3. Проектирование дороги в плане

3.1. Рекомендации по трассированию дороги в плане

Проекцию оси дороги на горизонтальную плоскость называют трассой.

Как правило, дорогу трассируют по кратчайшему направлению. Однако, рельеф местности, существующая застройка, водные преграды и др. препятствия диктуют трассирование дороги в виде ломаных линий с последующим вписыванием в изломы трассы кривых – круговых или переменного радиуса.

Каждое изменение направления трассы определяется углом поворота, который измеряется между продолжением старого направления и новым направлением (рис. 3.1).

Прямой участок трассы характеризуется длиной и направлением – азимутом или румбом.

По современным воззрениям трассирование дорог предпочтительней по кривым больших радиусов, поэтому везде, где это не вызывает существенного удорожания работ, следует трассировать дорогу с радиусами более 3000 м, причем тем большими, чем меньше угол поворота. Например, при углах поворота порядка 5⁰ и меньше следует применять радиусы не менее 5000 м. Условия движения автомобиля по кривым радиуса R ≥ 3000 м не отличается от условий движения по прямым участкам.

Радиусы порядка 3000–2000 м обеспечивают хорошие условия движения скорости с учетом перспективного развития транспортных средств.

Радиусы от 2000 до 600 м удовлетворительны для современного движения, но требуют устройства дополнительных мероприятий для повышения устойчивости автомобиля: переходных кривых и виража.

Радиусы от 600 до 200 м допустимы на дорогах только II – III категорий в сложных условиях.

Радиусы менее 250–200 м применимы в исключительных случаях в пересеченной и горной местности.

Трассирование дороги в виде длинных прямых участков в однообразных условиях нередко приводят к повышению дорожно-транспортных происшествий (ДТП) в виду притупления внимания водителей, или, наоборот, развития неоправданно большой скорости движения.

Для обеспечения пространственной плавности дорог между прямыми и криволинейными участками должны быть определенные соответствия.

Длина прямых вставок между кривыми, направленными в одну сторону, не должно быть меньше 300–400 м, между обратными кривыми – короче 200 м.

Для обеспечения равномерного режима движения по дороге радиусы смежных кривых не должны отличаться более чем в 1,3–2 раза.

Элементы круговой кривой без устройства переходных кривых вычисляют по формулам:

,

,

,

Д = 2Т – К.

где Т – тангенс;

К – длина круговой кривой;

Б – биссектриса;

Д – домер.

Рис. 3.1. Трасса дороги

3.2. Назначение величин минимальных радиусов кривых в плане

При движении по кривой в плане автомобиль испытывает воздействие от центробежной силы, стремящейся сдвинуть или опрокинуть автомобиль.

Из теоретической механики известно, что

,

где – масса автомобиля.

Центробежная сила обратно пропорциональна радиусу кривой, поэтому, чем меньше радиус, тем меньше устойчивость автомобиля на кривой.

Рассмотрим условия движения автомобиля по наклонной поверхности (при наличии поперечного уклона дороги) на кривой в плане (рис. 3.2) при двухскатном поперечном профиле дороги.

На автомобиль действуют две силы: вес автомобиля G, направленный вертикально и центробежная сила С, направленная горизонтально во внешнюю сторону кривой.

Рис. 3.2. Силы, действующие на автомобиль при движении по кривой в плане

Составим сумму проекций сил на направление поперечного уклона:

.

Составляющая веса автомобиля на направление поперечного уклона при двухскатном поперечном профиле действует внутрь кривой при движении автомобиля по внутренней полосе и во внешнюю сторону – при движении автомобиля по внешней полосе.

Подставляя в формулу выражение для центробежной силы, и принимая, вследствие малости угла наклона поверхности дороги к горизонту cosα ≈ 1, sinα ≈ tgα = i, получим выражение для поперечной силы

.

Поперечная сила Y стремится сдвинуть автомобиль с полотна дороги.

Разделив обе части уравнения на вес автомобиля

,

решим полученное уравнение относительно радиуса кривой

Знак «+» в формуле относится к внутренней полосе движения, «–» – к внешней полосе движения.

Обозначив и, подставив в полученное выражение скорость в км/ч, окончательно получим

.

Величина радиуса зависит, как видно из полученной формулы, не от абсолютной величины поперечной силы, а от отношения ее к весу автомобиля. Это отношение называют коэффициентом поперечной силы .

При назначении минимально допускаемых радиусов кривых в плане нормируют величину из условий обеспечения:

• устойчивости автомобиля против опрокидывания;

• устойчивости против бокового скольжения (заноса вбок);

• удобства (комфортабельности) езды для водителей и пассажиров;

• экономичности эксплуатации автомобиля.

рассмотрим влияние отдельно каждого фактора на назначение величины коэффициента поперечной силы .