Принципы, решения, убытки от пробокx
реклама
1 Конструкторско-технологические принципы и схемотехнические решения по созданию новых дорожных сооружений с практически неограниченной пропускной способностью и оценка снижения убытков от пробок, аварий и загрязнения воздуха выхлопными газами за счет использования данных решений. Engineering and design principles and technical solutions to create new road structures with virtually unlimited throughput. Estimation reducing losses from congestion, accidents and air pollution due to new solutions. Макаров Ю.Ф., Низовцев Ю. М. Makarov Y. F., Nizovtsev Y.M. Москва. 2011 - 12. Аннотация Пробки на магистралях, аварии, загрязнение окружающей среды транспортом приносят ежегодные убытки, исчисляемые уже триллионами долларов. Никакие предпринимаемые меры практически не повлияли хоть сколько-нибудь значительно на их снижение. Наоборот, убытки только увеличиваются, невзирая на все возрастающие астрономические расходы дорожников. Здесь мы приведем некоторые варианты технических решений, позволяющих существенно снизить указанные убытки и оценку убытков по трем указанным статьям в 404 крупных городах 11 стран мира: пробкам, ДТП и экологической составляющей и укажем меры для снижения этих потерь примерно вдвое - введением в действие простого, надежного, недорогого, эффективного и быстро возводимого беспробочного, экологически чистого для городов сооружения на основе стального каркаса с практически неограниченной пропускной способностью. Ключевые слова: новые дорожные сооружения, неограниченная пропускная способность, экологическая безопасность, снижение убытков от пробок. Jams on highways, accidents, pollution from transport bring annual losses, estimated in trillions of dollars already. Whatever measures are not effective against them. 2 Conversely, losses only increase, despite the increasing costs. Here we present some of the technical solutions to reduce significantly these losses and we will present an assessment of losses on the three items listed in 404 cities of 11 countries of the world: traffic jams, accidents and environmental component and we specify measures to reduce these losses, approximately twice due to introduction of a simple, reliable , inexpensive, effective and easily erected, safe construction environmentally for cities based on a steel frame with a virtually unlimited throughput rate. New road construction, unlimited throughput, safe construction environmentally, reduction of losses from congestion. Содержание 1.Краткое описание нового подхода к установлению безостановочного, скоростного движения на автомагистралях. 2. Техническая возможность создания многоуровневых дорожных сооружений. 3. Технические характеристики магистрали-эстакады с использованием двух смещенных волнообразных полос движения, создающих возможность внутреннего переезда транспортных средств последовательно с этажа на этаж. 4. Технические характеристики магистрали-эстакады с использованием одной волнообразной полосы движения и состыкованных с нею двух одноуровневых полос движения, создающих возможность внутреннего переезда транспортных средств последовательно с этажа на этаж. 5. Технические характеристики магистрали-эстакады с использованием внешних переездов-пандусов с этажа на этаж. 6. Технические характеристики магистрали-эстакады с комбинацией внешних и внутренних переездов между этажами. 7. Системы внутреннего и внешнего оснащения магистралей-эстакад. 8. Экономические убытки от заторов и пробок на магистралях крупнейших городов мира, потери от аварий, загрязнения воздуха выхлопными газами. 1. Краткое описание нового подхода к установлению безостановочного, скоростного движения на автомагистралях. 3 В связи со значительной перегрузкой автотрасс в крупных городах и на ряде основных междугородних магистралей во многих странах мира и возникновением на этих трассах многочасовых ежедневных заторов и пробок, появилось довольно большое число многоуровневых автомагистралей (США, Япония, Республика Корея, Тайвань и т.д.) на бетонной основе. Однако эти двух- и трехуровневые автомагистрали не оправдали возлагавшихся на них надежд, поскольку дополнительные полосы движения на них так же быстро были забиты в часы пик автомобилями, число которых многократно превосходило возможности пропускания этих надземных сооружений. Кроме того, для постройки многоуровневых бетонных эстакадмагистралей потребовалось много времени и средств. К тому же они массивны и громоздки. Казалось бы, образовался тупик. Рассмотрим проблему более обстоятельно. Стандарты строительства мостов и эстакад допускают использование при их возведении не только железобетона. То есть можно попробовать найти другую основу – более легкую и в то же время столь же или даже более надежную. На действующих надземных многоуровневых эстакадах автомобили не могут переехать с одного уровня на другой, если один уровень перегружен, а другие или другой свободны. Однако разве отсутствует возможность связать эти уровни!? Число полос движения и их пропускная способность не согласованы с возможным пиком въезжающих на эстакады автомобилей. Но практически любое число автомобилей можно пропустить по автомагистрали при достаточном для них числе полос движения и соответственно достаточной пропускной способности. Однако, как известно, пропускная способность падает в несколько раз с образованием заторов при неконтролируемом массовом въезде автомобилей на 4 магистраль. Тем не менее, что мешает в этом случае сделать въезд контролируемым!? Как известно, любая авария на магистрали означает, как правило, снижение пропускной способности трассы, образование заторов или даже пробок. Это всего лишь означает, что надо предложить эффективный способ объезда этих мест не где-то далеко, а на той же магистрали. Все эти проблемы удалось разрешить несколько лет назад, запатентовав в России (сейчас процесс патентования распространился еще на целый ряд стран) несколько вариантов соответствующей конструкции. Стандарты позволяют использовать при строительстве мостов и эстакад стальные конструкции, причем на строительстве небоскребов проверено, что сравнительно легкий стальной каркас может надежно удерживать многократно превышающий его собственную массу груз. Поэтому на стальных вертикальных опорах-трубах можно смонтировать несколько уровней из стальных продольных и поперечных балок – тавровых или двутавровых, накрыв их пролетными участками из сравнительно тонких стальных плит, на которые в свою очередь наносится дорожное покрытие из разрешенных стандартами материалов, например, сравнительно тонкий слой сталефибробетона. Сверху эта простая, надежная и сравнительно легкая конструкция может быть закрыта от снега или дождя легким пластиком. Подобное сооружение может быть быстро установлено при наличии готовых блоков и секций свинчиванием с минимумом сварки. Быстрота установки означает не только экономию времени, но и минимум затрат. Поэтому сооружение по себестоимости, несмотря на то, что бетон дешевле стали, оказывается ниже, чем аналогичные наземные и надземные дорожные сооружения и им могут быть быстро и недорого «накрыты» все основные городские и междугородние перегруженные автотрассы. Для образования единого поля находящихся на разных уровнях полос движения нами предложено несколько вариантов переездов с одного уровня на 5 другой - как внутренних, так и внешних. Это позволяет автомобилям на скорости быстро распределяться по всем многочисленным полосам движения конструкции, используя на максимум пропускную способность всех этих полос. Например, двухуровневая конструкция обеспечивает без возникновения заторов и пробок на ней своими полосами движения (4-е полосы движения плюс две буферные полосы на первом уровне и столько же на втором) пропускную способность около 16 тысяч автомобилей в час и безостановочное движение автомобилей при скорости не менее 40 (60) км/час [1,2,3,4]. Число уровней и соответственно полос движения при установке магистралиэстакады может быть запроектировано на известный максимум транспортных потоков, что не позволяет ей забиваться автомобилями даже в часы пик. Для того чтобы скорость движения автомобилей на магистрали-эстакаде не падала ниже установленного предела (40 или 60 км/час), что означает использование пропускной способности полос движения, близкой к максимально возможной, на въездных участках магистрали устанавливаются светофоры, срабатывающие только тогда, когда скорость автомобилей на магистрали-эстакаде по любым причинам падает ниже установленного предела [5]. Это обеспечивает свободное движение автомобилей без превращения его в синхронизированный транспортный поток, который при скорости 10-15 км/час превращается в затор. Для того чтобы аварии, ремонт и тому подобное на трассе практически не влияли на скорость транспортного потока, то есть для того чтобы сделать его безостановочным и скоростным, нами предложено два элемента конструкции: во-первых, указанные выше межэтажные переезды можно использовать для перемещения автомобилей с заблокированного аварией этажа на свободный этаж или на наземный уровень, во-вторых, на каждом уровне с краю вводится буферная (резервно-техническая) полоса, предназначенная только для объезда мест аварий или ремонта, а также для въезда на полосы движения или съезда с полос движения. Некоторое удорожание конструкции за счет добавления к ней 6 межэтажных переездов и буферных полос многократно компенсируется ее беспробочностью. Нами была произведена оценка убытков от заторов и пробок по ряду стран мира и оказалось, что ежегодно они составляют только по крупнейшим городам мира (404 города Бразилии, Германии, Канады, Китая, Республики Корея, Мексики, Голландии, России, США, Украины, Японии) 384 миллиарда долларов, а с учетом аварий и загрязнения воздуха эти убытки составляют 635 миллиардов долларов. Широкая установка магистралей-эстакад предложенной конструкции в известных «пробочных» местах, по меньшей мере, уменьшит эти потери вдвое. Кроме того, кардинальное улучшение транспортных коммуникаций многократно увеличит мировой товарооборот, а рост потребления металла на конструкции для магистралей-эстакад существенно оживит рынок металлов. Это, в частности, может существенно смягчить развивающийся мировой кризис, а страна – обладатель указанной технологии - значительно улучшит свои основные экономические показатели. Кроме этого надо отметить, что конструкция практически полностью отделяет пешеходов от потоков автомобилей, что означает существенное снижения жертв дорожных происшествий. Тем более что замкнутый объем конструкции позволяет сравнительно легко перевести управления автомобилей при движении по ней на компьютерную программу, то есть автомобиль может перемещаться без участия водителя, что сводит возможность аварий до крайнего минимума. Ресурс полос движения многократно увеличивается за счет того, что закрытые, как минимум, сверху от воздействия окружающей среды полосы движения не подвергаются, например, воздействию снега, дождя и т.п. Тем самым снижаются эксплуатационные расходы и число аварий, например из-за плохой видимости, сильного скольжения и т.п., что неизбежно происходит на открытых магистралях. 7 Буферные полосы по всей протяженности конструкции и на каждом ее уровне позволяют, в отличие от скоростных наземных трасс, монтировать въезды и съезды с любой регулярностью, что в значительной степени облегчает попадание автомобилей на трассу и съезд с нее там, где хочется водителю, а не на крайне редких въездах и съездах на скоростных автобанах и хайвеях, не имеющих буферных полос. Если число автомобилей выросло (число полос движения подведенных к магистрали-эстакаде дорог увеличилось) и стало превышать пропускную способность конструкции и наоборот, то конструкция из свинченных секций и блоков, как правило, из стального металлопроката, предполагает сравнительно простую и быструю надстройку дополнительных этажей или соответственно демонтаж ненужных этажей, вплоть до разборки конструкции и переноса ее в другое место, что практически невозможно для бетонной эстакады. Конструкция может быть легко преобразована в экологически безопасную, благодаря закрытию не только сверху, но и по бокам легкой, прозрачной негорючей оболочкой и установкой в образовавшемся объеме необходимого числа сравнительно недорогих вытяжек с разрядниками, переводящими вредные компоненты выхлопного газа в нейтральные. Кроме того, оболочкой гасится и шум от движущихся автомобилей. Металлическое покрытие над вторым уровнем (крыша) и боковые отводы могут использоваться для недорогой парковки значительного числа автомобилей. Для еще большего повышения эффективности конструкции и для ее удешевления предпочтительно использование магистрали-эстакады только для проезда легковых автомобилей (90% всех автомобилей), наземные магистрали при этом остаются для тяжелого и общественного транспорта. Поскольку конструкция является свайной, постольку она чрезвычайно перспективна для установки в сейсмоопасных зонах, где она устоит при любых землетрясениях. Кроме того, конструкция на сваях может быть проведена по 8 любому грунту и практически в любой местности, от пустынь до болот и зон вечной мерзлоты. Конструкция может использоваться не только в качестве магистрали, но и как двухэтажный разгрузочный путепровод, не тормозящий транспортные потоки при их пересечении других автомагистралей и железных дорог [6], а также как транспортный коридор, объединяющий автомагистрали, железнодорожные магистрали, линии связи, трубопроводы и другие навески одном объеме, что на порядок снижает себестоимость столь необходимых и проектирующихся ныне транспортных коридоров в различных странах и между различными регионами [7]. 