10.2. Критерии оптимальности

Выбор критерия оптимальности является важнейшим элементом проектирования, во многом определяющим его результаты. Для оптимизации положения проектной линии продольного профиля автомобильных дорог (при фиксированном плане) могут быть использованы следующие критерии: приведенные затраты; стоимость строительства; транспортно-эксплуатационные расходы; стоимость отчуждения земель под земляное полотно; затраты на борьбу со снежными заносами; уровни удобства и безопасности движения; обеспечение зрительной плавности и ясности трассы.

Наиболее полным критерием оптимальности являются приведенные затраты, учитывающие как стоимость строительства, так и эксплуатационные расходы.

Среди составляющих единовременных затрат в наибольшей степени реагируют на изменение положения проектной линии продольного профиля стоимость возведения земляного полотна, искусственных сооружений, укрепление откосов, стоимость отчуждения земель под земполотно и в целом дорожных одежд.

Среди составляющих текущих затрат от положения проектной линии продольного профиля зависят ежегодные расходы на снегоборьбу, стоимость перевозок, народнохозяйственные потери, связанные со временем нахождения в пути пассажиров и потери, связанные с дорожно-транспортными происшествиями.

Таким образом, общий критерий оптимальности при поиске положения проектной линии продольного профиля автомобильных дорог может быть представлен в виде приведенных затрат (10.1):

где (10.1)

- стоимость сооружения земляного полотна;

- стоимость строительства искусственных сооружений;

- стоимость укрепительных работ;

-стоимость отчуждения земель под земляное полотно автомобильной дороги;

-стоимость дорожной одежды;

- ежегодные затраты на снегоборьбу;

- ежегодные транспортные расходы;

- народнохозяйственные потери, связанные с затратами времени пассажиров в пути следования;

- народнохозяйственные потери, связанные с дорожно-транспортными происшествиями;

Е_нп = 0,08 - коэффициент приведения разновременных затрат.

Стоимость возведения земляного полотна

где

q_i - стоимость единицы объема земляных работ на i-м участке продольного профиля, зависящая от категории грунта и способа производства земляных работ;

V_i - профильный объем i-го массива земляного полотна;

п - количество массивов земляного полотна.

Стоимость искусственных сооружений (водопропускных труб, мостов и путепроводов)

где

- стоимость входного и выходного оголовков i-й трубы;

- стоимость укрепления верхнего и нижнего бьефов;

- стоимость единицы длины трубы, включая фундамент;

l_i = В + f(у_i) - длина основной части трубы;

В - ширина земляного полотна в бровках;

у_i - рабочая отметка;

п - количество труб;

- стоимость устоев j-го моста;

- стоимость одного пролетного строения;

n' = f(у_i) - число пролетов j-го моста;

- стоимость одной опоры;

- стоимость укрепительных работ.

Стоимость укрепления откосов насыпей и выемок

где

- стоимость единицы площади укрепления;

- длины укрепляемой части откосов в i-м и i+1-м сечениях земляного полотна;

Dl_i - длина i-го участка.

Стоимость отчуждения земель под земляное полотно автомобильной дороги

где

- стоимость единицы площади отводимой земли на i-м участке;

В_i, В_i+1 - общая ширина всех элементов земляного полотна в i-м и i+1-м сечениях;

слагаемое «2» означает, что в постоянный отвод входит еще дополнительная ширина по 1 м от крайних элементов земляного полотна;

Dl_i - длина i-го участка.

Стоимость дорожной одежды

где

- стоимость 1 пм дорожной одежды для i-й насыпи;

Dl_i -длина i-й насыпи;

п - общее количество участков трассы в насыпях;

- стоимость 1 п.м. дорожной одежды для j-й выемки;

Dl_j - длина j-й выемки;

m - количество участков трассы в выемках.

Ежегодные затраты на борьбу со снегозаносами

где

Э_сн - ежегодные расходы на снегоборьбу на единицу длины снегозаносимых выемок и насыпей;

L_сн - общая протяженность снегозаносимых выемок, нулевых участков и насыпей высотой до 0,1 м;

L_i - длина i-го участка насыпи высотой от 0,1 м до у = h_сн + D;

y_i - средняя высота насыпи на i-м участке;

h_сн - высота снегового покрова 5 %-й обеспеченности;

D - нормируемое возвышение бровки земляного полотна над расчетным уровнем снега.

Транспортно-эксплуатационные расходы

L_i - длина i-го проектируемого участка дороги;

N_kt - среднегодовая суточная интенсивность движения автомобиля k-го типа в t-м году эксплуатации;

- себестоимость перевозок на единице длины i-го участка для k-го типа автомобиля, зависящая от конкретных дорожных условий.

Потери народного хозяйства связанные с затратами времени на проезд пассажиров по дороге.

где

N_лt, N_at - интенсивность движения легкового автотранспорта и автобусов в t-м году эксплуатации автомобильной дороги;

L - длина проектируемого участка дороги;

V_л, V_a - средняя скорость движения легковых автомобилей и автобусов;

t_nл, t_na - суммарные потери времени, связанные с простоями на пересечениях дорог в одном уровне, на несовершенных переходах через водотоки, паромных переправах и т.д.;

Р_л, Р_а - среднее количество пассажиров в одном легковом автомобиле и в одном автобусе;

Э_п -средние потери народного хозяйства, приходящиеся на единицу времени пребывания в пути одного пассажира.

Потери народного хозяйства, связанные с дорожно-транспортными происшествиями

где

L_i - длина i-го участка дороги;

a_ti = 0,009·К² - 0,27К + 34,5 - количество дорожно-транспортных происшествий на 100 млн.авт.-км в t-м году эксплуатации автомобильной дороги;

К - итоговый коэффициент аварийности, определяемый путем построения линейного графика итогового коэффициента аварийности (см. глава 24);

C_ti - средний размер потерь от дорожно-транспортных происшествий;

N_ti - среднегодовая суточная интенсивность движения в t-м году эксплуатации автомобильной дороги.

Зрительная плавность и ясность трассы, оптимальное сочетание элементов ее плана и продольного профиля, наилучшее вписывание полотна дороги в окружающий ландшафт при автоматизированном проектировании обеспечиваются на стадии оценки проектных решений путем построения перспективных или перцептивных изображений, либо киноперспектив или киноперцептив автомобильной дороги. В случае обнаружения неудачных сочетаний элементов автомобильной дороги между собой или с окружающим ландшафтом, необеспечения видимости эти участки перепроектируют, добиваясь лучших результатов даже ценой увеличения объемов работ и строительной стоимости.