, однако в этом случае автомобили, поворачивающие на транспортной развязке вправо и влево, нарушают режим основного потока движения. Поэтому более целесообразным является размещение участков снижения и набора скоростей на дополнительных переходно-скоростных полосах, отделенных от основной проезжей части вспомогательными разделительными полосами (рис. 31.69).

СНиП 2.05.02-85 рекомендует проектировать правоповоротные съезды на транспортных развязках из условия обеспечения расчетных скоростей на съезде не менее 60 км/ч для дорог I и II категорий и не менее 50 км/ч – для дорог III категории. При этом для левоповоротных съездов минимальная скорость конкретно не оговаривается. Исходя из рекомендаций СНиП радиусы кривых левоповоротных съездов пересечений и примыканий с элементами транспортных развязок типа «клеверный лист» следует принимать равными не менее 60 м для дорог I и II категорий и не менее 50 м для дорог III категории. На практике это означает, что левоповоротные съезды на пересечениях по типу «клеверного листа» рекомендуется проектировать на скорость 50 км/ч для дорог I и II категорий и на скорость 40 км/ч – для дорог III категории. Интересен тот факт, что по сравнению с предыдущим СНиП II-Д.5-72 минимальные значения расчетных скоростей упали для правоповоротных съездов с 80 км/ч до 60 для дорог I и II категорий и с 60 до 50 км/ч для III категории.

Рис. 31.69. Схема клеверного листа с переходно-скоростными полосами для левоповоротных потоков: 1, 2, 3, 4 – переходно-скоростные полосы

В тех случаях, когда к транспортной развязке подходят дороги различных категорий, наименьшие радиусы горизонтальных кривых нужно принимать по категории той дороги, с которой происходит съезд.

Следует отметить, что рекомендации СНиП 2.05.02-85 относятся главным образом к транспортным развязкам, имеющим в своей основе элементы клеверного листа.

Проведенные наблюдения за фактическими скоростями и режимами движения автомобилей на пересечениях дорог в разных уровнях на МКАД показали, что скорости движения автомобилей неодинаковы на различных съездах. Эти скорости изменяются также и в пределах одного съезда. На правоповоротных съездах скорости примерно на 25% выше, чем на левоповоротных. Основная масса автомобилей перемещается по съездам со скоростями 30-40 км/ч, и лишь незначительное количество автомобилей (не более 3%) развивает скорость больше 50 км/ч.

Большой интерес также представляют результаты натурных исследований режимов движения автомобилей на транспортных развязках МКАД, которые показали, что расчетные скорости на левоповоротных съездах клеверного листа, равные 40-50 км/ч, в наибольшей степени соответствуют фактическим режимам движения автомобилей при взаимодействии левоповоротных потоков на межпетлевом участке L_MП (рис. 31.70).

Рис. 31.70. Схема взаимодействия автомобилей на межпетлевом участке: 1 – основная дорога; 2 – левоповоротный съезд № 1; 3 – левоповоротный съезд № 2

В результате проведенного анализа взаимного влияния автомобилей, которые используют для левых поворотов петли № 1 и № 2, установлено, что по мере увеличения интенсивности движения по петле № 2 возрастает количество автомобилей, вынужденных останавливаться перед выездом с петли № 1 на межпетлевой участок L_MП. Эти автомобили после остановки постепенно увеличивают скорость своего движения на межпетлевом участке до V₁, которая определяется длиной участка L_MП и ускорением разгона. В результате этого скорости автомобилей, которые движутся за указанными автомобилями и должны сделать левый поворот по петле № 2, в зоне входа на эту петлю приближаются к V₁, т. е. V_вхV₁.

В результате проведенных наблюдений получены фактические значения ускорений разгона на межпетлевом участке. Для грузовых автомобилей среднее ускорение составляет 0,8 м/с², для легковых – 1,0 м/с², для смешанного потока (85-90% грузовых автомобилей и 10-15% – легковых) – 0,80-0,85 м/с². При таких значениях ускорений скорости V_вх=V₁ не превышают для смешанного потока автомобилей 40-45 км/ч. Только при наличии в потоке 40-50% легковых автомобилей эти скорости достигают 50-60 км/ч, поэтому рекомендуется рассчитывать радиусы петель левоповоротных съездов клеверного листа на скорости 40-50 км/ч. В стесненных условиях скорости движения автомобилей, направляющихся на левоповоротный съезд № 2 (см. рис. 31.70), существенно зависят от интенсивности движения на съезде № 1. При этом на входном участке петли № 2 могут иметь место три типа режима движения: с торможением, с постоянной скоростью и с разгоном (в зависимости от интенсивности движения).

