31.14. Сравнение вариантов транспортных развязок
Для проектирования вариантов транспортных развязок необходимо знать:
распределение интенсивности движения по направлениям;
категории пересекающихся дорог;
особенности местных условий (рельеф, характер застройки придорожной полосы, ценность земель и пр.).
В зависимости от этих исходных данных рассматривается несколько схем развязок.
При пересечении дорог с невысокой интенсивностью движения (III-IV категории) сравнивают, как правило, варианты неполных транспортных развязок, планировка которых должна обеспечивать пересечение траекторий движения автомобилей в одном уровне на дороге более низкой категории.
При высокой интенсивности движения на пересекающихся дорогах в качестве вариантов рассматривают полные транспортные развязки – «клеверный лист» различных планировок, кольцевые развязки, развязки с полупрямыми или прямыми левоповоротными съездами.
На транспортных развязках наиболее трудно организовать левоповоротное движение. В связи с этим, сравнивая варианты, особое внимание уделяют выбору типа левоповоротных съездов, имеющих наибольшую интенсивность движения.
На транспортных развязках наилучшие условия необходимо создавать для дороги более высокой технической категории. Такие условия создаются при:
проложении дороги более высокой категории под путепроводом;
разделении главной дороги и переходно-скоростных полос разделительной полосой;
соблюдении принципов канализирования движения с помощью островков и разметки проезжей части.
Сравнивая варианты развязок, учитывают, насколько полно в той или иной планировке отражены следующие требования:
единообразие входа на левоповоротные съезды развязок, расположенных на одной дороге, например расположение входа на съезд на участках перед путепроводом (рис. 31.94);
Рис. 31.94. Пример вариантов пересечений в разных уровнях с единообразным расположением входа на левоповоротные съезды
соблюдение принципа стадийности строительства, размещение съездов с учетом перспективного строительства дополнительных съездов или полос движения;
использование способа раздельного трассирования полос движения в пределах развязки для более плавного вписывания в ландшафт и удобного сопряжения съездов с пересекающимися дорогами;
проектирование при необходимости путепроводов криволинейных в плане с целью создания съездов плавного очертания без прямых вставок;
обеспечение требований безопасности движения при конструировании и расположении элементов путепровода;
устройство единого съезда для правого и левого поворотов (рис. 31.95);
проектирование съездов развязок для левых поворотов без прямых вставок (рис. 31.96);
устройство участков разгона, торможения и маневрирования на переходно-скоростных полосах параллельно оси главной дороги;
обеспечение достаточных расстояний видимости участка входа на съезды и переходно-скоростных полос.
Рис. 31.95. Устройство единого выезда с дороги для левого и правого поворотов
Рис. 31.96. Пример исключения прямых вставок из планировки левоповоротных съездов пересечения «клеверный лист»: а – планировка с прямыми вставками; б – без прямых вставок
Основными технико-экономическими показателями сравнения вариантов развязок являются:
площадь земли, занимаемая развязкой;
степень безопасности и удобства движения;
пропускная способность;
сумма приведенных затрат.
Степень безопасности движения на развязках в разных уровнях определяется количеством и характером конфликтных точек, интенсивностью движения по главной дороге и съездом. На полных транспортных развязках конфликтные точки возникают при слиянии и разделении потоков движения, на неполных развязках дополнительно появляются точки пересечения потоков.
На транспортных развязках понятие «удобство движения» распространяется на все направления движения. Для автомобилей прямого направления удобство движения заключается в отсутствии влияния на их скорость и траекторию поворачивающих автомобилей или элементов развязки. Для поворачивающих – в обеспечении плавности снижения скорости, продолжительности совершения поворотов, отсутствии резких изменений направления движения в процессе маневра.
При оценке пропускной способности развязок, складывающейся из пропускной способности съездов и пересекающихся дорог, рассматривают практическую пропускную способность, учитывают влияние различной загрузки пересекающихся дорог и съездов на скорость и удобство движения. Приемлемым уровнем загрузки можно считать интенсивность движения по съезду, не превышающую 30-40% от его пропускной способности при отсутствии переходно-скоростных полос и 50-60% при их наличии. При возрастании интенсивности движения выше указанных величин резко ухудшаются условия движения по главной дороге, а на съездах образуются очереди автомобилей значительной длины.
Сумма приведенных затрат складывается из строительной стоимости, дорожно-эксплуатационных и транспортных расходов за расчетный период, а также потерь от дорожно-транспортных происшествий за тот же период.
