1299

10,1, а) по кратчайшему направлению. Создание такой сети было бы не оправдано экономически и привело бы к бесхозяйственному изъятию больших земельных площадей из сельскохозяйственного производства. Поэтому при проектировании начертания дорожной сети должно быть найдено такое компромиссное решение, в кото­ ром удовлетворение требований автомобильного транспорта к эф­ фективности автомобильных перевозок сочеталось бы с экономией затрат на строительство, включая и стоимость земли, отведенной под дорогу.

В соответствии с принятой в настоящее время методикой срав­ нения вариантов за критерий оптимальности начертания дорожной сети принимают минимум приведенных строительных и эксплуата­ ционных затрат. Предложен ряд математических методов отбора из ряда возможных вариантов начертания дорожных сетей наивы­ годнейшего варианта, удовлетворяющего критерию оптимальности. В настоящее время еще нельзя с полной определенностью выска­ заться о преимуществах какого-либо из них.

Проектирование начертания дорожной сети ведут, не учитывая влияния рельефа и ситуации местности, получая таким образом сеть воздушных линий, которая дает основную ориентировку для выбо-

ф -

Рис. 10.1. Дорожная сеть района:

л —>схема транспортных связей; б — мини­ мальная по протяженности сеть дорог, свя­ зывающая грузообразующие точки; в — сеть дорог, уточненная путем установле­ ния рациональных мест примыканий и раз­

ветвлений

181

ра направления отдельных дорог при изысканиях на местности. Влияние рельефа подлежит учету лишь при наличии непреодоли­ мых препятствий — горных хребтов, больших озер и заболоченных массивов. Горные перевалы и места обхода являются в этом слу­ чае точками обязательного транзитного прохода всех грузопото­ ков. Неизбежные отклонения трассы от найденных воздушных ли­ ний, вызванных местными топографическими условиями, нередко выдвигаются в качестве аргумента против широкого использования технико-экономических методов обоснования начертания дорожной сети. Однако влияние таких отклонений не следует переоценивать.

Для практических целей удобен метод проф. Я. В. Хомяка, при котором проектирование сети выполняют в несколько этапов:

1) выбор основной схемы связей между корреспондирующими грузообразующими пунктами, которая удовлетворяет требованию наименьшей суммарной протяженности. Это обеспечивает мини-1 мальные затраты на строительство;

2)уточнение первоначально намеченной сети путем введения дополнительных звеньев для удовлетворения критерия минимума приведенных дорожно-транспортных затрат на перевозки;

3)окончательная корректировка намеченной сети путем уточ­ нения мест примыкания и разветвлений дорог.

Решение задачи начинают с построения кратчайшей связываю­ щей сети дорог, т. е. такой сети воздушных линий, которые соеди­ няют все грузообразующие и грузопоглощающие точки при наи­ меньшей приведенной длине сети. Для отбора звеньев в кратчай­ шую связывающую сеть используется показатель 1/Q, который, представляет собой длину участка дороги, приходящуюся на 1 т перевозимого груза. Этот показатель назван приведенным расстоя­ нием. В принципе имеется возможность приближенного учета при проектировании сети особенностей рельефа введением в значение I поправочного коэффициента на удлинение трассы.

Рассмотрим построение сети дорог на примере, заимствованном из работы проф. Я- В. Хомяка.

Расчеты ведутся на основе составляемых по данным технико­ экономических изысканий таблиц грузовых перевозок. Приведена часть такой таблицы (табл. 10.1).

182

Начиная построение, выбирают на схеме транспортных связей точку, к которой тяготеют наиболее интенсивные грузопотоки. Для случая, представленного на рис. 10.1, а, таковой является точка 1 станции железной дороги, к которой тяготеет большинство других точек. Для них вычисляют приведенные расстояния до всех других точек (табл. 10.2). На первом этапе расчета в рассматриваемом примере получилось, что наиболее близкой к точке 1 является точ­ ка 4. Поэтому линия 1—4 образует первое звено отыскиваемой кратчайшей связывающей сети (рис. 10.1, б). В дальнейших расче­ тах точки 1 и 4 больше не рассматриваются и учитываются только грузы, поступающие из них в другие точки.

Для точки 4 (табл. 10.3) наименьшим является приведенное расстояние до точки 3. Поэтому линия 3—4 включается в сеть до­ рог. При подсчете расстояний учитывалось, что грузы, перевозимые в точку 3 из точки 7, после установления первого звена сети 7—4 должны обязательно пройти через точку 4 и, следовательно, на

183

табл. 10.4 графы для точек 7—23 опущены, так как на первом этапе расчета они не ока­ зывают влияния на результаты.