2. Техническая возможность создания многоуровневых дорожных сооружений. В разделе рассматриваются возможные технические и технологические решения, а также оцениваются риски проекта. Прежде всего, следует отметить отсутствие дорожных сооружений не только в России, но и в других странах мира, которые позволяли бы вмещать в себя практически любые транспортные потоки - особенно это важно в часы пик в городах – и, кроме того, в которых, благодаря их конструкции, можно было бы организовать движение автомобилей без возникновения заторов и пробок. В настоящее время не существует даже проектов подобных разработок. Поэтому дальнейшая проработка данного проекта, заключающаяся в выборе места и типа конструкции предлагаемого нами нового дорожного сооружения, подготовке соответствующей конструкторской документации, организации производства типовых блоков многоуровневой магистрали-эстакады, ее сборке и установке, с точки зрения маркетинга имеет весьма благоприятные перспективы для занятия имеющейся свободной рыночной ниши. Если говорить о возможности создания многоуровневых магистралей-эстакад, то надо отметить, что для этого практически не существует технических и технологических препятствий. Дело в том, что многоэтажные, до трех этажей, 9 эстакады уже построены и эксплуатируются в Токио, Сеуле, Нью-Йорке, Париже. Поэтому их вполне возможно воспроизвести и в России. Кроме того, монтаж и эксплуатация металлоконструкций эстакад для трубопроводов, мостов достаточно хорошо отработаны и показали свою эффективность в различных климатических условиях. Однако конструкция многоэтажных эстакад так и не решила основную проблему мегаполисов – проблему заторов и пробок. В частности, в Токио жителям все равно приходится терять в дороге на работу более трех часов каждый день. Значит, дело не только в наращивании площади дорог, тем более что рост этой площади существенно отстает от роста автопарка и в последнее время этот разрыв только увеличивается. Например, в часы пик даже такой город как Москва, не насыщенный автомобилями в такой степени как большинство другие мегаполисов мира, стоит в пробках, поскольку пропускная способность городских магистралей становится ниже числа стремящихся на них автомобилей. Именно по этой причине все известные попытки нормализации дорожного движения не стали по-настоящему эффективными, кроме административного ограничения въезда в город автомобилей, что, естественно, для большинства владельцев автомобилей вряд ли может быть приемлемо, как и неприемлемо для компаний – производителей автомобилей. Поэтому сначала надо сформулировать те условия, при которых движение все растущего автопарка, на 90% состоящего из легковых автомобилей, станет свободным, достаточно быстрым, с малым числом аварий при высоком ресурсе полос движения и сравнительно невысокой их стоимости, как это было, например, в Германии еще до эпохи всеобщей автомобилизации. Очевидно, эти условия таковы: - во-первых, надо увеличить пропускную способность основных магистралей до значения, большего, чем в часы пик; 10 - во-вторых, поддерживать безостановочное движение автомобилей в оптимальном скоростном режиме, исходя из максимизации пропускной способности магистралей, то есть недопущения падения скорости автомобилей ниже предела, с которого плотность транспортного потока начинает расти и соответственно начинает падать пропускная способность, возникают заторы, а затем и пробки; - в-третьих, обеспечить согласование пропускной способности каждой магистрали с пропускной способностью прилегающих въездов на магистраль и съездов с нее; - в-четвертых, обеспечить возможность адаптации суммарной пропускной способности магистрали к транспортному потоку за счет подбора этажности магистрали, которая в основном и определяет число полос движения; - в-пятых, исключить возможность образования пробок из-за внезапных аварий или дорожного ремонта; - в-шестых, многократно увеличить ресурс полос движения; - в-седьмых, обеспечить высокую надежность и низкую стоимость сооружения; - в-восьмых, по-возможности, что важно для больших городов с позиции уменьшения загрязненности воздуха, обеспечить экологическую безопасность магистралей. Варианты предлагаемой конструкции как раз удовлетворяют указанным условиям, которые на первый взгляд кажутся невыполнимыми. Во-первых, несколько вариантов связанности имеющихся этажей магистрали-эстакады в виде, например, переездов автомобилей с одного ее этажа на другие и въездов (съездов) автомобилей сразу на верхние (нижние) этажи магистрали-эстакады предполагают при соответствующем подборе этажности быстрое заполнение этажей эстакады предусмотренным числом автомобилей, то есть практически любую пропускную способность. Причем, если число автомобилей выросло и начинает превышать имеющуюся пропускную 11 способность эстакады или наоборот, то конструкция предполагает надстройку дополнительных этажей или соответственно демонтаж ненужных этажей вплоть до разборки конструкции и переноса ее в другое место[3,4]. Во-вторых, на основе известной методики управления дорожным движением ramp metering [8] нами разработана методика, позволяющая в любом случае удерживать плотность транспортного потока в заданных рамках и не допускать падения его скорости ниже определенного предела [5]. В-третьих и в четвертых, для обеспечения согласования пропускной способности каждой магистрали с пропускной способностью прилегающих въездов на магистраль и съездов с нее необходимо всего лишь суммировать пропускную способность прилегающих к магистрали дорог, с которых можно въехать (съехать) на магистраль и построить магистраль-эстакаду с несколько большей пропускной способностью (с соответствующем числом этажей), чем прилегающие к ее въездам дороги, и соответственно, чтобы эта пропускная способность не превышала пропускную способность дорог у съездов с магистрали-эстакады. Если подобных прилегающих дорог недостаточно, то регулируется число въездов (съездов) с эстакады или к ней подводятся новые дороги. В ряде случаев можно также использовать и контролируемый въезд на эстакаду через буферную полосу. В-пятых, возможность образования пробок из-за внезапных аварий или дорожного ремонта исключается самой конструкцией магистрали-эстакады, в которой предусмотрены регулярные переезды и въезды (съезды) на этажи, также резервно-технические (буферные) полосы, что предполагает объезд мест аварий или ремонта без остановки и даже без торможения движения транспортных потоков [7]. В-шестых, ресурс полос движения многократно увеличивается за счет того, что закрытые от воздействия окружающей среды полосы движения не подвергаются, например, воздействию снега, дождя, перепадов температур и т.п. и изнашиваются только от воздействия на них автомобильных шин, что к тому 12 же еще и снижает эксплуатационные расходы и число аварий, например из-за плохой видимости, сильного скольжения и т.п., что неизбежно происходит на открытых наземных магистралях. В-седьмых, обеспечить высокую надежность удается благодаря простой и прочной конструкции эстакады, которую можно сравнить с длинным металлическим или железобетонным мостом, ресурс которых достигает 100 лет, а сравнительно низкая стоимость определяется в основном не слишком высокой стоимостью используемого строительного материала (черный металлопрокат или железобетон) и серийным производством типовых секций эстакады, что обеспечивает быструю сборку конструкции. При таком подходе по удельным показателям стоимость полосы движения магистрали-эстакады станет существенно городской многоуровневой ниже стоимости полосы движения наземных магистралей, для строительства которых к тому же надо выкупать дорогостоящую землю, тогда как магистраль-эстакада может быть установлена над уже имеющимися городскими магистралями, то есть без землеотвода. В-восьмых, обеспечение экологической безопасности магистралей производится с помощью установки боковых стенок между этажами и верхнего покрытия, что позволяет использовать для очистки образовавшегося внутреннего пространства магистрали-эстакады от выхлопных газов уже производящиеся мощные конвертеры-преобразователи вредных составляющих воздуха в нейтральные. Кроме того, на основе многоуровневых магистралей-эстакад сравнительно быстро можно расширить сеть магистралей-эстакад, проведя их там, где расширение дорог невозможно или нецелесообразно. На основе многоуровневых магистралей-эстакад также можно не только проводить любые средства транспорта, включая грузовики и поезда, но создавать комбинированные компактные коридоры для транспортирования таких сред как электроэнергия, вода, энергоносители, информация совместно с перемещением автомобилей и поездов [7]. 13 Рассмотрим возможные возражения по работоспособности и эффективности разработки с точки зрения оценки рисков проекта. 1) Отсутствие схем организации дорожного движения, обеспечивающих приемлемый уровень безопасности дорожного движения и эффективное использование многоуровневой магистрали-эстакады. Заложенные в конструкции переезды между этажами не только обеспечивают возможность получения практически любой пропускной способности магистрали-эстакады, но и в комплексе с резервно-техническими (буферными) полосами дают возможность снизить число аварий и дорожных происшествий до крайнего минимума. Во-первых, сами по себе межэтажные переезды обеспечивают объезд мест любых аварий или полного ремонта на полосах движения данного этажа по нижнему или верхнему этажам эстакады или по наземному уровню, что невозможно на плоской наземной магистрали. Во-вторых, в отличие от длительных блокировок трассы в местах съездных и въездных участков при плотном дорожном движении, например, в часы пик на обычных наземных магистралях, в магистрали-эстакаде у въездов, съездов и переездов блокировок дорожного движения не происходит по причине того, что переезд автомобилей на эти на эти участки или выезд с них производится через предусмотренную в конструкции обязательную резервно-техническую (буферную) полосу, которая свободна от проезда автомобилей и используется как буфер для выезда с полос движения или въезда на них, тем самым предотвращая торможение потока автомобилей на полосах движения у въездов и съездов, а также способствуя сохранению безостановочного скоростного движения на трассе даже при полной блокировке имеющихся полос движения, так как по ней автомобили могут объехать место аварии. Если же при некоторых аварийных ситуациях или полном ремонте данного участка этажа все полосы данного участка, включая и резервно-техническую (буферную) полосу, оказываются заблокированными, то для такого случая 14 существуют переезды между этажами. При наличии соответствующих табло или связи через компьютер автомобилей, движущихся к месту аварии по данному этажу, основной массе водителей этих автомобилей загодя становится известно о месте аварии и необходимости объезда по ближайшему переезду. Такая двойная страховка практически полностью снимает «невозможность смены уровня» при авариях или ремонте. Что касается некоторого числа автомобилей, которые попали в «мертвую зону», то есть оказались далеко за переездом и перед местом аварии, то они могут подождать освобождения резервно-технической (буферной) полосы, если это возможно в ближайшее время, и проехать через нее дальше или вернуться к ближайшему переездному на другие этажи участку для переезда на другие этажи или подъехать к ближайшему съезду с эстакады и съехать по нему вниз на наземную дорогу. В любом случае эти автомобили не участвуют в создании пробки на трассе магистрали-эстакады. Остальные вопросы стандартные технические и организационные проблемы движения на эстакадах решены, так как многоэтажные магистрали-эстакады уже давно построены в ряде городов мира (Токио, Париж, Нью-Йорк) и в них использован ряд решений по безопасности движения, противопожарной безопасности, системам эвакуации, разработаны конструкции въездных и съездных участков, стыковочных участков с другими магистралями и т.д. Эти решения и соответствующее оборудование могут в том или ином виде применяться и в предложенном сооружении. Таким образом, с учетом измененной конструкции двухуровневой эстакады организация дорожного движения на многоуровневых магистралях-эстакадах становится проще и эффективнее, чем на наземных магистралях и обычных многоуровневых эстакадах, обеспечивая при этом повышенный уровень безопасности. 2) Повышенный риск ДТП (аварий) с тяжелыми последствиями при перестроениями между уровнями. 15 Риск ДТП для многоуровневых магистралей-эстакад, напротив, намного ниже, чем при перестроении на полосах движения обычных наземных магистралях. В частности, при перестроении между уровнями (этажами) на магистрали-эстакаде автомобиль направляется на другой этаж через переезд, в данном случае внешний, не непосредственно с полосы движения, а сначала переезжает с полосы движения на резервно-техническую (буферную) полосу, то есть не стремится въехать сразу в переезд или съезд, создавая помехи другим автомобилям, что обычно происходит на наземных магистралях. То есть автомобиль подъезжает к переезду с дополнительной, или резервно- технической полосы, которая не используется в качестве полосы движения, и поэтому водитель автомобиля может с удобной для него скоростью, так как ему никто не мешает, подъехать к внешнему переезду, имеющему одну расширенную полосу движения. Далее, проехав переезд, автомобиль въезжает сначала на резервно-техническую (буферную) полосу другого этажа и может продвигаться по ней с удобной для водителя автомобиля скоростью до наиболее выгодного момента для вклинивания автомобиля в общий транспортный поток. При средней скорости автомобилей 70 км/час на магистрали-эстакаде - причем плотность потока не изменяется ниже определенного предела ,например, 40 км/час - данный маневр не приводит к существенному торможению потока и вместе с тем не создает опасности столкновения автомобилей из-за практически удвоенной дистанции безопасности между автомобилями на магистрали- эстакаде (на эстакаде всегда сохраняется режим свободного потока), по причине чего вклинивание в транспортный поток не представляет такой проблемы, как, например, на наземных магистралях, где при нерегулируемой плотности потока автомобилям часто сложно вклиниться в поток движения, который при этом может сильно тормозиться, а автомобили часто сталкиваются. Магистрали-эстакады оснащены различными системами связи, информационными табло, компьютерными системами и т.п.. Поэтому, если на эстакаде произойдет авария, то о ней и о ее характере сразу же будет известно 16 всем водителям, движущимся к месту аварии, в связи с чем они имеют время на принятие одного из следующих решений: переехать на другой этаж, съехать с эстакады или объехать место аварии по резервно-технической полосе (при такой возможности); тогда как на наземной магистрали нет ни локальных систем оповещения и информирования, ни резервно-технических полос, ни заранее известных водителям иных вариантов объезда места аварии. 3) Блокирование движения по всей магистрали из-за невозможности смены уровня, необходимой для следования по маршруту. Выше мы уже указывали три варианта смены уровня, что превышает возможности любой наземной магистрали, а именно: объехать место аварии по резервно-технической полосе (если она не заблокирована), а если заблокирована, то переехать на другой этаж по ближайшему переезду или съехать с эстакады с ближайшего съезда. При этом в экстренной ситуации, например, если водителю стало плохо, можно просто съехать на резервно-техническую полосу и остановить на ней автомобиль для последующей его эвакуации. 