Стоимость строительства транспортной развязки определяется строительной стоимостью путепроводов, дорожной одежды и земляного полотна. Сюда же следует включать затраты, связанные с инженерным оборудованием развязок (установка барьеров безопасности, дорожных знаков, устройство искусственного освещения и др.).
Дорожно-эксплуатационные расходы состоят из ежегодных затрат на текущий ремонт и содержание дороги, а также из затрат на средние и капитальные ремонты.
Транспортные расходы на развязках в разных уровнях включают расходы, вызванные перепробегом левоповоротных потоков автомобилей, задержками поворачивающих автомобилей в местах вливания в основные потоки движения и возможным снижением в зоне развязки скорости автомобилей прямых направлений.
Для первоначального ориентировочного определения экономической эффективности развязок используют графики областей применимости различных типов съездов и переходно-скоростных полос.
Устройство на развязке путепровода и правоповоротных съездов требует дополнительных капиталовложений, но позволяет устранить пересечения наиболее интенсивных транспортных потоков прямых направлений. На рис. 31.97 представлен график, по которому возможно определить ориентировочные соотношения величин интенсивностей движения для устройства пересечений типа «ромб» или неполный «клеверный лист» без левоповоротных съездов.
Рис. 31.97. Условия перехода к неполной транспортной развязке: I – канализированные пересечения в одном уровне; II – пересечение в разных уровнях типа «ромб»
Эффективность устройства пересечения типа «ромб» следует сравнивать с эффективностью канализированных пересечений как наиболее совершенных видов пересечений в одном уровне. Устройство таких развязок не исключает задержек автомобилей при выполнении левых поворотов, которые совершаются на участке второстепенной дороги с примыкающими к нему правоповоротными съездами развязки.
Одним из возможных решений устранения наиболее загруженного левого поворота на этом примыкании является устройство петли левоповоротного съезда развязки «клеверный лист». Выезд с петли на главную дорогу связан с вливанием в основной поток. Граничные промежутки времени при этом существенно меньше по сравнению с их величинами на канализированном примыкании правоповоротного съезда.
Диаграммы применимости петли левоповоротного съезда показаны на рис. 31.98 и 31.99. Устройство полос разгона для петли левоповоротного съезда связано с уширением путепровода, земляного полотна и проезжей части, требующих довольно больших дополнительных капиталовложений. В связи с этим строительство полос разгона для правоповоротных съездов, требующих меньших затрат, эффективно для более низких соотношений интенсивностей (граничная кривая 3 на рис. 31.99).
На полных пересечениях «клеверный лист», на которых переходно-скоростные полосы отделены от главной дороги, вливание автомобилей, выходящих с петель съездов, происходит в левоповоротный поток смежной петли (рис. 31.100). В связи с тем, что на подобных развязках устранены помехи движению автомобилей основного направления, область применимости их довольно обширна (рис. 31.101). Однако с ростом интенсивности левоповоротных потоков на пересекающихся дорогах появляется необходимость исключения их взаимодействия, чего можно добиться заменой петли прямым или полупрямым левоповоротным съездом (см. рис. 31.101).
Рис. 31.98. Диаграмма применимости левоповоротного съезда пересечения «клеверный лист», не имеющего переходно-скоростных полос: I – левоповоротный съезд канализированного пересечения в одном уровне; II – левоповоротный съезд пересечения «клеверный лист» без полос торможения и разгона
Рис. 31.99. Диаграмма применимости различных типов съездов с переходно-скоростными полосами: 1 – переходно-скоростные полосы левоповоротного съезда пересечения «клеверный лист»; 2 – переходно-скоростные полосы с разделительной полосой левоповоротного съезда пересечения «клеверный лист»; 3 – переходно-скоростные полосы с разделительной полосой правоповоротных съездов
Рис. 31.100. Условия вливания левоповоротных автомобилей в основной поток на пересечении «клеверный лист» без переходно-скоростных полос
Рис. 31.101. Диаграмма применимости полупрямых левоповоротных съездов: I – левоповоротный съезд пересечения «клеверный лист»; II – полупрямой левоповоротный съезд
Для удобства сравнения различных вариантов развязок целесообразно составлять сводные таблицы по отдельным показателям.
Так, в табл. 31.23-31.25 в качестве примера представлены величины показателей, характеризующих развязки в разных уровнях на пересечении под прямым углом двух дорог в равнинной местности, каждая из которых имеет четыре полосы движения по 3,75 м и разделительные полосы шириной 4,5 м. Расчетная скорость всех правоповоротных съездов – 70 км/ч, петель «клеверного листа» – 50 км/ч, полупрямых – 60 км/ч, прямых – 70 км/ч, кольцевой части кольцевой развязки – 60 км/ч. Ширина земляного полотна однополосных съездов – 7,5 м, двухполосных (и кольцевого участка кольцевой развязки) – 11 м. Все сравниваемые развязки имеют переходно-скоростные полосы длиной от 90 до 230 м.