В свободных условиях существенное влияние на режим движения по переходной и круговой кривым оказывает наличие спуска или подъема. На спуске режим движения характеризуется постепенным снижением скорости в пределах переходной кривой, а иногда и в пределах короткого участка круговой кривой. При продольном уклоне 30-40‰ отрицательное ускорение для наиболее быстроходных автомобилей в среднем составляет 1,2 м/с². На входных участках левоповоротных съездов, расположенных на подъеме, многие водители не снижают скорость. В процессе перемещения по переходной кривой скорость движения практически остается постоянной. Это дает основание рекомендовать при проектировании переходных кривых левоповоротных съездов, расположенных на подъеме, принимать постоянную скорость движения.

При проектировании транспортных развязок в разных странах мира принимают различные нормы расчетной скорости.

В США съезды транспортных развязок рассчитывают на скорости, рекомендуемые нормами Ассоциации сотрудников дорожных организаций штатов (AASHTO). Эти скорости, приведенные в табл. 31.11, назначаются в зависимости от расчетной скорости на главной дороге, а значит, в зависимости от категории дороги.

Таблица 31.11. Расчетные скорости на транспортных развязках США

Расчетная скорость на главной дороге, км/ч (миль/ч)	Эксплуатацион-ная скорость на главной дороге, км/ч	Отношение эксплуатационной скорости к расчетной	Расчетная скорость на съездах, км/ч
			рекомендуемая	минимальная	отношение минимальной скорости к рекомендуемой
48 (30)	43	0,90	40	24	0,60
64 (40)	54	0,84	56	32	0,57
80 (50)	64	0,80	64	40	0,62
96 (60)	72	0,75	72	48	0,67
112 (70)	78	0,70	80	48	0,60
128 (80)	83	0,65	85	48	0,56
144 (90)	86	0,60	88	48	0,54

Рекомендуемые расчетные скорости на съездах практически равны эксплуатационным скоростям на главной дороге. Последние, как видно из табл. 31.11, составляют 70-90% от расчетных скоростей на главной дороге, причем по мере увеличения расчетной скорости этот процент заметно снижается.

При расчетных скоростях движения на главной дороге, равных 48-144 км/ч (30-90 миль/ч), рекомендуемые расчетные скорости на съездах транспортных развязок составляют 40-90 км/ч. Как видно из этого, предложения СНиП 2.05.02-85 совпадают с предложениями AASHTO.

Минимальные расчетные скорости на съездах, приведенные в табл. 31.11, принимают при проектировании транспортных развязок в стесненных условиях и для расчета левоповоротных съездов развязок, имеющих в основе элементы клеверного листа. Эти скорости составляют 57-67% от рекомендуемых. Расчетные скорости, равные 24 и 32 км/ч, являются, безусловно, весьма заниженными для пересечений и примыканий автомобильных дорог в разных уровнях.

В Канаде расчетная скорость на правоповоротных съездах транспортных развязок принимается равной 0,75 от расчетной скорости на пересекающихся дорогах, а в Германии – равной 0,80-0,85 от расчетной скорости на дорогах. На левоповоротных съездах расчетная скорость принимается равной 0,5 от расчетной скорости на дорогах.

Во Франции расчетная скорость на съездах транспортных развязок также принимается в зависимости от расчетной скорости на пересекающихся дорогах. При расчетных скоростях на дорогах, равных 100 и 140 км/ч, рекомендуемые расчетные скорости на съездах транспортных развязок составляют соответственно 75 и 90 км/ч.

При проектировании транспортных развязок в Италии расчетная скорость на правоповоротных съездах принимается не менее 70 км/ч; левоповоротные съезды клеверного листа рассчитывают на скорость 50 км/ч.

В Австралии расчетные скорости на съездах транспортных развязок принимают в зависимости от назначения съезда и типа развязки (табл. 31.12).

Таблица 31.12. Расчетные скорости на съездах транспортных развязок в Австралии

Тип развязки или съезда	Расчетная скорость на съездах, км/ч
	рекомендуемая	минимальная
Неполный клеверный лист с четырьмя однополосными съездами («ромб»)	72	40
Левоповоротные съезды клеверного листа	40	40
Левоповоротные съезды, обеспечивающие поворот непосредственно влево	90	72
Правоповоротные съезды	72-90	56

Таким образом, во многих странах мира при проектировании транспортных развязок расчетная скорость на съездах назначается в диапазоне от 40 до 90 км/ч. Наименьшие значения расчетной скорости (40-50 км/ч) принимаются при проектировании развязок в стесненных условиях и для расчета левоповоротных съездов развязок, имеющих в основе элементы клеверного листа. Наибольшие значения расчетной скорости (70-90 км/ч) принимаются для расчета правоповоротных съездов, а также левоповоротных съездов, обеспечивающих поворот непосредственно влево.