4) Сложность навигации на многоуровневой магистрали-эстакаде. Система оснащения магистрали-эстакады, напротив, существенно упрощает навигацию при движении автомобилей по многоуровневой магистрали-эстакаде по сравнению с обычной наземной магистралью, а именно: в магистралиэстакаде через каждые 50-100 метров размещены светящиеся табло с текущей информацией, знаками, тревожными или успокоительными сигналами в соответствии со складывающейся обстановкой; то же самое отображается на бортовом указателе или компьютере автомобиля при наличии такового. Демонстрируется также состояние (плотность) движения по этажам для возможного переезда на этажи с меньшей плотностью движения. Слежение за обстановкой осуществляется с локальных центров через телекамеры, регулярно размещенные по всей трассе. Однако подобные системы будут применяться только на начальном этапе эксплуатации магистралей-эстакад. В дальнейшем, поскольку конструкция 17 магистралей-эстакад чрезвычайно удобна для реализации ряда уже известных систем автоматического управления движением автомобилей, планируется перевод автомобилей на движение без участия водителей, которое производится по соответствующей программе от начального пункта до пункта назначения каждого конкретного автомобиля при его следовании по магистрали-эстакаде. Таким образом, применение новой конструкции позволяет вообще исключить водителя из процесса вождения автомобиля по эстакаде, тем самым максимально упростив и обезопасив взаимодействие автомобилей в транспортных потоках. Кроме того, отдельные этажи или этаж можно предоставить для движения малогабаритных автопоездов или электропоездов, надземного аналога метрополитена, тем самым, дав возможность людям без автомобилей быстро и недорого перемещаться, не спускаясь под землю, на значительные расстояния по городу, поскольку магистрали-эстакады могут быть установлены над всеми основными наземными и железнодорожными магистралями города. 5) Стоимость строительства и эксплуатации многоуровневой магистралиэстакады намного больше, чем стоимость строительства и эксплуатации обычной дороги. Данный вопрос в условиях колоссальных и не решаемых традиционными средствами транспортных проблем больших городов вообще не имеет смысла, так как убытки от заторов и пробок в крупнейших городах мира исчисляются сотнями миллиардов долларов. Поэтому любое сооружение, способное избавить города от заторов и пробок, может стоить сколько угодно, лишь бы оно исправно выполняло свои функции по организации нормального движения. Все равно оно будет выгодно. Тем не менее, отметим, что стоимость полосы движения магистралей-эстакад ниже стоимости полосы движения обычной наземной магистрали, во-первых, за счет большей плотности полос движения, приходящихся на единицу поверхности земли, и распределенных в многоуровневой магистрали-эстакаде не только по горизонтали, но и по вертикали; во-вторых, при строительстве 18 магистрали-эстакады практически не затрагиваются дорогостоящие земельные городские участки, так как, как правило, эстакада устанавливаются над уже имеющимися дорожными и железнодорожными магистралями в черте города и на выезде из него, в-третьих, стоимость изготовленных промышленным способом типовых секций эстакады из металлопроката или бетона с учетом текущей цены материала ниже стоимости подготовки и изготовления многослойной качественной дорожной подушки вместе с дорожным покрытием наземной магистрали в сопоставлении с ресурсом обоих сооружений текущего и капитального ремонта и их эксплуатации. Детально это показано ниже. Кроме того, стандартные секции при соответствующей подготовке участков сборки и своевременного подвоза типовых блоков могут быстро устанавливаться на стальном каркасе, соединяясь большей частью не сваркой, а болтами, что многократно ускоряет процесс установки эстакады и соответственно уменьшает затраты. 6) Не доказана достаточная прочность конструкции и экономичность металлоконструкции достаточной прочности. Эти сомнения не основательны по причине успешного функционирования различного типа эстакад, в том числе и металлических, в припортовых зонах с заходом в воду, на различных грунтах в городах, известен также опыт установки опор для трубопроводов в условиях вечной мерзлоты, протяженных мостов и т.д. Кроме того, для эстакад в ряде случаев можно использовать в качестве основы предварительно напряженный бетон, железобетон. Наряду со столбами-опорами можно использовать и пилоны. Отметим все же, что использование стальных опор-столбов в ряде случаев будет наиболее целесообразным, как в силу их высоких прочностных характеристик и надежности, так и в силу сравнительно невысокой стоимости достаточно качественного металлопроката (около 1000 долларов за тонну). Поэтому приведем пример, показывающий достаточно высокую надежность конструкции с использованием опор-столбов. 19 Высокопрочная сталь имеет предел прочности порядка 600 н/мм². При сечении одного пустотелого столба 2000мм² и соответственно трех столбов-опор - 6000мм² вес металлических пролетов, лежащих на этих трех столбах, шириною 18 метров, длиной 6 метров и толщиной 0,01 метра, составляет порядка 8 тонн, масса четырех легковых автомобилей, стоящих на одном этаже, составляет 8-10 тонн. Общая масса составляет 17 тонн. Для двух этажей масса нагрузки на столбы-опоры составляет 34 тонны. Таким образом, нагрузка на один мм² сечения трех столбов-опор составит около 60 ньютонов, а это означает, что эта двухуровневая конструкция имеет 10-кратный запас прочности. При этом, например, шестиметровый отрезок (6х18х0,01) магистралиэстакады на основе металлопроката из расчета расходуемого на него металлопроката стоит около $8 тысяч, то есть километр двухэтажной магистрали-эстакады массой примерно 4000 тонн (общая масса пролетов двух этажей увеличивается с 2600 тонн примерно в 1,5 раза за счет массы парковочного этажа, массы опор, переездных участков, въездных и съездных участков) по металлу будет стоить порядка $4 миллионов. С учетом стоимости используемого бетона, изготовления блоков эстакады, их доставки, сборки, оснащения необходимым оборудованием и прочих вспомогательных работ эта стоимость увеличивается примерно в 2 раза. То есть километр двухэтажной магистрали-эстакады с внешними переездами, въездами и съездами, восемью полосами движения и четырьмя техническими (резервными) полосами, верхним парковочным уровнем, системами навигации, освещения, компьютерным центром, системами вентиляции, нейтрализации выхлопных газов, системами безопасности и т.п. обойдется примерно в $7-8 миллионов. Если учесть, что стоимость шестиполосной наземной магистрали в России составляет в среднем около $10 млн., на Украине - $8 млн., в Китае - $5 млн. (Независимая. 07/1_roads.html), 2011-12-07. Анастасия Башкатова. www.ng.ru/economics/2011-12- а в Москве стоимость одного километра магистрали на отдельных дорожных участках достигает сотен миллионов долларов, то, как видно, данная 20 магистраль-эстакада стоит в среднем меньше обычной наземной магистрали в России, причем ее стоимость может быть еще более снижена при серийном изготовлении основных секций. Что касается полосы движения, то на магистрали-эстакаде она будет стоить намного меньше, чем полоса движения на наземной магистрали еще и за счет того, что число полос движения, приходящихся на одну и ту же наземную площадь больше на многоуровневой магистрали-эстакаде. Например, при установке над шестиполосной наземной магистрали - то есть над той же площадью - двухэтажной магистрали-эстакады число полос движения на ней равняется восьми. Средние затраты на 1 км полосы движения составляют, согласно Минтрансу, в Германии примерно 123 млн. руб., во Франции – более 100 млн. руб., в Канаде – около 82 млн. руб., а в России – лишь 41 млн. руб. Примерно столько же, сколько в РФ, стоят дороги в Финляндии, чуть меньше – в Китае (там же). Если исходить из приведенной нами выше стоимости восьмиполосной двухэтажной магистрали-эстакады с верхним парковочным этажом ($7-8 млн. или 210-240 млн. рублей), то полоса движения на этой магистрали-эстакаде будет стоить 26-30 млн. руб., то есть 1,5 раза дешевле полосы движения в России. 7) Металлическое дорожное покрытие не может обеспечить необходимый уровень безопасности дорожного движения. Мы не настаиваем именно на металлической дорожном покрытии, хотя известно, что металлические продольные штанги с небольшим промежутком между ними в качестве дорожного настила уже десятки лет отлично функционируют на некоторых мостах США и автомобилисты не жалуются на них ни в отношении сцепления, ни в отношении износа шин. Тем не менее, в качестве дорожного покрытия может использоваться такой надежный и известный материал, как сталефибробетон. Могут применяться и современные композитные материалы на основе стекловолокна и углеволокна. 21 А на бетонной многоуровневой магистрали-эстакаде вообще могут использоваться любые известные дорожные покрытия, хотя, конечно бетонные или асфальтовые покрытия существенно утяжелят эстакаду. Главное – это то, что эти покрытия не подвергаются воздействию внешней среды в закрытой по бокам и сверху эстакаде. Таким образом, срок их службы многократно возрастает, обслуживание в зимний и переходные периоды становится намного дешевле, а ДТП (аварии) из-за отсутствия ухудшения качества покрытия, снега, дождя, слабой видимости не возникают. 8) Оболочка вокруг эстакады. Не менее важной проблемой, наряду с обеспечением нормального – без заторов и пробок – скоростного движения автомобилей по магистралям больших городов, является проблема снижения влияния на здоровье жителей городов выхлопных газов от автомобилей, поскольку их вклад в загрязнение атмосферы городов в настоящее время составляет, например, в Москве 82% от всех попадающих в воздух вредных веществ. Поэтому была поставлена задача не только обеспечить нормализацию движения на магистралях городов, что само по себе существенно улучшает экологическую обстановку за счет уменьшения доли вредного выхлопа при скоростном движении автомобилей, но и сократить выброс выхлопного газа в атмосферу до предельно низкого уровня. Мы предлагаем, по возможности, до 90% всех автомобилей – а это все легковые автомобили – переместить с городских наземных магистралей в закрытые надземные, оснащенные мощными очистными установками магистрали. В результате, выхлопной газ от автомобилей в закрытых магистралях-эстакадах полностью можно, по крайней мере, в черте города нейтрализовать с помощью уже выпускающихся мощных очистных установок. Что касается решения проблем безопасности, вентиляции, пожаротушения, возможной деформации конструкции при пожаре, ухудшения видимости и т.п., то все эти проблемы давно решены при строительстве и эксплуатации 22 автомобильных и железнодорожных эстакад, туннелей, в шахтных и прочих выработках и других замкнутых пространствах, причем они успешно эксплуатируются, несмотря, например, на гораздо большую опасность для перемещающегося по туннелям транспорта по сравнению с надземными эстакадами хотя бы потому, что из-под горы в месте аварии невозможно эвакуироваться непосредственно наверх, а из любой точки магистрали-эстакады эвакуация не представляет большой сложности. 8.1) Сооружение оболочки существенно повышает эксплуатационные расходы на магистраль. Это неверно по той причине, что в качестве боковых стенок эстакады и верхнего купола, закрывающего парковочные площадки, могут использоваться современные недорогие и негорючие материалы, как прозрачные, так и полупрозрачные вместе с композитными непрозрачными, прочными и негорючими панелями. В этом случае уход за закрытыми и не подвергающимися воздействию природной среды полосам движения многократно облегчается и удешевляется Общая площадь поверхности, которая может быть закрыта пластиком и другими композитными материалами для двухэтажной магистралиэстакады двустороннего движения, составляет от 30 до 40 тысяч квадратных метров на километр двухэтажной эстакады. В качестве таких материалов могут использоваться стеклопластики. Они уже давно применяют как конструкционный и теплозащитный материал при производстве корпусов лодок, катеров, судов и ракетных двигателей, кузовов автомобилей, цистерн, рефрижераторов, радиопрозрачных обтекателей, лопастей вертолётов, коррозионностойкого оборудования. При этом цены на стеклопластик довольно низкие. Так же недорог и прозрачный поликарбонат разных оттенков. Несколько более дорогими являются негорючие и шумопоглощающие алюминиевые композитные панели – порядка 1000 рублей за квадратный метр. Однако они не требуют ухода и формируют при декорировании прекрасный дизайн сооружения. Поверхность остальных 23 открытых участков магистрали-эстакады можно не красить, а покрывать антикоррозионным слоем. В различных пожароопасных местах можно использовать покрытия из термически устойчивых углеродных композитов различного типа. Таким образом, если принять в среднем цену квадратного метра оболочки эстакады за 10 долларов, то ее стоимость на километр будет 300-400 тысяч долларов, что составляет от стоимости 1 км эстакады ($7-8 млн.) около 5%. Оценим среднегодовые затраты на эксплуатацию 1 км указанной эстакады. Основные статьи затрат: дооборудование и переоборудование; уборка; обновление поверхностных защитных слоев во избежание коррозии; техобслуживание, подача электроэнергии; оплата необходимого персонала. 1. Ежегодно могут быть обновлены табло-указатели, часть светильников, часть телекоммуникационной аппаратуры. Если принять это ежегодное обновление за 10% от стоимости имеющегося оборудования данного типа ($50000), то ежегодные расходы составят $5000. 2. Уборка эстакады может проводиться один раз в две недели или месяц в зависимости от времени года с помощью механизмов с разбрызгивателями воды и щетками изнутри и снаружи подобно мойке электропоездов. Затраты на эти операции пренебрежимо малы. Однако расходы на ежедневную работу моек на въездах составляют за год довольно большую сумму. При наличии двух въездов и круглосуточной работе операторов расходы на оплату их труда за год составляют порядка $70 000. Однако это необязательные расходы, так как чистка колес на эстакадах может и не производится за счет более частой уборки внутреннего объема эстакады. Кроме того, процесс чистки колес автомобилей может быть автоматизирован – с включением вращения щеток через реле только при вхождении автомобиля в зону очистителя. Этим же экономится и электроэнергия. 3. На наружные металлические части, например, раз в пять лет наносится то или иное защитное покрытие, например, краска. Общая площадь данной 24 поверхности составляет порядка 17 000 м³. Соответствующие расходы на краску за пять лет составят порядка $7000 и еще несколько тысяч долларов на оплату труда. Годовые расходы, таким образом, составят около $2000. 4. Оценка расхода электроэнергии. 4.1. При размещении 160 светодиодных светильников мощностью 35Вт через каждые 50 метров на полосах движения и включении их в среднем на 10 часов каждый день для освещения годовые затраты электроэнергии составляют около 20 000 кВт•час. При цене электроэнергии $0,1 за один кВт•час оплата этого расхода электроэнергии составит $2000. 4.2. При размещении 160 светодиодных табло-указателей мощностью 35Вт через каждые 50 метров на полосах движения в режиме постоянного включения годовые затраты электроэнергии составляют около 50 000 кВт•час. При цене электроэнергии $0,1 за один кВт•час оплата этого расхода электроэнергии составит $5000. 4.3. При постоянной работе очистителей воздуха производительностью 90 000 м³/час с энергопотреблением около 0,12Вт/м³ годовой расход электроэнергии составляет порядка 90 000 кВт•час. При цене электроэнергии $0,1 за один кВт•час оплата этого расхода электроэнергии составит $9000. 4.4. По сравнению с вышеуказанным расходом электроэнергии на освещение и работу мощных очистительных установок расход электроэнергии для обеспечения функционирования телекоммуникационных систем и работы чистящих установок в автоматическом режиме невелик. В частности, работа двух очистителей колес автомобилей мощностью около 1 кВт каждая на въездах на эстакаду обеспечивается годовым расходом электроэнергии порядка 15 000 кВт•час. При цене электроэнергии $0,1 за один кВт•час оплата этого расхода электроэнергии составит $1500. 5. Кроме вышеуказанного, обслуживающего эстакаду. необходимо Так как учесть практически оплату все персонала, работы будут автоматизированы, этот персонал будет состоять из нескольких человек, 25 большинство которых представляет аварийную бригаду. Этот персонал может обслуживать 15-20 километров эстакады. Поэтому годовое содержание этих специалистов, размером около $100 тысяч, в пересчете на удельный показатель в 1 км сводится к $5-10 тысячам. 6. Необходимо учесть также те или иные непредвиденные расходы. Их размер оценим в $10 тысяч. Таким образом, общие удельные эксплуатационные расходы за один год в среднем составляют около $50 000. Для сравнения приведем официальные данные удельной стоимости годовых эксплуатационных расходов для наземной восьмиполосной магистрали в России. По данным журнала-каталога «Транспортная безопасность и технологии 2005 № 2» («Проблемы безопасности российских автодорог») ежегодно на ремонтновосстановительные работы 1 километра автодорог, проводящихся раз в пять лет (ремонтируется порядка 10 тысяч километров дорог), расходуется 5 миллионов рублей, или около $170 тысяч, то есть $34 тысячи в год. Кроме этого ежегодно на поддержание дорог в надлежащем состоянии в среднем расходуется 13,7 млрд. рублей, или около $1000 на один километр. За 6 лет эта сумма возросла, по меньшей мере, на треть. В среднем же в России в настоящее время на ремонт и содержание дорог при протяженности дорожной сети общего пользования 747 тыс. км ежегодно выделяется порядка $6 тыс. на 1 километр, что меньше величины аналогичных затрат в Европе в 2,5 раза. Из этого следует, что ежегодные удельные эксплуатационные расходы на магистраль-эстакаду вполне сопоставимы с расходами на ремонтно- восстановительные работы для аналогичных наземных магистралей. 8.2) Оболочка вокруг эстакады приводит к существенному снижению уровня безопасности дорожного движения, повышается уровень шумовых загрязнений внутри. 26 Что касается возгорания автомобилей или вытекшего топлива, то, как и в подземных туннелях, окружающие материалы, использующиеся на эстакаде, являются негорючими, а внутри эстакады регулярно размещаются противопожарные средства, в основном, на основе выброса пены. Поэтому пожар не только быстро тушится, причем не допускается высокая температура и, как следствие, деформация фундаментальной конструкции, но и не возникает препятствий обычному дорожному движению, которое производится по другим этажам, в отличие от наземных магистралей, где возгорание с разливом топлива, как правило, перекрывает всю трассу, а тушение его часто превращается в проблему, из-за отсутствия регулярно размещенных средств пожаротушения. Дым сразу же устраняется соответствующими вентиляционными средствами, стоимость которых в общей структуре цены незначительна, а шум от них, как от автомобилей перекрывается оболочкой эстакады. Что касается того, что оболочка повышает содержание загрязняющих веществ в воздухе в объеме магистрали-эстакады и расходы на эксплуатацию магистрали, то можно сказать следующее. В отношении суммарного объема выходящих из глушителя легкового автомобиля выхлопных газов в среднем можно ориентироваться на следующую цифру – один литр сжигаемого бензина приводит к образованию примерно 16 кубометров смеси различных газов. При скорости 60-70 км/час на прохождение 1 км трассы автомобилем в среднем расходуется около 0,04 литра бензина и выделяется 0,6 м³ выхлопных газов. По одной полосе движения в магистралиэстакаде при наиболее выгодных условиях движения за один час проходит до 3000 легковых автомобилей, которые могут выделить в объем магистралиэстакады до 1800 м³ выхлопных газов. На одном этаже магистрали-эстакады двустороннего движения протяженностью 1 км, содержащем 4-е полосы движения и 2-е технические полосы, выделяется в четыре раза больше выхлопных газов - до 7200 м³. Следовательно, необходимо установить на данном отрезке магистрали-эстакады, несколько, например, газоконвертеров «Ятаган» с 27 производительностью не менее 7200 м³. Поскольку полный объем 1 км этажа магистрали-эстакады для легковых автомобилей с учетом технических полос составляет 45 000 м³ и в нем выхлопной газ рассеивается, то целесообразно установить 6-ть газоконвертеров «Ятаган 7,5-1000» с общей производительностью 45 000 м³/час, нейтрализующих вредные компоненты выхлопных газов, снижая их содержание в воздухе указанного объема магистрали-эстакады до нормы, ниже нормы ПДК (3мг/ м³). Установки эффективно работают при содержании вредных примесей в 1 м³ воздуха не более 1000 мг. При указанной интенсивности движения на каждом километре одного этажа магистрали-эстакады по максимуму может находиться до 200 автомобилей (до 50 автомобилей на каждой из 4-х полос движения), которые выбрасывают в 1 м³ выхлопного газа около 400 мг токсичных веществ. Выхлопной газ, поступающий от автомобилей за час в объеме 7200 м³, рассеивается в воздухе объема 1км этажа МЭ, составляющего 45000 м³, то есть содержание токсичных веществ в 1 м³ воздуха МЭ уменьшается примерно в 6 раз до 100 мг/м³. А это количество вредных веществ в 10 раз меньше предельного значения содержания вредных веществ (1000 мг/м³), которые способны удалить из воздуха очистные установки данного типа. Шесть установок-нейтрализаторов выхлопных газов, например, типа «Ятаган» на одном этаже и шесть – на другом стоят порядка $370 тысяч, что составляет примерно 5% от стоимости 1 км двухэтажной магистрали-эстакады ($7-8 млн.). Однако они полностью решают проблему удаления выхлопа всех автомобилей, проезжающих в объеме эстакады, а при сети эстакад, дублирующих основные магистрали, например Москвы, а также при установке их над железнодорожными путями в пределах Москвы и ближайшего Подмосковья, а это более 1000 км, значительная часть выхлопа от легковых автомобилей будет устранена и городская атмосфера станет намного чище. Уровень шума от работающих конвертеров-нейтрализаторов, незначителен, а в салоне автомобилей он не ощущается вовсе. 28 8.3) Оболочка вокруг эстакады приводит к существенному снижению уровня безопасности дорожного движения, повышает тяжесть последствий ДТП (аварий), требует дополнительных затрат на создание систем обеспечения безопасности. Это опасение не является основательным. Напротив, автомобили в магистрали-эстакаде не контактируют с пешеходами и не угрожают им. Причем безопасность движения самих автомобилей не ниже уровня безопасности в подземных туннелях для автомобилей, которые широко эксплуатируются в большинстве стран. О тяжести последствий ДТП было сказано выше. Тем не менее, если ДТП случилось в магистрали-эстакаде, то, во-первых, оно моментально регистрируется и локализуется имеющимся противопожарным оборудованием, а дым удаляется вытяжками. Кроме того, ДТП практически не влияет на движение транспортного потока на магистрали, который перераспределяется по другим этажам, в отличие от наземных магистралей, где такие средства, как правило, отсутствуют. Во-вторых, нормальное движение на участке быстро восстанавливается, так как остановившиеся автомобили могут быть быстро перемещены на резервно-техническую полосу. В-третьих, службы спасения, если они потребуются, так же быстро могут по ближайшему въезду, которые размещаются в городе примерно через каждые 500-1000 метров, добраться до места аварии по резервно-технической полосе, свободной от автомобилей. То есть тезис о затрудненности доступа к аварийному участку на эстакаде неверен. Относительно дополнительных затрат на системы безопасности можно заметить, что жалеть деньги на собственную безопасность неуместно. Известен опыт оснащения автобанов в ФРГ всеми возможными системами безопасности, то есть там безопасность людей возведена в принцип. В России также необходимо к этому стремиться, тем более что новое дорожное сооружение в виде закрытой магистрали-эстакады это предполагает. А затраты 29 на обеспечение безопасности в общей стоимости магистрали-эстакады не выходят за уровень нескольких процентов. Что касается ухудшения видимости внутри магистрали-эстакады из-за оболочки эстакады, то все как раз наоборот. Прозрачные стенки, пропускающие днем свет, дополняются регулярно размещенными светильниками. Поэтому в любое время суток и в любое время года внутри магистрали-эстакады имеется заранее установленный уровень освещенности, в отличие от обычных наземных магистралей, которые в ночное время часто плохо освещены, а в дождь и туман являются источником повышенной опасности, как для автомобилистов, так и для пешеходов. 3. Технические характеристики магистрали-эстакады с использованием двух смещенных волнообразных полос движения, создающих возможность внутреннего переезда транспортных средств последовательно с этажа на этаж. В первом варианте эстакада 1 [1] с полосами встречного движения (фиг.1), включает в себя опоры 2, 3, дорожное полотно с полосами движения - внешней 4 и внутренней 5, въездной участок 6 и участок съезда 7 (фиг.2, 3). Эстакада 1 выполнена в виде объемной магистрали с числом этажей от одного до 8 и состоит из четырех полос на каждом этаже. Каждая полоса является двухуровневой, с полуэтажной разницей в высоте между этими уровнями. Продольно-горизонтальные участки 9, 10 полосы движения на этих уровнях являются основными для движения транспортного средства и перестроения транспортного средства. Полосы движения в каждом вертикальном ряду параллельны друг другу. Каждый этаж включает по две полосы на каждой стороне встречного движения. Полосы движения установлены на опорах 2, 3 (фиг. 2). Полосы встречного движения отделены друг от друга разделителем 8. Количество этажей – от одного до 8, но и при наличии только одного этажа обеспечивается основное свойство данной конструкции эстакады - безостановочное движение при возникновении препятствий на отдельных 30 участках эстакады. Полосы движения 4, 5 имеют одинаковую, периодически повторяющуюся конфигурацию – волнообразную с уплощением. Соседние полосы 4, 5 в каждом вертикальном ряду на каждой стороне с односторонним движением состыкованы в противофазе (фиг. 1); этаж типовой секции включает в себя два продольно-горизонтальных участка 9, 10 и два наклонных переходных к ним участка - вогнуто-выпуклый подъем 11 и выпукло- вогнутый спуск 12 (фиг. 3-б). С торцевых кромок нижнего продольно-горизонтального участка 13 нижнего этажа эстакады 1 на дорожное полотно на уровне земли выведены въездной 6 и съездной 7 участки (фиг. 3-а). В качестве примера отметим, что радиус кривизны как выпуклых, так и вогнутых участков во избежание ощутимых перегрузок должен составлять не менее 500 метров. Эстакада 1 расположена вдоль оси автомобильной или железной дороги. Общее количество полос движения определяется числом этажей в эстакаде и шириной этажа. В продольном направлении эстакада состоит из однотипных секций. Каждая секция содержит в продольном направлении четыре подсекции. Нечетная подсекция первого типа представляет собой многоэтажную конструкцию из параллельно расположенных этажей над дорожным полотном. Каждый этаж состоит из четырехполосного продольного полотна с разделителем-отбойником 8 между каждой парой встречных полос движения (фиг. 2, 3-б). Межэтажное расстояние составляет величину, достаточную для свободного проезда автомобилей, в частности, в эстакаде для легковых автомобилей межэтажное расстояние составляет порядка 2,5 метров, длина подсекции первого типа – около 200 метров. Следующая подсекция второго типа представляет собой так же конструкцию из параллельно расположенных по каждому вертикальному ряду этажей. Каждый этаж, начиная со второго, включает четыре наклонных переходных участка полос движения – подъемы 11 и спуски 12 с разделителем 31 между каждой полосой движения (не показан). Межэтажное расстояние такое же, как в подсекции первого типа. Переходные участки внешних 4 и внутренних 5 полос движения – подъемы 11 и спуски 12 - имеют противоположный наклон (фиг.3-б). Угол наклона этих участков составляет 2°. Эти соседние переходные участки, относящиеся к внешним 4 и внутренним 5 полосам движения, таким образом, своими кромками выведены на один уровень между соседними этажами, который соответствует середине расстояния между соседними этажами (фиг. 1, 3-б). В частности, в эстакаде для легковых автомобилей длина подсекции второго типа, или протяженность каждого наклонного переходного участка полосы движения - порядка 50 метров. Первый этаж подсекции второго типа отличается от последующих этажей только тем, что один из двух наклонных переходных участков одностороннего движения типовой секции выведен на дорожное полотно и является съездным участком 7. С противоположной стороны на дорожное полотно выведен въездной участок 8, относящийся к предшествующей типовой секции (фиг. 3-а). Следующая нечетная стыковочная подсекция третьего типа аналогична подсекции первого типа, но с тем отличием, что уровень каждого продольногоризонтального участка расстояние полос движения 4, 5 смещен на полуэтажное и эти участки состыкованы торцами с соответствующими участками полос движения подсекции второго типа (фиг. 1, 3-б). Следующая стыковочная подсекция четвертого типа аналогична подсекции второго типа, но с тем отличием, что угол наклона переходных участков полос движения 4, 5 сменен на противоположный и переходные участки выведены на уровень полос движения подсекции первого типа следующей типовой секции (фиг. 1, 3-б). Далее эстакада 1 составлена из подобных секций. В качестве примера рассмотрим эстакаду 1 в поперечном разрезе (фиг. 2). Эстакада 1 представляет собой для подсекции первого типа каркас, состоящий в поперечном разрезе из трех вертикальных опор 2 и поперечных опор 3, крепящихся на вертикальных опорах 2. Расстояние между вертикальными 32 опорами 2, которые могут быть выполнены в виде столбов или ферм, соответствует ширине двухполосного полотна движения, то есть для эстакады с движением легковых автомобилей, около 6-ти метров. Высота вертикальных опор 2 определяется этажностью эстакады и расположением над дорожным полотном. Если первый этаж эстакады расположен над дорожным полотном на высоте 4-5 метров, то высота 8-этажной эстакады составит около 25 метров. Расстояние между вертикальными опорами 2 вдоль подсекции первого типа того же вида эстакады составляет порядка 6-ти метров. Таким образом, на подсекцию первого типа приходится примерно 100 вертикальных опор. Каждый этаж эстакады 1 опирается на поперечные опоры 3, крепящиеся на вертикальных опорах 2, количество таких поперечных опор 3 соответствует числу этажей. Между поперечными опорами 3 уложено дорожное полотно, представляющее собой для того же вида эстакады металлические пустотелые жесткие объемные плиты по шесть метров длиной и шириной около метра. Конструкция подсекции второго типа представляет в основе каркас, содержащий в поперечном разрезе две вертикальные опоры 2 и поперечные опоры 3, крепящиеся на вертикальных опорах 2. Расстояние для того же вида эстакады между этими вертикальными опорами около 6-ти метров и расположены они симметрично относительно центральной вертикальной опоры секции первого типа. Расстояние между каждой парой вертикальных опор 2 вдоль секции второго типа составляет 6 метров. Таким образом, на подсекцию второго типа приходится около 16 вертикальных опор. Каждый этаж эстакады опирается на поперечные опоры 3, длиной около 6 метров, крепящиеся на вертикальных опорах 2, количество таких поперечных опор 3 соответствует числу этажей. На вертикальных опорах 2 крепятся и поперечные консоли (не показаны), длиной около 3 метров. Оба переходных участка внутренних полос движения поддерживаются поперечными опорами- перемычками 3, оба переходных участка внешних полос – консолями. На консоли и поперечные опоры 3 уложено дорожное полотно, представляющее собой для того же вида 33 эстакады металлические пустотелые жесткие объемные плиты по шесть метров длиной и шириной около метра. При этом поперечные опоры 3 между соседними вертикальными опорами 2 крепятся на разных уровнях. Уровень крепления консолей разный, так как крайние полосы движения так же находятся под углом. Конструкция подсекции третьего типа аналогична конструкции подсекции первого типа, но с тем отличием, что поперечные опоры 3 находятся на уровне, соответствующем середине межэтажного расстояния подсекции первого типа. Конструкция подсекции четвертого типа аналогична конструкции подсекции второго типа, но с отличием в том, что уклон полос движения соответственно изменен на противоположный. В случае расширения каждого этажа эстакады для создания парковочных мест с каждой стороны эстакады установлен дополнительный ряд вертикальных и поперечных опор (не показано). Эстакада 1 в зависимости от условий эксплуатации и расположения имеет различные конструкции въездных 6 и съездных 7 участков на дорожное полотно, например, въезд непосредственно с дорожной полосы улицы, съезд на поперечное направление и т.д. Таким образом, транспортное средство, перемещающееся по любой полосе движения, кроме полосы движения на нижнем этаже, которая связана с дорожным полотном, периодически поднимается на уровень, соответствующий половине межэтажного расстояния, а затем опускается на предыдущий уровень. Следовательно, движущееся по какой-либо полосе движения подсекции первого или третьего типа транспортное средство, находясь рядом и на одном уровне с соседней полосой движения на протяжении в данном примере 200 метров, может перейти со своей полосы движения на соседнюю полосу движения далее, поднявшись и или опустившись по переходному участку и попав на следующую 200-метровую полосу движения уже другого уровня, снова перейти 34 на соседнюю полосу движения и так далее. То есть, подобным перестроением транспортное средство может перемещаться с этажа на этаж. Например, если легковой автомобиль, въехав на продольно-горизонтальный, внешний и нижний участок, 1-й полосы подсекции первого типа, продолжит движение по нему, то он спустится на дорожное полотно, то есть съедет с эстакады. Если же автомобиль, двигаясь по этому участку, перестроится на соседний, продольно-горизонтальный, внутренний и нижний участок, 2-й полосы движения подсекции первого типа, и продолжит движение по ней, то, проехав по подъему 11 подсекции второго типа на следующий продольногоризонтальный участок полосы движения подсекции третьего типа, он может перестроиться на 3-ю внешнюю полосу движения этой же подсекции на втором этаже. После подъема по наклонному переходному участку транспортное средство на следующем продольно-горизонтальном участке этого же этажа может снова перейти на соседнюю, 4-ю, внутреннюю, полосу движения второго этажа, затем так же – на 5-ю, внешнюю, полосу движения третьего этажа следующей секции эстакады и так далее до последнего этажа. И аналогичными перестроениями спуститься вниз и съехать с эстакады. Это также означает, что, при движении на скорости 60-90 км/час по одной из полос движения эстакады, транспортное средство при том или ином заторе (ремонт, авария и т.п.) на этой полосе может загодя перестроиться на другую свободную полосу движения этого или другого этажа. Таким образом, обеспечивается непрерывность движения на эстакаде. Во втором варианте эстакада 1 с двумя полосами одностороннего движения на каждом этаже включает в себя опоры 2, 3, дорожное полотно с полосами движения - правой 4 и левой 5 въездной участок 6 и участок съезда 7 на нижнем этаже (фиг. 4, 5, 6). Эстакада 1 выполнена в виде объемной магистрали с числом этажей от одного до 8-ми. Каждая полоса эстакады 1 является двухуровневой, с полуэтажной разницей в высоте между этими уровнями. Продольно-плоские участки 9, 10 полосы движения на этих уровнях являются 35 основными для движения транспортного средства и перестроения транспортного средства. Полосы движения в каждом вертикальном ряду параллельны друг другу. Полосы движения установлены на опорах 2, 3 (фиг. 4) и отделены друг от друга разделителем 8. Количество этажей – от одного до 8, но и при наличии только одного этажа конструкции эстакады в эстакаде обеспечивается основное свойство - безостановочное движение при возникновении препятствий на отдельных участках эстакады 1. Полосы движения 4, 5 имеют одинаковую, периодически повторяющуюся конфигурацию – волнообразную с уплощением. Соседние полосы 4, 5 состыкованы в противофазе (фиг. 4); типовая секция в себя включает два продольно-горизонтальных участка 9, 10 и два наклонных переходных к ним участка - вогнуто-выпуклый подъем 11 и выпукло- вогнутый спуск 12 (фиг. 6-б). С торцевых кромок нижнего продольногоризонтального участка 13 нижнего этажа эстакады 1 на дорожное полотно на уровне земли выведены въездной 6 и съездной 7 участки (фиг. 6-а). На этой же фигуре показаны две резервные полосы 14, которые могут использоваться для совершения дополнительных маневров в различных дорожных ситуациях и для парковки. На фиг. 6-б показан один из средних этажей эстакады 1 с двумя резервными полосами 14 для маневрирования и парковки транспортных средств. Таким образом, расширение этажей эстакады с созданием дополнительных площадей по краям на одном, нескольких или всех этажах позволяет использовать их не только для движения транспортных средств, но и для парковки последних. В качестве примера отметим, что радиус кривизны как выпуклых, так и вогнутых участков во избежание ощутимых перегрузок должен составлять не менее 500 метров. Эстакада 1 расположена вдоль оси автомобильной или железной дороги. Общее количество полос движения определяется числом этажей в эстакаде и шириной этажа. 36 В продольном направлении эстакада состоит из однотипных секций. Каждая секция содержит в продольном направлении четыре подсекции. Нечетная подсекция первого типа представляет собой многоэтажную конструкцию из параллельно расположенных этажей над дорожным полотном. Каждый этаж содержит два продольных полотна – полос движения с разделителем 8 между ними. Межэтажное расстояние составляет величину, достаточную для свободного проезда автомобилей, в частности, в эстакаде для легковых автомобилей межэтажное расстояние составляет порядка 2,5 метров. Протяженность подсекции первого типа – около 200 метров. Следующая стыковочная подсекция второго типа представляет собой так же конструкцию из параллельно расположенных в каждом этажей. Каждый этаж, начиная со второго, включает вертикальном ряду два наклонных переходных участка полос движения – подъем 11 и спуск 12 - с разделителем между каждой полосой движения (не показан). Межэтажное расстояние такое же, как в подсекции первого типа. Переходные участки правой 4 и левой 5 полос движения – подъем 11 и спуск 12 - имеют противоположный наклон. Угол наклона этих участков составляет 2°. Эти соседние переходные участки, относящиеся к правой 4 и левой 5 полосам движения, таким образом, своими кромками выведены на один уровень между соседними этажами, который соответствует середине расстояния между соседними этажами (фиг. 4, 6-б). В частности, в эстакаде для легковых автомобилей длина подсекции второго типа, или протяженность каждого переходного участка полосы движения - порядка 50 метров. Нижний этаж подсекции второго типа отличается от последующих ее этажей только тем, что один из двух наклонных переходных участков одностороннего движения типовой секции опущен на дорожное полотно и является съездным участком 7. С противоположной стороны на дорожное полотно опущен въездной участок 6, относящийся к предшествующей типовой секции (фиг. 6-а). 37 Следующая нечетная стыковочная подсекция третьего типа аналогична подсекции первого типа, но с тем отличием, что уровень каждого продольноплоского участка полос движения 4, 5 смещен на полуэтажное расстояние эти участки состыкованы торцами с соответствующими участками и полос движения подсекции второго типа (фиг. 4, 6-б). Следующая стыковочная подсекция четвертого типа аналогична подсекции второго типа, но с тем отличием, что угол наклона переходных участков полос движения 4, 5 сменен на противоположный и переходные участки выведены на уровень полос движения подсекции первого типа следующей типовой секции (фиг.4, 6-б). Далее эстакада 1 составлена из подобных секций. В качестве примера рассмотрим эстакаду 1 в поперечном разрезе (фиг. 5). Эстакада 1 представляет собой для подсекции первого типа каркас, состоящий в поперечном разрезе из двух вертикальных опор 2 и поперечных опор 3, крепящихся на вертикальных опорах 2. Расстояние между вертикальными опорами 2, которые могут быть выполнены в виде столбов или ферм, соответствует ширине двухполосного полотна движения, то есть для эстакады с движением легковых автомобилей - около 6-ти метров. Высота вертикальных опор 2 определяется этажностью эстакады и расположением над дорожным полотном. Если первый этаж эстакады расположен над дорожным полотном на высоте 4-5 метров, то высота 8-этажной эстакады составит около 25 метров. Расстояние между вертикальными опорами 2 вдоль подсекции первого типа того же вида эстакады составляет порядка 6-ти метров. Таким образом, на подсекцию первого типа приходится примерно 66 вертикальных опор. Каждый этаж эстакады 1 опирается на поперечные опоры 3, крепящиеся на вертикальных опорах 2, количество таких поперечных опор 3 соответствует числу этажей. Между поперечными опорами 3 уложено дорожное полотно, представляющее собой для того же вида эстакады металлические пустотелые жесткие объемные плиты по шесть метров длиной и шириной около метра. 38 Конструкция подсекции второго типа представляет в основе каркас, содержащий в поперечном разрезе две вертикальные опоры 2 и поперечные опоры 3, крепящиеся на вертикальных опорах 2. Расстояние для того же вида эстакады между этими вертикальными опорами около 6-ти метров. Расстояние между каждой парой вертикальных опор 2 вдоль секции второго типа составляет 6 метров. Таким образом, на подсекцию второго типа приходится около 16 вертикальных опор. Каждый этаж эстакады опирается на поперечные опоры 3 длиной около 6 метров, крепящиеся на вертикальных опорах 2, количество таких поперечных опор 3 соответствует числу этажей. Оба переходных участка, или наклонные полосы движения поперечными опорами-перемычками 3. На поддерживаются поперечные опоры 3 уложено дорожное полотно для полос движения, представляющее собой для того же вида эстакады металлические пустотелые жесткие объемные плиты по шесть метров длиной и шириной около метра. При этом поперечные опоры 3 между соседними вертикальными опорами 2 крепятся на разных уровнях. Конструкция подсекции третьего типа аналогична конструкции подсекции первого типа, но с тем отличием, что поперечные опоры 3 находятся на уровне, соответствующем середине межэтажного расстояния подсекции первого типа. Конструкция подсекции четвертого типа аналогична конструкции подсекции второго типа, но с отличием в том, что уклон полос движения соответственно изменен на противоположный. В случае расширения каждого этажа эстакады для создания парковочных мест с каждой стороны эстакады установлен дополнительный ряд вертикальных и поперечных опор (не показано). Эстакада 1 в зависимости от условий эксплуатации и расположения имеет различные конструкции въездных 6 и съездных 7 участков на дорожное полотно, например, въезд непосредственно поперечное направление и т.д. с дорожной полосы улицы, съезд на 39 Таким образом, транспортное средство, перемещающееся по любой полосе движения, кроме полосы движения на нижнем этаже, которая связана с дорожным полотном, периодически поднимается на уровень, соответствующий половине межэтажного расстояния, а затем опускается на предыдущий уровень. Следовательно, движущееся по какой-либо полосе движения подсекции первого или третьего типа транспортное средство, находясь рядом и на одном уровне с соседней полосой движения на протяжении в данном примере 200 метров, может перейти со своей полосы движения на соседнюю полосу движения далее, поднявшись этой полосы и или опустившись по наклонному переходному участку и попав на следующую 200-метровую полосу движения уже другого уровня, снова перейти на соседнюю полосу движения и так далее. То есть, подобным перестроением транспортное средство может перемещаться с этажа на этаж. Например, если легковой автомобиль, въехав на внешний и нижний участок, 1-й (правой) полосы продольно-плоский, подсекции первого типа, продолжит движение по нему, то он спустится на дорожное полотно, то есть съедет с эстакады. Если же автомобиль, двигаясь по этому участку, перестроится на соседний, продольно-горизонтальный, нижний участок, 2-й (левой) полосы движения подсекции первого типа, и продолжит движение по ней, то, проехав по подъему 11 подсекции второго типа на следующий продольно-горизонтальный участок полосы движения подсекции третьего типа, он может перестроиться на 3-ю (правую) полосу движения этой же подсекции на втором этаже, а после подъема по переходному участку на следующий продольно-горизонтальный участок этого же этажа, снова перейти на соседнюю, 4-ю, левую, полосу движения второго этажа, затем так же – на 5-ю, правую полосу движения третьего этажа следующей секции эстакады и так далее до последнего этажа. И аналогичными перестроениями спуститься вниз и съехать с эстакады. 40 Это также означает, что, при движении на скорости 60-90 км/час по одной из полос движения эстакады, транспортное средство при том или ином заторе (ремонт, авария и т.п.) на этой полосе может загодя перестроиться на другую свободную полосу движения этого или другого этажа. Таким образом, обеспечивается непрерывность движения на эстакаде. Для обеспечения безопасности движения боковые поверхности эстакады защищены жесткими противоударными конструкциями, представляющими собой металлические полые короба. Последний этаж на расстоянии около 2,5 метров сверху от полос движения эстакады покрыт жесткой плоской конструкцией. Конструктивные особенности эстакады предполагают изготовление всех ее элементов в промышленных условиях. Поэтому все строительно-монтажные работы, в основном сборочные и сварочные, за исключением подготовки грунта для вертикальных опор, производятся на местах сооружения эстакад. Монтаж эстакады производят над действующими магистралями, либо над любыми земельными участками. Собрать одну типовую секцию эстакады, в данном примере 0,5 км длиной, состоящую из четырех различных подсекций, при наличии необходимого оборудования и специалистов можно в течение 3-х месяцев. Соответственно удесятирение оборудования и числа специалистов предполагает строительство пятикилометрового участка эстакады так же за три месяца. Конструктивное исполнение эстакады предполагает ее эксплуатацию в различных климатических условиях. Аналогичные легкие эстакады могут быть использованы для велосипедов, тяжелые – для грузовиков. 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4. Технические характеристики магистрали-эстакады с использованием одной волнообразной полосы движения и состыкованных с нею двух одноуровневых полос движения, создающих возможность внутреннего переезда транспортных средств последовательно с этажа на этаж. В первом варианте эстакада 1 [2] с полосами встречного движения, включает в себя опоры 2, 3, дорожное полотно с полосами движения – внешней, волнообразной 4 и внутренней, одноуровневой 5, въездной участок 6 и участок съезда 7 (фиг.2, 3). Эстакада 1 выполнена в виде объемной магистрали с числом этажей от одного до 8-ми и состоит из четырех полос на каждом этаже. Волнообразная полоса 4 содержит два уровня в каждом периоде с разницей в высоте в один этаж между этими уровнями. Продольно-горизонтальные участки 9, 10 волнообразной полосы движения 4 на этих уровнях являются основными для движения транспортного средства и перестроения транспортного средства на одноуровневые полосы движения 5 соседнего ряда. Полосы движения в каждом вертикальном ряду параллельны друг другу (фиг.1). Полосы движения 4, 5 установлены на опорах 2, 3 (фиг. 2). Полосы встречного движения отделены друг от друга разделителем 8. Количество этажей – от одного до 8-ми, но и при наличии только одного этажа конструкции эстакады обеспечивается основное свойство данной - безостановочное движение при возникновении препятствий на отдельных участках эстакады. Полосы движения 4 имеют одинаковую, периодически повторяющуюся конфигурацию – волнообразную с уплощением. Соседние полосы 4, 5 в каждом вертикальном ряду на каждой стороне с односторонним движением состыкованы на каждом этаже на участках 9, 10 волнообразной полосы движения 4 (фиг.1, 2); этаж типовой секции включает в себя два продольно-горизонтальных участка 9, 10 и два пологих переходных к ним участка - вогнуто-выпуклый подъем 11 и выпукло- вогнутый спуск 12 (фиг. 3-б) обеих волнообразных полос 4 и два отрезка одноуровневых полос 5. С торцевых кромок нижнего продольно-горизонтального участка 13 50 нижнего этажа эстакады 1 на дорожное полотно на уровне земли выведены въездной 6 и съездной 7 участки (фиг. 3-а). В качестве примера отметим, что радиус кривизны как выпуклых, так и вогнутых участков во избежание ощутимых перегрузок должен составлять не менее 500 метров. Эстакада 1 расположена вдоль оси автомобильной или железной дороги. Общее количество полос движения определяется числом этажей в эстакаде и шириной этажа. В продольном направлении эстакада состоит из однотипных секций. Каждая секция содержит в продольном направлении четыре подсекции. Нечетная подсекция первого типа представляет собой многоэтажную конструкцию из параллельно расположенных этажей над дорожным полотном. Каждый этаж состоит из четырехполосного продольного полотна с разделителем-отбойником 8 между каждой парой встречных полос движения (фиг. 2, 3-б). Межэтажное расстояние составляет величину, достаточную для свободного проезда автомобилей, в частности, в эстакаде для легковых автомобилей межэтажное расстояние составляет порядка 2,5 метров, длина подсекции первого типа – около 400 метров. Следующая подсекция второго типа представляет собой так же конструкцию из параллельно расположенных по каждому вертикальному ряду этажей. Каждый этаж, начиная со второго, включает два пологих переходных участка волнообразных полос движения 4 с разделителем полосой движения (не показан). Межэтажное расстояние между каждой такое же, как в подсекции первого типа. Переходные участки внешних 4 полос движения – подъемы 11. Угол наклона этих участков составляет 2°. Эти переходные участки 11 своими кромками выведены на уровень следующего этажа (фиг. 1, 3б). В частности, в эстакаде для легковых автомобилей длина подсекции второго типа, или протяженность каждого пологого переходного участка полосы движения - порядка 100 метров. Первый этаж подсекции второго типа 51 отличается от последующих этажей только тем, что один из двух пологих переходных участков одностороннего движения типовой секции выведен на дорожное полотно и является съездным участком 7. С противоположной стороны на дорожное полотно выведен въездной участок 6, относящийся к предшествующей типовой секции (фиг. 3-а). Оба остальных участка подсекции второго типа являются отрезками внутренней одноуровневой полосы движения 5 (фиг.3-а, 3-б). Следующая нечетная стыковочная подсекция третьего типа аналогична подсекции первого типа, но с тем отличием, что уровень каждого продольногоризонтального участка полос движения 4 смещен вверх на размер этажа и эти участки состыкованы торцами с соответствующими пологими участками полос движения подсекции второго типа (фиг. 1, 3-б). Следующая стыковочная подсекция четвертого типа аналогична подсекции второго типа, но с тем отличием, что угол наклона пологих переходных участков полос движения 4 сменен на противоположный и переходные участки выведены на уровень полос движения 4 подсекции первого типа следующей типовой секции (фиг. 1, 3-б). Далее эстакада 1 составлена из подобных секций. В качестве примера рассмотрим эстакаду 1 в поперечном разрезе (фиг. 2). Эстакада 1 представляет собой для подсекции первого типа каркас, состоящий в поперечном разрезе из трех вертикальных опор 2 и поперечных опор 3, крепящихся на вертикальных опорах 2. Расстояние между вертикальными опорами 2, которые могут быть выполнены в виде столбов или ферм, соответствует ширине двухполосного полотна движения, то есть для эстакады с движением легковых автомобилей, около 6-ти метров. Высота вертикальных опор 2 определяется этажностью эстакады и расположением над дорожным полотном. Если первый этаж эстакады расположен над дорожным полотном на высоте 4-5 метров, то высота 8-этажной эстакады составит около 25 метров. Расстояние между вертикальными опорами 2 вдоль подсекции первого типа того же вида эстакады составляет порядка 6-ти метров. Таким образом, на 52 подсекцию первого типа приходится примерно 100 вертикальных опор. Каждый этаж эстакады 1 опирается на поперечные опоры 3, крепящиеся на вертикальных опорах 2, количество таких поперечных опор 3 соответствует числу этажей. Между поперечными опорами 3 уложено дорожное полотно, представляющее собой для того же вида эстакады металлические пустотелые жесткие объемные плиты по шесть метров длиной и шириной около метра. Конструкция подсекции второго типа представляет в основе каркас, содержащий в поперечном разрезе две вертикальные опоры 2 и поперечные опоры 3, крепящиеся на вертикальных опорах 2. Расстояние для того же вида эстакады между этими вертикальными опорами около 6-ти метров и расположены они симметрично относительно центральной вертикальной опоры секции первого типа. Расстояние между каждой парой вертикальных опор 2 вдоль секции второго типа составляет 6 метров. Таким образом, на подсекцию второго типа приходится около 16 вертикальных опор. Каждый этаж эстакады опирается на поперечные опоры 3, длиной около 6 метров, крепящиеся на вертикальных опорах 2, количество таких поперечных опор 3 соответствует числу этажей. На вертикальных опорах 2 крепятся и поперечные консоли (не показаны), длиной около 3 метров. Оба переходных участка внутренних полос движения поддерживаются поперечными опорами-перемычками 3, оба переходных участка внешних полос – консолями. На консоли и поперечные опоры 3 уложено дорожное полотно, представляющее собой для того же вида эстакады металлические пустотелые жесткие объемные плиты по шесть метров длиной и шириной около метра. При этом поперечные опоры 3 между соседними вертикальными опорами 2 крепятся на разных уровнях. Уровень крепления консолей разный, так как крайние полосы движения так же находятся под углом. Конструкция подсекции третьего типа аналогична конструкции подсекции первого типа, но с тем отличием, что поперечные опоры 3 находятся на уровне, соответствующем расстоянию в один этаж от подсекции первого типа. 53 Конструкция подсекции четвертого типа аналогична конструкции подсекции второго типа, но с отличием в том, что уклон волнообразных полос движения соответственно изменен на противоположный. В случае расширения каждого этажа эстакады для создания парковочных мест с каждой стороны эстакады установлен дополнительный ряд вертикальных и поперечных опор (не показано). Эстакада 1 в зависимости от условий эксплуатации и расположения имеет различные конструкции въездных 6 и съездных 7 участков на дорожное полотно, например, въезд непосредственно с дорожной полосы улицы, съезд на поперечное направление и т.д. Таким образом, транспортное средство, перемещающееся по волнообразной полосе движения, кроме полосы движения на нижнем этаже, которая связана с дорожным полотном, периодически поднимается на уровень, соответствующий расстоянию между этажами, а затем опускается на предыдущий уровень и тем самым может перестроиться на одноуровневые полосы движения, находящиеся на разных этажах. Если транспортное средство следует по одноуровневой полосе, то оно может перестроиться на один из уровней волнообразной полосы и снова подняться или опуститься на следующий этаж и так далее. То есть, подобным перестроением транспортное средство может перемещаться с этажа на этаж. Например, если легковой автомобиль, въехав на продольно-горизонтальный, внешний и нижний участок, 1-й полосы подсекции первого типа, продолжит движение по нему, то он спустится на дорожное полотно, то есть съедет с эстакады. Если же автомобиль, двигаясь по этому участку, перестроится на соседний, одноуровневый, внутренний и нижний, участок 2-й полосы движения подсекции первого типа, и продолжит движение по ней, то, проехав до отрезка, стыкующегося с полосой движения подсекции третьего типа, он может переместиться на следующий продольно-горизонтальный участок полосы движения подсекции третьего типа, а далее, поднявшись на продольно- 54 горизонтальный участок внешней полосы 4 следующей секции эстакады, окажется на втором этаже, где может перейти снова на одноуровневую полосу движения 5 и так далее. Так же он может спуститься вниз и съехать с эстакады. Это также означает, что, при движении на скорости 60-90 км/час по одной из полос движения эстакады, транспортное средство при том или ином заторе (ремонт, авария и т.п.) на этой полосе может загодя перестроиться на другую свободную полосу движения этого или другого этажа. Таким образом, обеспечивается непрерывность движения на эстакаде. Во втором варианте эстакада 1 с двумя полосами одностороннего движения на каждом этаже включает в себя опоры 2, 3, дорожное полотно с полосами движения – правой, волнообразной, 4 и левой, одноуровневой, 5 (фиг.5), въездной участок 6 и участок съезда 7 на нижнем этаже (фиг.5, 6). Эстакада 1 выполнена в виде объемной магистрали с числом этажей от одного до 8-ми. Одна полоса эстакады 1 является двухуровневой, с разницей в один этаж по высоте между этими уровнями. Продольно-горизонтальные участки 9, 10 полосы движения на этих уровнях являются основными для движения транспортного средства и его перестроения. Другая полоса движения 5 является одноуровневой. Полосы движения в каждом вертикальном ряду параллельны друг другу (фиг. 4). Полосы движения установлены на опорах 2, 3 (фиг. 4) и отделены друг от друга разделителем 8. Количество этажей – от одного до 8, но и при наличии только одного этажа конструкции эстакады в эстакаде обеспечивается основное свойство - безостановочное движение при возникновении препятствий на отдельных участках эстакады 1. Полосы движения 4 имеют одинаковую, периодически повторяющуюся конфигурацию – волнообразную с уплощением. Соседние полосы 4, 5 в каждом вертикальном ряду состыкованы на каждом этаже на участках 9, 10 волнообразной полосы движения 4 (фиг. 4, 5); этаж типовой секции включает отрезок полосы движения с двумя продольногоризонтальными участками 9, 10 и двумя пологими переходными к ним участками - вогнуто-выпуклый подъемом 11 и выпукло- вогнутый спуском 12 55 (фиг. 6-б) волнообразной полосы 4 и отрезок одноуровневой полосы 5. С торцевых кромок нижнего продольно-горизонтального участка 13 нижнего этажа эстакады 1 на дорожное полотно на уровне земли выведены въездной 6 и съездной 7 участки (фиг. 6-а). На этой же фигуре показаны резервные полосы 14, предназначенные для совершения маневров при различных дорожных ситуациях. На фиг. 6-б показан один из средних этажей эстакады 1 с тремя резервными полосами 14 для маневрирования и парковки транспортных средств. Таким образом, расширение этажей эстакады с созданием дополнительных площадей по краям на одном, нескольких или всех этажах позволяет использовать их не только для движения транспортных средств, но и для парковки последних. В качестве примера отметим, что радиус кривизны как выпуклых, так и вогнутых участков во избежание ощутимых перегрузок должен составлять не менее 500 метров. Эстакада 1 расположена вдоль оси автомобильной или железной дороги. Общее количество полос движения определяется числом этажей в эстакаде и шириной этажа. В продольном направлении эстакада состоит из однотипных секций. Каждая секция содержит в продольном направлении четыре подсекции. Нечетная подсекция первого типа представляет собой многоэтажную конструкцию из параллельно расположенных этажей над дорожным полотном. Каждый этаж содержит два продольных Межэтажное расстояние составляет участка полос движения 4, 5. величину, достаточную для свободного проезда автомобилей, в частности, в эстакаде для легковых автомобилей межэтажное расстояние составляет порядка 2,5 метров. Протяженность подсекции первого типа – около 400 метров. Следующая стыковочная подсекция второго типа представляет собой так же конструкцию из параллельно расположенных в каждом вертикальному ряду этажей. Каждый этаж, начиная со второго, включает пологий переходной 56 участок правой полосы движения 4 – подъем 11 - с разделителем между волнообразной полосой движения 4 и одноуровневой полосой движения 5 (не показан). Межэтажное расстояние такое же, как в подсекции первого типа. Угол наклона этого участка 11 составляет 2°. Пологий переходной участок 11 своей кромкой выведен на уровень следующего этажа (фиг. 4, 6-б). В частности, в эстакаде для легковых автомобилей длина подсекции второго типа, или протяженность каждого пологого переходного участка полосы движения порядка 100 метров. Нижний этаж подсекции второго типа отличается от последующих ее этажей только тем, что переходной участок одностороннего движения типовой секции опущен на дорожное полотно и является въездным участком 6 (фиг.4). С противоположной стороны на дорожное полотно выведен съездной участок 7 (фиг. 6-а). Оба остальных участка подсекции второго типа являются отрезками левой одноуровневой полосы движения 5. Следующая нечетная стыковочная подсекция третьего типа аналогична подсекции первого типа, но с тем отличием, что на каждом этаже уровень продольно-горизонтального участка расстояние в один этаж полосы движения 4 смещен вверх на и этот участок 9 состыкован торцом с соответствующим пологим участком 11 полосы движения подсекции второго типа (фиг. 4, 6-б). Следующая стыковочная подсекция четвертого типа аналогична подсекции второго типа, но с тем отличием, что на каждом этаже угол наклона переходного участка 12 полосы движения 4 сменен на противоположный и пологий переходной участок выведен на уровень полос движения 4 подсекции первого типа следующей типовой секции (фиг. 4). Далее эстакада 1 составлена из подобных секций. В качестве примера рассмотрим эстакаду 1 в поперечном разрезе (фиг. 5). Эстакада 1 представляет собой для подсекции первого типа каркас, состоящий в 57 поперечном разрезе из двух вертикальных опор 2 и поперечных опор 3, крепящихся на вертикальных опорах 2. Расстояние между вертикальными опорами 2, которые могут быть выполнены в виде столбов или ферм, соответствует ширине двухполосного полотна движения, то есть для эстакады с движением легковых автомобилей - около 6-ти метров. Высота вертикальных опор 2 определяется этажностью эстакады и расположением над дорожным полотном. Если первый этаж эстакады расположен над дорожным полотном на высоте 4-5 метров, то высота 8-этажной эстакады составит около 25 метров. Расстояние между вертикальными опорами 2 вдоль подсекции первого типа того же вида эстакады составляет порядка 6-ти метров. Каждый этаж эстакады 1 опирается на поперечные опоры 3, крепящиеся на вертикальных опорах 2, количество таких поперечных опор 3 соответствует числу этажей. Между поперечными опорами 3 уложено дорожное полотно, представляющее собой для того же вида эстакады металлические пустотелые жесткие объемные плиты по шесть метров длиной и шириной около метра. Конструкция подсекции второго типа представляет в основе каркас, содержащий в поперечном разрезе две вертикальные опоры 2 и поперечные опоры 3, крепящиеся на вертикальных опорах 2. Расстояние для того же вида эстакады между этими вертикальными опорами около 6-ти метров. Расстояние между каждой парой вертикальных опор 2 вдоль секции второго типа составляет 6 метров. Каждый этаж эстакады опирается на поперечные опоры 3, длиной около 6 метров, крепящиеся на вертикальных опорах 2, количество таких поперечных опор 3 соответствует числу этажей. Переходной участок, или наклонная полоса движения на каждом этаже поддерживается поперечной опорой-перемычкой 3. На поперечные опоры 3 уложено дорожное полотно для полос движения, представляющее собой для того же вида эстакады металлические пустотелые жесткие объемные плиты по шесть метров длиной и шириной около метра. В качестве дорожного полотна может использоваться и 58 фибробетон. При этом поперечные опоры 3 между соседними вертикальными опорами 2 крепятся на разных уровнях. Конструкция подсекции третьего типа аналогична конструкции подсекции первого типа, но с тем отличием, что поперечные опоры 3 находятся на уровне, соответствующем расстоянию в один этаж над подсекцией первого типа. Конструкция подсекции четвертого типа аналогична конструкции подсекции второго типа, но с отличием в том, что уклон переходного участка 12 полосы движения 4 соответственно изменен на противоположный. В случае расширения каждого этажа эстакады для создания парковочных мест с каждой стороны эстакады установлен дополнительный ряд вертикальных и поперечных опор (не показано). Эстакада 1 в зависимости от условий эксплуатации и расположения имеет различные конструкции въездных 6 и съездных 7 участков на дорожное полотно, например, въезд непосредственно с дорожной полосы улицы, съезд на поперечное направление и т.д. Таким образом, транспортное средство, перемещающееся по волнообразной полосе движения, кроме полосы движения на нижнем этаже, которая связана с дорожным полотном, периодически поднимается на уровень, соответствующий расстоянию между этажами, а затем опускается на предыдущий уровень и тем самым может перестроиться на одноуровневые полосы движения, находящиеся на каждом этаже. Если транспортное средство следует по одноуровневой полосе 5, то оно может перестроиться на один из уровней волнообразной полосы 4 и снова подняться или опуститься на следующий этаж и так далее. То есть, подобным перестроением транспортное средство может перемещаться с этажа на этаж. Например, если легковой автомобиль, въехав на продольно-плоский, нижний участок, правой полосы подсекции первого типа, продолжит движение по нему, то он спустится на дорожное полотно, то есть съедет с эстакады. Если же автомобиль, двигаясь по этому участку, перестроится на соседний, 59 одноуровневый, и нижний участок, левой полосы движения подсекции первого типа, и продолжит движение по ней, то, проехав до отрезка, стыкующегося с полосой движения подсекции третьего типа, он может переместиться на следующий продольно-горизонтальный участок полосы движения подсекции третьего типа, а далее, поднявшись на продольно-горизонтальный участок левой полосы 4 следующей секции эстакады, окажется на втором этаже, где может перейти снова на одноуровневую полосу движения 5 и так далее. Так же он может спуститься вниз и съехать с эстакады. Это также означает, что, при движении на скорости 60-90 км/час по одной из полос движения эстакады, транспортное средство при том или ином заторе (ремонт, авария и т.п.) на этой полосе может загодя перестроиться на другую свободную полосу движения этого или другого этажа. Таким образом, обеспечивается непрерывность движения на эстакаде. Для обеспечения безопасности движения боковые поверхности эстакады защищены жесткими противоударными конструкциями, представляющими собой металлические полые короба. Последний этаж на расстоянии около 2,5 метров сверху от полос движения эстакады покрыт жесткой плоской конструкцией. Конструктивные особенности эстакады предполагают изготовление всех ее элементов в промышленных условиях. Поэтому все строительно-монтажные работы, в основном сборочные и сварочные, за исключением подготовки грунта для вертикальных опор, производятся на местах сооружения эстакад. Монтаж эстакады производят над действующими магистралями, либо над любыми земельными участками. Собрать одну типовую секцию эстакады, в данном примере 1 км длиной, состоящую из четырех различных подсекций, при наличии необходимого оборудования и специалистов можно в течение 3-х месяцев. Соответственно удесятирение оборудования и числа специалистов предполагает строительство десятикилометрового участка эстакады так же за три месяца. 60 Конструктивное исполнение эстакады предполагает ее эксплуатацию в различных климатических условиях. Аналогичные легкие эстакады могут быть использованы для велосипедов, тяжелые – для грузовиков 61 62 63 64 65 66 67 68 5. Технические характеристики магистрали-эстакады с использованием внешних переездов-пандусов с этажа на этаж. Эстакада 1 [3] с полосами одностороннего движения (фиг.1-3), включает в себя вертикальные 2 и горизонтальные (не показаны) опоры, дорожное полотно с полосами движения 3, въездные участки 4 и участки съезда 5, выполненные в виде дугообразных наклонных полос движения (фиг.1 – 3), причем в предпочтительном варианте эти полосы закрыты с боков и сверху и напоминают изогнутые объемные рукава (фиг. 3). Этажи эстакады 1 могут соединяться между собой с внешней стороны переходными участками 6 с дугообразными наклонными полосами движения (фиг. 1,2,3), причем в предпочтительном варианте эти полосы закрыты с боков и сверху и напоминают изогнутые рукава (фиг. 3). Эстакада 1 выполнена в виде объемной магистрали с числом этажей от двух до десяти и состоит, как минимум, из четырех полос на каждом этаже в варианте магистрали со встречным движением или, по меньшей мере, из двух полос движения на каждом этаже в варианте одностороннего движения на магистрали. Каждая полоса движения 3 является горизонтальной, гладкой, одноуровневой. Полосы движения 3 установлены на вертикальных 2 и горизонтальных опорах (фиг. 3). Безостановочное движение, даже при возникновении препятствий на отдельных участках эстакады, обеспечивается возможностью переезда транспортного средства на соседнюю полосу движения или на другие этажи эстакады 1 по переходным рукавам 6, регулярно размещенным с внешних сторон эстакады 1 (фиг.1) . Въездные участки 4 и участки съезда 5 так же регулярно размещены по бокам эстакады 1 (фиг. 1,2,3). Эстакада 1 расположена вдоль оси автомобильной или железной дороги. Общее количество полос движения определяется числом этажей в эстакаде и шириной этажа. Межэтажное расстояние составляет величину, достаточную для свободного проезда автомобилей, в частности, в эстакаде для легковых 69 автомобилей межэтажное расстояние составляет порядка 2,5 метров, ширина двухполосной на каждом этаже эстакады составляет около шести метров. Эстакада 1 представляет собой каркас, состоящий в поперечном разрезе из трех вертикальных опор 2 (для эстакады со встречным движением) или двух вертикальных опор 2 (для эстакады с односторонним движением) и поперечных опор, крепящихся на вертикальных опорах 2. Расстояние между вертикальными опорами 2, которые могут быть выполнены в виде столбов или ферм, соответствует ширине двухполосного полотна движения, то есть для эстакады с движением легковых автомобилей, около 6-ти метров. Высота вертикальных опор 2 определяется этажностью эстакады и расположением над дорожным полотном. Если первый этаж эстакады расположен над дорожным полотном на высоте 4-5 метров, то высота 8-этажной эстакады составит около 25 метров. Расстояние между вертикальными опорами 2 вдоль эстакады составляет порядка 6-ти метров. Таким образом, на 500 метров эстакады со встречным движением приходится примерно 100 вертикальных опор. Каждый этаж эстакады 1 опирается на поперечные опоры, крепящиеся на вертикальных опорах 2, количество таких поперечных опор 3 соответствует числу этажей. Между поперечными опорами 3 на швеллерах уложено дорожное полотно, представляющее собой металлические пролеты по шесть метров длиной, а шириной около метра. Основным материалом, из которого изготавливаются блоки и элементы эстакады-магистрали, является металлопрокат. Может также использоваться напряженный бетон, фибробеток. Эстакада 1 в зависимости от условий эксплуатации и расположения имеет различные конструкции въездных 4 и съездных 5 участков на дорожное полотно, например, въезд непосредственно с дорожной полосы улицы, съезд на поперечное направление и т.д. Для обеспечения безопасности движения боковые поверхности эстакады защищены жесткими противоударными конструкциями, представляющими собой металлические полые короба. 70 Последний этаж на расстоянии около 2,5 метров сверху от полос движения эстакады покрыт жесткой плоской конструкцией. Таким образом, автомобиль может въехать в соответствии с передаваемой информацией о плотности движения на этажах эстакады на этаж с наименьшей плотностью и перемещаться по гладкой полосе движения со скоростью 40-90 км/час до момента съезда с эстакады-магистрали. При этом, в случае аварии на одной из полос движения или обеих полосах на каком-то этаже, автомобиль может объехать место аварии, заранее перейдя по одному из переходных участков-рукавов на другой этаж. Конструктивные особенности эстакады предполагают изготовление всех ее элементов в промышленных условиях. Поэтому все строительно-монтажные работы, в основном сборочные и сварочные, за исключением подготовки грунта для вертикальных опор, производятся на местах сооружения эстакад. Монтаж эстакады производят над действующими магистралями, либо над любыми земельными участками. Собрать фрагмент эстакады 0,5 км длиной при наличии необходимого оборудования и специалистов можно в течение 3-х месяцев. Соответственно удесятирение оборудования и числа специалистов предполагает строительство пятикилометрового участка эстакады так же за три месяца. Конструктивное исполнение эстакады предполагает ее эксплуатацию в различных климатических условиях. Аналогичные легкие эстакады могут быть использованы для велосипедов, тяжелые – для грузовиков. 