Таблица 31.23. Таблица параметров различных типов пересечений
Тип пересечения в разных уровнях |
Площадь занимаемых земель, га |
Радиусы левоповоротных съездов, м |
Радиусы правоповоротных съездов, м |
«Клеверный лист» |
30,86 |
70 |
200 |
Кольцевое с пятью путепроводами |
26,72 |
145 (радиус кольца) |
240 |
С четырьмя полупрямыми левоповоротными съездами |
17,38 |
130 |
180 |
С четырьмя прямыми левоповоротными съездами |
20,64 |
138 |
200 |
Таблица 31.24. Таблица параметров съездов различных типов пересечений
Тип пересечения |
Правоповоротные съезды |
Левоповоротные съезды |
||
Длина1, м |
Продолжительность движения, с |
Длина1, м |
Продолжительность движения, с |
|
«Клеверный лист» |
975 |
55 |
1850 |
100 |
Кольцевое с пятью путепроводами |
985 |
56 |
1450 |
86 |
С четырьмя полупрямыми левоповоротными съездами |
1080 |
58 |
1215 |
67 |
С четырьмя прямыми левоповоротными съездами |
1060 |
55 |
1120 |
58 |
Примечание. 1Подразумевается суммарная длина съездов и переходно-скоростных полос разгона и торможения.
Таблица 31.25. Таблица объемов земляных работ и расхода материалов покрытия
Тип пересечения в разных уровнях |
Земляные работы, м3 |
Покрытие, м2 |
|
выемки |
насыпи |
||
«Клеверный лист» |
11900 |
114000 |
86500 |
Кольцевое с пятью путепроводами |
54200 |
132600 |
98400 |
С четырьмя полупрямыми левоповоротными съездами |
30700 |
400000 |
89300 |
С четырьмя прямыми левоповоротными съездами |
46000 |
141500 |
88600 |
При большом количестве вариантов составление таких таблиц позволяет систематизировать данные по характеристикам развязок, ускоряет процесс сравнения по основным технико-экономическим показателям.
В приложении изображены различные схемы пересечений и примыканий автомобильных дорог в разных уровнях полного и неполного типов. Представленные варианты транспортных развязок наиболее часто используются в практике дорожного проектирования и могут явиться основой для разработки вариантов.
В случаях, когда пересекаются дороги низких категорий, а также при трассировании дорог в равнинной местности, количество рассматриваемых вариантов обычно не превышает пяти-шести. В стесненных условиях или при пересечении дорог высших категорий сравнивается большее количество вариантов, число которых, однако, не превышает обычно десяти-пятнадцати.
При выборе схемы пересечения в разных уровнях, допускающей пересечения в отдельных точках транспортных потоков, из всех возможных вариантов предпочтение следует отдать схеме, при которой возникает меньше помех для движения, а степень его безопасности выше. Для этой цели на основе исходных данных по разным направлениям намечают несколько вариантов схем пересечения, для которых строят эпюры интенсивностей движения (рис. 31.102). Опасность дорожно-транспортных происшествий и взаимных помех для движения оценивают суммой интенсивностей пересекающихся потоков. Чем меньше эта сумма, тем рациональнее схема пересечения.
Рис. 31.102. Анализ схемы пересечений по типу неполного «клеверного листа» методом суммирования интенсивностей движения в конфликтных точках: а – интенсивности движения по разным направлениям, авт./сут; б – сравниваемые схемы пересечения; в, г – схемы интенсивности движения по элементам съездов
При выборе схемы пересечения дорог в разных уровнях стремятся обеспечить следующие условия:
1) преимущественное удобство движения для основных транспортных потоков по интенсивности и значимости. Съезды с этих дорог предусматривают обязательно;
2) безопасность и плавность разделения транспортных потоков;
3) отсутствие переплетения потоков движения на полосах проезжей части, предназначенных для автомобилей, следующих транзитом. Медленные грузовые автомобили, едущие по правой полосе движения, при перестроении для съезда с дороги не должны пересекать путь движения более быстрых;
4) выполнение маневров слияния потоков движения не на основных, а на дополнительных полосах проезжей части. Точки разделения на основных полосах хотя и нежелательны, но создают меньше помех для движения.
В любом случае выбор типа транспортной развязки выполняется на основании технико-экономических расчетов.
Этапы совершенствования пересечений автомобильных дорог по мере роста интенсивности движения можно производить в следующей последовательности:
