2.2 Продольный профиль дороги

 

Далеко не всегда можно наметить на местности трассу таким образом, чтобы естественные уклоны поверхности земли не превышали уклонов, допустимых по условиям эффективности использования автомобильного транспорта. Во многих случаях приходите я искусственно придавать дороге более пологий уклон, срезая излишний грунт или подсыпая недостающий в пониженные места, что делает необходимым выполнение земляных работ.

Участки, на которых дорога в результате срезки грунта расположена ниже поверхности земли, называют выемками, а участки, на которых дорога проходит выше поверхности земли, по искусственно  насыпанному грунту – насыпями.

Крутизну подъемов и спусков, их последовательность, а также расположение насыпей и выемок показывают на продольном профиле, который представляет собой изображение в уменьшенном масштабе проекции дороги на вертикальную поверхность, проходящую через ось дороги.

Продольный профиль вычерчивают по материалам полевых геодезических работ – нивелирования трассы дороги, при помощи которого устанавливают возвышение одних точек дороги над другими. Уровни отдельных точек дороги характеризуют их отметками – возвышениями над некоторой поверхностью, принятой за нулевую. При составлении топографических карт  принимают за нулевую отметку средний уровень воды в Финском заливе в Кронштадте. Такие отметки называют абсолютными. В практике дорожных работ обычно пользуются относительными отметками, условно задаваясь отметкой начальной точки дороги.

Крутизну отдельных участков характеризуют уклоном – отношением разности отметок в начале и конце участка к его длине. Уклон выражают тангенсом угла, образуемого осью дороги с горизонтальной поверхностью. Один и тот же уклон может быть, например, записан как 3,2 %, 32% или 0,032. В проектах автомобильных дорог уклоны принято выражать в десятых долях процента – промилле.

Продольный уклон – одна из важнейших эксплуатационных характеристик автомобильной дороги. Одиночные легковые и грузовые автомобили, используя разгон, могут преодолевать в сухую погоду на коротком протяжении сравнительно большие уклоны, превышающие 100 %. Однако при загрязненной или скользкой поверхности дороги, а также при движении автопоездов значение преодолеваемого предельного уклона значительно снижается.

Аналогично проложению трассы в плане смежные участки дороги в продольном профиле, имеющие разные уклоны, сопрягают вертикальными кривыми, которые в зависимости от их положения могут быть выпуклыми и вогнутыми.

Чертеж продольного профиля – один из основных документов, характеризующих дорогу. Он содержит все данные, необходимые для того, чтобы составить представление о транспортно- эксплуатационных характеристиках дороги. Продольный профиль вычерчивают в строгом соответствии с эталонами оформления, принятыми в дорожных проектных организациях. Для наглядности при построении продольного профиля вертикальные расстояния (отметки) откладывают в масштабе, в 10 раз превышающем горизонтальный. Для дорог, проходящих в равнинной местности, приняты: масштаб вертикальный 1:500 (5 м в 1 см), горизонтальный 1:5000 150 м в 1 см). Для горных дорог применяют более крупные масштабы – 1:200 и 1:2000.

На продольном профиле изображают: линию поверхности земли и оси дороги до постройки (черная линия); линию бровки дороги (проектная, или красная линия); разрез грунтовой толщи по оси дороги, показывающий чередование и мощность отдельных напластований. Чтобы не затемнять проектной линии, грунтовый разрез смещают вниз на 2 см.

На продольном профиле специальными условными знаками показывают места расположения переездов через железные и автомобильные дороги, мостов, труб и тоннелей. Около проектной линии выписывают рабочие отметки: выше ее – высоту насыпей, ниже ее – глубину выемок в метрах.

Под продольным профилем помещают сетку горизонтальных граф, в которой приводят сведения о расстояниях по дороге до наиболее характерных точек профиля, выписывают отметки поверхности дороги (красные отметки), уклоны проектной линии, а также наносят вытянутый в одну линию без учета изломов трассы в углах поворота план трассы и придорожной полосы. Уклоны проектной линии выписывают в специальной графе. Наклон черты в графе показывает направление уклона при движении по направлению счета километров (спуск, подъем или горизонтальная площадка). Над чертой записывают значение уклона в промилле, а под чертой – протяжение участка с этим уклоном в метрах. В той же графе помещают сведения о вертикальных кривых: их радиусе, длине и точках начала и конца.

При проектировании продольного профиля, т. е. определении положения будущей дороги над поверхностью земли, необходимо предусмотреть: продольный уклон, не превышающий максимального, допустимого для дорог данной категории; прохождение дороги через твердозафиксированные точки – отметки начала и конца дороги, пересечения в одном уровне с железными дорогами и автомобильными дорогами более высоких категорий; необходимое возвышение дороги над уровнем воды пересекаемых водотоков в период паводков, поверхностью болот и пониженных мест, в которых может застаиваться вода; возвышение над поверхностью сухих участков не менее чем на среднюю за много лет толщину снегового покрова.

В принципе возможны два метода нанесения проектной линии:

• проектирование по обертывающей линии. При этом дорогу располагают в основном параллельно поверхности земли, как бы огибая элементы ее рельефа. Выемки устраивают только в случаях, когда уклон поверхности земли превышает максимально допустимый для дороги. В переломы участков проектной линии вписывают вертикальные кривые. Такая проектировка характерна для дорог низших категорий, при постройке которых стремятся свести к минимуму объемы земляных работ по отсыпке насыпей и разработке выемок;

• проектирование по секущей линии. Дорогу располагают в продольном профиле с меньшими, чем при обертывающей проектировке, уклонами, пересекая элементы рельефа земной поверхности. Этот метод нанесения проектной линии характерен для железных дорог и для автомобильных – дорог высших категорий. На автомобильных магистралях проектирование по секущей обычно сочетается с проектированием продольного профиля большими вертикальными кривыми, сопрягающимися друг с другом непосредственно или с малыми прямыми вставками.

Выравнивание поверхности земли при устройстве дороги смягчает влияние рельефа, но не может его полностью устранить. Между тем расположение дороги в продольном профиле определяет режим движения автомобилей, а следовательно, и условия эксплуатации парка автомобилей. На дорогах в равнинной местности, которые на всем протяжении проходят с малыми продольными уклонами, скорость движения автомобилей практически постоянна при стабильном режиме работы двигателя.

В сильно пересеченной холмистой местности в продольном профиле дороги подъемы и спуски с крутизной до 30–40 %о чередуются между собой. Торможение на спусках в связи с их относительно коротким протяжением применять почти не приходится. Разгон в конце спуска позволяет развить скорость, дающую возможность использовать накопленную инерцию для преодоления последующего подъема. Движение автомобилей по дорогам происходит при непрерывно меняющейся скорости.

В горной местности уклоны дорог достигают 60–80 %, а в особо трудных условиях и более, причем протяжение таких участков составляет иногда несколько километров. Движение на подъем осуществляется на низших передачах в течение длительного времени с относительно установившейся скоростью 20 – 40 км/ч. На крутых поворотах скорость приходится дополнительно снижать из-за ограниченной видимости. Движение на затяжных спусках с уклоном, превышающим 40 – 50 %, происходит на низших передачах с торможением двигателем, работающим при открытии дроссельной заслонки, соответствующем оборотам холостого хода. Периодически используются колесные тормоза.