участке 4—3 объем грузовых перевозок будет равен сумме перево­ зок между точками 1—3 и 3—4, т. е. 1100 тыс. т. Аналогично източки 2 в точку 4 поступает 570 тыс. т, в том числе 560 тыс. т, на­ правляющихся в точку 1. При рассмотрении далее точки 3 (табл. 10.4), связанной направлением 3—4— 1 с точками 1 и 4, к объемам, приходящих в нее грузов необходимо прибавлять грузы, следую­ щие из рассматриваемых точек и в точки 1 и 4. Поэтому, напри­ мер, из точки 5 поступает в точку 3 150+10=160 тыс. т. При оп­ ределении приведенного расстояния из точки 2 до фрагмента сети 3—4— 1 учитывают грузы, поступающие из нее во все эти точки,, т. е. 650 тыс. т. Минимальное приведенное расстояние получается до точки 24, и в сеть включается линия 3—24.

Аналогичные подсчеты, выполненные для точки 24, приводят к выводу, что для нее минимальное приведенное расстояние 0,016 соответствует точке 14. Однако по конфигурации сети очевидно» что вместо нее более рациональная связь 3—14, которая и вводит­ ся в схему, хотя приведенное расстояние в этом случае получается несколько большим (0,025). Оставшиеся неохваченными точки при­ вязывают к полученному магистральному ходу повторным рассмот­ рением точек 1,4 и 3.

Найденная описанным построением схема кратчайшей связы­ вающей сети дорог (см. рис. 10.1, б) еще не в полной мере удовлет­ воряет требованию минимума дорожно-транспортных расходов на перевозки.

Так, например, пункты 1 и 2, между которыми происходят зна­ чительные перевозки, связаны только окружным путем через пункт 4, что будет вызывать перепробег автомобилей. Для улучшения запроектированной сети в нее вводят на основе логических сообра­ жений дополнительные звенья, если приведенная стоимость пере-

184

Рис. 10.2. Схемы к технико-экономическому обоснованию выбора направления трассы дороги:

дополнительного звена, непосредственно связывающего точки. Эта дополнительная сеть автомобильных дорог показана на рис. 10,1, в пунктиром.

На первых этапах построения дорожной сети ее участки сопря­ гались в грузообразующих точках, что во многих случаях вызыва­ ло бы перепробег автомобилей. Поэтому дорожная сеть должна быть уточнена путем нахождения оптимальных мест примыкания и разветвления дорог (см. рис. 10,1, в). В зависимости от назначе­ ния дорожной сети критериями оптимальности могут быть приве­ денная стоимость строительства, минимум работы или затрат вре­ мени на перевозки.

Приходится решать следующие задачи.

Пусть интенсивность движения из пункта А в пункт В равна N B, а в пункт С равна Nc. Определим угол примыкания из условия затрат времени на перевозки. Скорости движения по магистраль­ ной дороге ом, по подъездному пути ип зависят от типа проезжей части и категории дорог, определяемых интенсивностями движения.

185

Затраты времени на перевозки составят

Значение угла примыкания а, соответствующее минимуму про­ должительности перевозок, может быть найдено приравниванием нулю первой производной dT/dx, что приводит к выражению

примыкания дорог привело к появлению дополнительных узловых точек 27, 28, 29, 30, 31, 32. Введение точки 30 позволило ограни­ читься дорогой 16—30 вместо двух дорог 4—16 и 16—15.

2. Н а х о ж д е н и е т о ч к и с о е д и н е н и я д а р о г, с в я з ы ­ в а ю щ и х т ри пункт а .

При соединении дорогами трех пунктов для сокращения протя­ женности дорожной сети целесообразно проектировать сеть дорог как подъездные пути от грузообразующих пунктов к некоторой точке внутри треугольника, образованного тремя пунктами (рис. 10.2, б). Такой случай в рассматриваемом примере встретился при нахождении точки 32 в треугольнике 5—18—22.

Для нахождения положения точки соединения дорог немецким инж. Лаунгардтом в 1882 г. был предложен точный математиче­ ский метод определения углов, образуемых этими дорогами, при которых удовлетворялось бы минимальное значение принятого для оценки критерия. Однако, поскольку речь идет о сети воздушных линий, неизбежно корректируемых при трассировании на местно­ сти, целесообразнее использовать более простой приближенный метод, заключающийся в том, что из каждого грузообразующего пункта отыскивается направление подъездного пути к дороге, со­ единяющей два остальных пункта.

Пересекаясь, подъездные пути образуют так называемый «тре­ угольник погрешностей», в котором при трассировании с учетом местных условий выбирают положение точки соединения дорог.

3. О п р е д е л е н и е ме с т а р а з в е т в л е н и я д о р о г и . Если дороги, соединяющие два пункта, объем перевозок между

которыми мал, с третьим, образуют между собой малый угол, целе­ сообразно вначале строить объединенную дорогу, разветвляющую­ ся на некотором расстоянии (рис. 10.2, в). Очевидно, что эту зада­ чу можно рассматривать как определение такого положения маги­ стрального участка АО, при котором направления ответвлений з точки В и С удовлетворяют требованиям к углам примыкания, установленным выше. Положение места разветвления дорог на пла­ не определяют, отложив из какой-либо точки прямой, вычерченной

186

на прозрачной бумаге, линии под углами ai и аг, и находят такое ее положение, чтобы линии прошли через точки Л, Б и С.

г р у з о о б р а з у ю щ и х п у н к т о в (рис. 10.2, г).

Если несколько населенных пунктов и промышленных предприя­ тий тяготеют к одному пункту, например станции железной дороги, пристани или к крупному перерабатывающему промышленному предприятию, а между собой имеют малые транспортные связи, за­ ведомо нецелесообразно строить из каждого пункта самостоятель­ ный подъездной путь. Правильнее провести общий магистральный подъездной путь АВ с ответвлениями от него к отдельным пунк­ там.

Положение магистрального подъездного пути находят графиче­ ским способом построения силового многоугольника. Интенсивность движения или объем перевозимых грузов между каждой из грузо­ образующих точек и центром рассматривается как вектор, на­ правленный по прямой, соединяющей эти точки. Замыкающая си­ лового многоугольника является равнодействующей, показывающей направление основной магистрали.

Примыкания отдельных подъездных путей к магистральному решаются описанным выше способом.

10.2. Учет местных условий при выборе направления трассы

В задании на проектирование дороги бывают указаны началь­ ная, конечная и промежуточные точки, через которые должна быть проведена трасса проектируемой дороги. Эти точки, называемые опорными пунктами, могут представлять собой промышленные, политико-административные или культурные центры, транспортные узлы. При попытке трассировать дорогу по прямым, соединяющим опорные пункты, пришлось бы столкнуться с многочисленными препятствиями, преодоление которых технически и экономически менее целесообразно, чем обход с небольшим отклонением от пря­ мой линии.

Различают контурные и высотные препятствия. К первым отно­ сятся излучины рек, населенные пункты, озера и болота, места с неблагоприятными почвенными и геологическими условиями, запо­ ведники; ко вторым — горные хребты, отдельные возвышенности, глубокие и широкие котловины.

Отклонение трассы от воздушной линии вызывается также не­ обходимостью прохождения дороги через контрольные точки. К их числу относятся согласованные места пересечений с железными и автомобильными дорогами, места пересечения больших водото-

187

8

Рис. 10.3. Варианты воздушной линии между опорными пунктами

ков, удобные для строительства мостов, горные седловины, а так­ же используемые участки существующих дорог.

Осмотр местности или анализ местных условий по аэрофото­ снимкам или по карте крупного, масштаба в горизонталях позво­ ляет наметить ряд точек, через которые может пройти трасса доро­ ги, обходя препятствия. Соединение этих точек между собой дает ряд вариантов воздушных линий, достаточно хорошо характеризую­ щих возможные направления трассы дороги.

На рис. 10.3 показано несколько возможных вариантов воздуш­ ной линии между опорными пунктами. На участке АВ число воз­ можных вариантов определяется необходимостью обхода озера и использованием седловин а и б. Заслуживает внимания возмож­ ность отклонения трассы для пересечения железной дороги на уча­ стке, где она проходит выемкой для устройства путепровода. Фик­ сированные точки обхода озера в и г вызывают необходимость даль­ нейшего отклонения северного варианта трассы (сплошная линия на рисунке). Малые водотоки, впадающие в озеро, не создают за­ труднений в выборе места перехода, так как могут быть пересечены под углом или их русло может быть спрямлено. Пересечение сле­ дующего крупного препятствия — большой реки — по условиям выбора места мостового перехода возможно в точках д, е и ж. Рас­ положение этих точек указывает на целесообразность проложения северного варианта трассы в обход промежуточного пункта В с устройством к нему подъездного пути.

У южного варианта (пунктир на рисунке) приток реки и забо­ лоченные участки в его верховье делают более выгодными прибли­ жение к пункту В, а от него в точку ж в обход излучины реки. Для дорог высших категорий должен быть рассмотрен также вариант пересечения болота г — з, сокращающий длину дороги. Дальней-

188

шее направление обоих вариантов определяется границами запо­ ведника (точки и и к), пересечение которого дорогой недопустимо.

Соблюдение технических требований к элементам плана и про­ филя неизбежно приводит к дальнейшим небольшим отклонениям трассы от воздушной линии. Однако сравнение продольных профи­ лей, построенных по планам в горизонталях на основе воздушных линий, позволяет оценить варианты по транспортным и строитель­ ным характеристикам и выбрать из них основной. Наложение сети воздушных линий на геологическую и почвенные карты также дает возможность оценить геологические условия каждого из вариантов.

При выборе места проложения дороги следует избегать исполь­ зования ценных сельскохозяйственных угодий. Принятый в СССР

в1968 г. Закон «Основы земельного законодательства Союза ССР

исоюзных республик» указывает, что для всех видов строительст­ ва, в том числе постройки железных и автомобильных дорог, необ­ ходимо использовать земли несельскохозяйственного назначениям

или непригодные для сельского хозяйства, либо сельскохозяйствен­ ные угодья худшего качества, преимущественно не покрытые ле­ сом, либо площади, занятые кустарниками или малоценными на­ саждениями. Не следует прокладывать дороги по территориям заповедников, в лесопарках, в непосредственной близости к памят­ никам архитектуры и истории, в берегозащитных полосах, через отдельные рощи в безлесных степных районах и т. д.

Потери сельскохозяйственного производства и землепользова­ телей, связанные с изъятием ценных земель, подлежат возмещению’ строительной организацией, что необходимо учитывать при техни­ ко-экономическом обосновании выбора трассы.

Выбор трассы дороги предопределяет ее протяженность, распо­ ложение всех капитальных дорожных сооружений, стоимость вы­ полнения строительных работ и, самое главное, показатели работы автомобильного транспорта в течение последующей многолетней эксплуатации дороги. Не отклоняясь существенно от намеченного по технико-экономическим соображениям направления дороги, сле­ дует располагать ее на местности таким образом, чтобы воздейст­ вие на дороги природных условий наименее осложняло строитель­ ство и последующую ее эксплуатацию.

При этом, рассматривая влияние на дорогу топографических,., геологических, гидрологических и метеорологических условий, не­ обходимо учитывать и все те изменения, которые могут возникнуть в результате созидательной деятельности человека в прилегающей к дороге местности — постройка водохранилищ, осушение болот,, проведение ирригационных работ, лесонасаждения и т. д.

Современные методы механизированного ведения земляных ра­ бот позволяют строить устойчивое земляное полотно в самых раз­ нообразных грунтовых условиях, но высокая стоимость этих работ заставляет в большинстве случаев отдавать предпочтение вариан­ там обхода участков с неблагоприятными гидрогеологическими ус­

18»

ловиями, если это не связано с чрезмерным удлинением трассы дороги.

Из метеорологических условий при выборе трассы следует учи­ тывать направление господствующих ветров, от которого зависит заносимость дороги снегом, а в песчаных пустынях — песком. Всег­ да предпочтительнее проложить трассу так, чтобы бассейны, с ко­ торых приносится на дорогу снег во время поземок, имели бы меньшие площади и были покрыты задерживающей снег расти­ тельностью.

Гидрологический режим пересекаемых водотоков влияет на вы­ бор места их пересечения и необходимые размеры мостов, а в неко­ торых случаях определяет возможность трассирования дороги по долинам рек. Большие расходы воды на пересекаемых водотоках, вызывающие необходимость постройки крупных дорогостоящих ис­ кусственных сооружений, часто делают целесообразным смещение трассы ближе к водоразделу.

Большое значение для работы дороги имеет ее расположение по отношению к странам света. Количество солнечного тепла, погло­ щаемое склонами разной экспозиции, меняется в очень большой степени. Южные склоны раньше очищаются от снега и быстрее просыхают, чем северные. На них интенсивнее протекают процес­ сы выветривания и эрозии. По подсчетам проф. Б. Н. Веденисова, южный откос выемки при высоте солнца над горизонтом 30° акку­ мулирует в 14 раз больше тепловой солнечной энергии, чем север­ ный. Часто правильный выбор| склона долины может существен­ но улучшить работу строящейс^ дороги. В лесисто-болотистой мест­ ности для лучшего осушения земляного полотна дороги целесооб­ разно приближать к северной стороне просеки, устраивая полосу ютвода несимметричной.

10.3. Учет снегозаносимости при проложении трассы

Половина территории СССР более чем на 5 месяцев в году по­ крывается снегом. При ветрах со скоростью более 3—5 м/с снеговой покров начинает сдуваться и переносится в приземном слое возду­ ха (поземка). При этом до 90% снега перемещается непосредст­ венно у поверхности снеговых отложений в пределах нижних 10 см. Если перенос происходит при снегопаде, возникает низовая метель.

Если на пути воздушного потока, переносящего снег (снеговет­ рового потока), встречается возвышающееся препятствие, напри­ мер дорожная насыпь, условия движения воздушных струй меня­ ются. На некоторой высоте над поверхностью земли изменение рель­ ефа не отражается на скорости ветра. В нижних слоях поток воз­ духа должен, обтекая препятствие на своем пути, пройти через меньшее сечение. При этом скорость снеговетрового потока возрас­ тает, но в непосредственной близости от препятствия образуются зоны затишья — аэродинамическая тень, в которой откладывается

190