7.3. Обеспечение внутренней гармонии – пространственной плавности трассы
До последнего времени проектирование дороги в плане и продольном профиле осуществлялось без достаточной взаимной увязки.
По существу в процессе технических изысканий определялось положение трассы только в одной проекции – в плане, а затем в процессе камерального проектирования определялось положение проектной линии в продольном профиле. Отдельно элементы плана и профиля отвечали требованиям технических норм, но трасса дороги, представляющая собой пространственную линию, не обладала требуемой плавностью, имела провалы (невидимые участки), что приводило к непроизвольному снижению скорости водителями на относительно несложных участках.
Пространственную плавность трассы следует оценивать с точки зрения восприятия ее водителями, видящими дорогу в искаженной перспективе под малым углом зрения. Поэтому круговые кривые воспринимаются водителем сплющенными, длины кривых уменьшенными, а поворот дороги круче на 15–200 (рис. 7.1, а).
Короткая кривая между длинными прямыми воспринимается как крутой изгиб трассы, а сравнительно пологие или горизонтальные прямые участки в продольном профиле, расположенные за длинными спусками, крутыми подъемами (рис. 7.1, б). Существует так называемый эффект «сложения уклонов»: подъем за спуском воспринимается как подъем не с фактическим уклоном, а с уклоном, равным сумме уклонов спуска и подъема (рис. 7.1, в).
Рис. 7.1. Искажение вида дороги в перспективе:
а – восприятие кривой в плане малого радиуса как крутой излом; б – восприятие пологого прямого участка после длинного спуска; в – эффект сложения уклонов при пилообразном продольном профиле дороги; 1 – фактическое соотношение продольных уклонов; 2 – кажущееся соотношение продольных уклонов
В качестве примеров неудачного сочетания элементов плана и профиля, когда нарушается оптическая (кажущаяся) и фактическая плавность дороги, можно привести следующие случаи:
Большое количество выпуклых и вогнутых переломов продольного профиля на прямом участке в плане (при пересечении ряда холмов) создает впечатление провалов. Для водителей остается неясным дальнейшее направление дороги и возможны столкновения со встречными автомобилями (рис. 7.2, а).
Несогласованность размеров кривых в плане и вертикальных кривых. Смещение начал кривых (рис. 7.2, б) в плане и профиле создает у водителей впечатление резкого излома дороги и оптический эффект просадки. Если кривая в плане значительно короче кривой в профиле, дорога в перспективе имеет неспокойный негармоничный вид.
в)
Рис. 7.2. Неблагоприятные сочетания элементов трассы:
а – частые переломы продольного профиля в пределах прямых участков в плане; б – несогласованность элементов плана и продольного профиля;
в – короткие вогнутые участки продольного профиля;
1 – продольный профиль; 2 – план трассы (пунктиром показано рекомендуемое положение трассы дороги); 3 – вид дороги до улучшения плавности трассы; 4 – вид дороги после улучшения плавности трассы
Короткие вогнутые вертикальные кривые, расположенные в пределах длинной кривой в плане (рис. 7.2, в) или прямого участка, создают так же впечатление изломов и провалов трассы
4. Опасными с точки зрения водителей воспринимаются кривые в плане малого радиуса к, расположенные в конце затяжных спусков Улучшить ситуацию можно за счет увеличения радиуса кривой в плане (рис. 7.3, б).
Рис. 7.3. Пример исправления резкого перелома трассы путем увеличения радиуса кривой в плане:
а – до исправления; б – после исправления плана
Можно привести еще много других примеров неудачного сочетания элементов плана и профиля. Поэтому задачей комплексного пространственного трассирования автомобильных дорог является достижение пространственной и оптической плавности дороги.
Основные рекомендации по пространственному трассированию сводятся к следующему:
1. Количество переломов в плане и профиле должно быть по возможности одинаковым. Желательно, чтобы длина горизонтальной прямой была равна или больше длины вертикальной кривой.
Смещение вершин вертикальных и горизонтальных кривых допустимы не более чем на ¼ длины меньшей из них.
2. Наилучшей пространственной плавностью отличается трасса запроектированная в плане в виде клотоид – сопрягающихся переходных кривых больших размеров.
3. Длины прямых и
кривых необходимо назначать соизмеримыми.
Недопустимы короткие кривые между
длинными прямыми и наоборот. Не должно
быть большого различия в величине
радиусов близко расположенных кривых.
Радиусы смежных кривых должны отличаться
не более чем
4. Изменение направления дороги в плане на малый угол (1–8°) должно смягчаться введением кривых очень больших радиусов (R = 5000÷10000 м).
5. Недопустимы местные просадки (провалы) продольного профиля, в которых теряется видимость поверхности дороги, а также местные взбугривания профиля, закрывающие видимость следующих за ним участков. Необходимо так же избегать легкой волнистости плана и профиля из-за следования очертанию второстепенных элементов рельефа.
В качестве критериев сравнения вариантов трассы принимают:
Минимум суммарных приведенных затрат на строительство и эксплуатацию дороги.
Среднюю скорость и время движения по дороге в прямом и обратном направлениях.