71 72 73 6. Технические характеристики магистрали-эстакады с комбинацией внешних и внутренних переездов между этажами. Эстакада 1 [4] имеет две полосы одностороннего движения на каждом этаже. Она включает в себя опоры 2, 3, дорожное полотно с полосами движения – правой волнообразной 4 и левой одноуровневой 5 (фиг. 1, 2), въездной участок 6 и участок съезда 7 на нижнем этаже (фиг.2, 3). Эта конструкция создает возможность внутренних переездов транспортных средств последовательно с одного этажа эстакады на другой. Эстакада 1 выполнена в виде объемной закрытой магистрали с числом этажей от двух до 10. Одна полоса 4 эстакады 1 является двухуровневой, с разницей в один этаж по высоте между этими уровнями. Продольно-горизонтальные участки 9, 10 полосы движения на этих уровнях являются основными для движения транспортного средства и его 74 перестроения на смежную полосу движения одноуровневой полосы движения 5. Полосы движения в каждом вертикальном ряду полос движения параллельны друг другу (фиг. 1). Полосы движения установлены на опорах 2, 3 и отделены от внешнего пространства боковой стенкой 8 (фиг. 2). Количество этажей – от двух до 10 – позволяют выбирать при строительстве эстакад необходимую этажность в зависимости от условий движения транспортных потоков, причем высота эстакады и соответственно число этажей могут быть изменены в зависимости от изменения условий движения. Конструкция же полос движения эстакады с образованием для транспортных средств возможности внутренних переездов последовательно с этажа на этаж обеспечивает ее основное свойство безостановочное движение при возникновении препятствий на отдельных участках эстакады 1. Полосы движения 4 имеют одинаковую, периодически повторяющуюся конфигурацию – волнообразную с уплощением. полосы 4, 5 в каждом вертикальном ряду Соседние состыкованы на каждом этаже на участках 9, 10 волнообразной полосы движения 4 (фиг. 1, 2); этаж типовой секции включает отрезок полосы движения с двумя продольно- горизонтальными участками 9, 10 и двумя пологими переходными к ним участками - вогнуто-выпуклым подъемом 11 и выпукло- вогнутым спуском 12 (фиг. 4) волнообразной полосы 4 и отрезок одноуровневой полосы 5. С торцевых кромок нижнего продольно-горизонтального участка 13 нижнего этажа эстакады 1 на дорожное полотно на уровне земли выведены въездной 6 и съездной 7 участки (фиг. 3). На этой же фигуре показаны резервные полосы 14, предназначенные ситуациях. для совершения маневров при различных дорожных На фиг. 4 показан один из средних этажей эстакады 1 с тремя резервными полосами 14 для маневрирования и парковки транспортных средств. Таким образом, расширение этажей эстакады с созданием дополнительных площадей по краям на одном, нескольких или всех этажах позволяет использовать их не только для движения транспортных средств, но и для парковки последних. 75 В качестве примера отметим, что радиус кривизны как выпуклых, так и вогнутых участков во избежание ощутимых перегрузок, то есть не более 12%, должен составлять не менее 500 метров. Эстакада 1 может быть расположена вдоль оси автомобильной или железной дороги или на обочине той или иной дороги, а также может быть самостоятельной трассой. Общее количество полос движения определяется числом этажей в эстакаде и шириной этажа. В продольном направлении эстакада состоит из однотипных секций. Каждая секция содержит в продольном направлении четыре подсекции. Нечетная подсекция первого типа представляет собой многоэтажную конструкцию из параллельно расположенных этажей над дорожным полотном. Каждый этаж содержит два состыкованных продольно-горизонтальных участка - один 10 относится к волнообразной полосе движения 4, а второй, соответствующий участку 10 по длине, относится к одноуровневой полосе движения 5 (фиг. 1, 4). Межэтажное расстояние составляет величину, достаточную для свободного проезда автомобилей, в частности, в эстакаде для легковых автомобилей межэтажное расстояние составляет порядка 2,5 метров. Протяженность подсекции первого типа – около 400 метров. Следующая стыковочная подсекция второго типа представляет собой так же конструкцию из параллельно расположенных в каждом вертикальном ряду этажей. Каждый этаж, начиная со второго, включает пологий переходной участок правой полосы движения 4 – подъем 11 - с разделителем (не показан) между волнообразной полосой движения 4 и одноуровневой полосой движения 5. Межэтажное расстояние такое же, как в подсекции первого типа. Угол наклона этого участка 11 составляет 2°. Пологий переходной участок 11 своей кромкой выведен на уровень следующего этажа (фиг. 1, 4). В частности, в эстакаде для легковых автомобилей длина подсекции второго типа, или протяженность каждого пологого переходного участка полосы движения - 76 порядка 100 метров. Нижний этаж подсекции второго типа отличается от последующих ее этажей только тем, что переходной участок одностороннего движения типовой секции опущен на дорожное полотно и является въездным участком 6 (фиг.1, 3). С противоположной стороны на дорожное полотно выведен съездной участок 7 (фиг. 3). Остальные участки подсекции второго типа являются отрезками левых одноуровневых полос движения 5. Следующая нечетная стыковочная подсекция третьего типа аналогична подсекции первого типа, но с тем отличием, что на каждом этаже уровень продольно-горизонтального участка расстояние в один этаж полосы движения 4 смещен вверх на и этот участок 9 состыкован торцом с соответствующим пологим участком 11 полосы движения подсекции второго типа (фиг. 1, 4). Следующая стыковочная подсекция четвертого типа аналогична подсекции второго типа, но с тем отличием, что на каждом этаже угол наклона переходного участка 12 полосы движения 4 сменен на противоположный и пологий переходной участок 12 выведен на уровень полос движения 4 подсекции первого типа следующей типовой секции (фиг. 1). Далее эстакада 1 составлена из подобных секций. В качестве примера рассмотрим эстакаду 1 в поперечном разрезе (фиг. 2). Эстакада 1 представляет собой для подсекции первого типа каркас, состоящий в поперечном разрезе из двух вертикальных опор 2 и поперечных опор 3, крепящихся на вертикальных опорах 2. Расстояние между вертикальными опорами 2, которые могут быть выполнены в виде столбов или ферм, соответствует ширине двухполосного полотна движения, то есть для эстакады с движением легковых автомобилей - около 6-ти метров. Высота вертикальных опор 2 определяется этажностью эстакады и расположением над дорожным полотном. Если первый этаж эстакады расположен над дорожным полотном на высоте 4-5 метров, то высота 3-этажной эстакады составит около 12 метров. 77 Расстояние между вертикальными опорами 2 вдоль подсекции первого типа того же вида эстакады составляет порядка 6-ти метров. Каждый этаж эстакады 1 опирается на поперечные опоры 3, крепящиеся на вертикальных опорах 2, количество таких поперечных опор 3 соответствует числу этажей. Между поперечными опорами 3 на швеллерах уложено дорожное полотно, представляющее собой металлические рифленые или решетчатые пролеты по шесть метров длиной, а шириной около метра. Конструкция подсекции второго типа представляет в основе каркас, содержащий в поперечном разрезе две вертикальные опоры 2 и поперечные опоры 3, крепящиеся на вертикальных опорах 2. Расстояние для того же вида эстакады между этими вертикальными опорами около 6-ти метров. Расстояние между каждой парой вертикальных опор 2 вдоль секции второго типа составляет 6 метров. Каждый этаж эстакады опирается на поперечные опоры 3, длиной около 6 метров, крепящиеся на вертикальных опорах 2, количество таких поперечных опор 3 соответствует числу этажей. Переходной участок, или наклонная полоса движения на каждом этаже поддерживается поперечной опорой-перемычкой 3. На поперечные опоры 3 уложено дорожное полотно для полос движения, представляющее собой для того же вида эстакады металлические пролеты по шесть метров длиной и около метра шириной. При этом поперечные опоры 3 между соседними вертикальными опорами 2 крепятся на разных уровнях. Конструкция подсекции третьего типа аналогична конструкции подсекции первого типа, но с тем отличием, что поперечные опоры 3 находятся на уровне, соответствующем расстоянию в один этаж над подсекцией первого типа. Конструкция подсекции четвертого типа аналогична конструкции подсекции второго типа, но с отличием в том, что уклон переходного участка 12 полосы движения 4 соответственно изменен на противоположный. 78 В случае расширения каждого этажа эстакады для создания парковочных мест с каждой стороны эстакады может быть установлен дополнительный ряд вертикальных и поперечных опор (не показано). Эстакада 1 в зависимости от условий эксплуатации и расположения имеет различные конструкции въездных 6 и съездных 7 участков на дорожное полотно, например, въезд непосредственно с дорожной полосы улицы, съезд на поперечное направление и т.д. Таким образом, транспортное средство, перемещающееся по волнообразной полосе движения, кроме полосы движения на нижнем этаже, которая связана с дорожным полотном, периодически поднимается на уровень, соответствующий расстоянию между этажами, а затем опускается на предыдущий уровень и тем самым может перестроиться на одноуровневые полосы движения, находящиеся на каждом этаже. Если транспортное средство следует по одноуровневой полосе 5, то оно может перестроиться на один из уровней волнообразной полосы 4 и снова подняться или опуститься на следующий этаж и так далее. То есть, подобным перестроением транспортное средство может последовательно перемещаться с этажа на этаж. Например, если легковой автомобиль, въехав по пологому въезду 6 на продольно-горизонтальный участок нижнего этажа правой полосы движения, продолжит перемещаться по нему, то он спустится по съезду 7 на дорожное полотно, то есть съедет с эстакады. Если же автомобиль, двигаясь по этому продольно-горизонтальному участку нижнего этажа правой полосы движения 4, перестроится на соседний участок одноуровневой, левой полосы движения 5 и продолжит движение по ней, то, проехав до отрезка, стыкующегося с нижним продольно-горизонтальным участком 10 правой волнообразной полосы движения 4 подсекции первого типа, он может переехать на нее и, продолжая движение по ней, подняться по пологому подъему 11 подсекции второго типа на следующий, верхний, продольно-горизонтальный участок 9 полосы движения 4 подсекции третьего типа и продолжать движение по этой волнообразной полосе 79 или же может переехать на левую одноуровневую полосу движения 5 второго этажа и продолжать движение по ней. С этой одноуровневой полосы движения второго этажа автомобиль также может перейти на любой, стыкующийся с ней нижний продольно-горизонтальный участок 10 правой волнообразной полосы движения 4 следующего уровня и продолжать движение по ней, либо снова на любом верхнем участке этой волнообразной полосы движения переехать на левую одноуровневую полосу движения 5 уже третьего этажа и так далее. Подобным же образом он может спуститься вниз и съехать с эстакады. Это также означает, что, при движении на скорости 40-90 км/час по одной из полос движения эстакады, транспортное средство при том или ином заторе (ремонт, авария и т.п.) на этой полосе может загодя перестроиться на другую свободную полосу движения этого или другого этажа. Таким образом, обеспечивается непрерывность движения на эстакаде, без образования заторов и пробок. Вместе с внутренними переездами в эстакаде используются и внешние переезды для транспортных средств, в результате чего появляется, например, возможность быстрого въезда автомобилей с улицы сразу на верхний этаж эстакады для их дальнейшего движения или парковки на этом этаже. Точно так же автомобили могут быстро съезжать с того или иного этажа, а также переезжать с этажа на этаж. Последнее предполагает сравнительно недолгий процесс заполнения всего объема эстакады автомобилями в случае пиковых нагрузок магистралей. Для этого случая эстакада 1 с полосами одностороннего движения (фиг.5, 6), содержит въездные участки 6 и участки съезда 7, которые могут быть выполнены в виде дугообразных наклонных полос движения (фиг. 5, 6), причем в предпочтительном варианте эти полосы закрыты с боков и сверху и напоминают изогнутые объемные рукава (фиг. 6). Этажи эстакады 1 могут соединяться между собой с внешней стороны переходными участками 15 с дугообразными наклонными полосами движения (фиг. 5, 6), причем в 80 предпочтительном варианте эти полосы закрыты с боков и сверху и напоминают изогнутые рукава (фиг. 6). Безостановочное движение, даже отдельных при возникновении препятствий на участках эстакады, обеспечивается возможностью переезда транспортного средства как на соседнюю полосу движения или на другие этажи эстакады 1 как по внутренним переездам в силу указанной конфигурации и расположения полос движения, так и внешним переездам в виде переходных рукавов 15, регулярно размещенным с внешних сторон эстакады 1 (фиг. 5, 6) . Въездные участки 6 и участки съезда 7 так же регулярно размещены по бокам эстакады 1 (фиг. 1, 5). Эстакада 1 в зависимости от условий эксплуатации и расположения имеет различные конструкции въездных 6 и съездных 7 участков на дорожное полотно, например, въезд непосредственно с дорожной полосы улицы, съезд на поперечное направление и т.д. Для обеспечения безопасности движения боковые поверхности 8 эстакады 1 могут быть защищены жесткими противоударными конструкциями. Последний этаж на расстоянии около 2,5 метров сверху от полос движения эстакады покрыт жесткой плоской конструкцией, на которой могут парковаться автомобили. Таким образом, автомобиль может въехать в соответствии с передаваемой информацией о плотности движения на этажах эстакады на этаж с наименьшей плотностью и перемещаться, например, по гладкой одноуровневой полосе движения со скоростью 40-90 км/час до момента съезда с эстакады-магистрали. При этом, в случае аварии на одной из полос движения или обеих полосах на каком-то этаже, автомобиль может объехать место аварии, заранее перейдя по одному из переходных участков на другой этаж с нормальными условиями движения. Конструктивные особенности эстакады предполагают изготовление всех ее элементов в промышленных условиях. Поэтому все строительно-монтажные 81 работы, в основном сборочные и сварочные, за исключением подготовки грунта для вертикальных опор, производятся на местах сооружения эстакад. Монтаж эстакады производят над действующими магистралями, либо над любыми земельными участками. Собрать одну типовую секцию эстакады, в данном примере 1 км длиной, состоящую из четырех различных подсекций, при наличии необходимого оборудования и специалистов можно в течение 3-х месяцев. Соответственно удесятирение оборудования и числа специалистов предполагает строительство десятикилометрового участка эстакады так же за три месяца. Конструктивное исполнение эстакады предполагает ее эксплуатацию в различных климатических условиях. При этом закрытые со всех сторон полосы движения от воздействия различных факторов окружающей среды практически не разрушаются, а возможная фильтрация выхлопного газа позволяет сделать закрытые эстакады экологически чистыми. Шум так же практически не выходит за пределы объема эстакады, что немаловажно для городских магистралей. Аналогичные еще более легкие эстакады могут быть использованы для велосипедов и других мускульных средств передвижения, тяжелые – для грузовиков. 82 83 84 85 86 87 7. Системы внутреннего и внешнего оснащения магистралей-эстакад. 7.1. Системы навигации. Магистраль-эстакада оснащается стандартным навигационным набором, состоящим систем управления въездными светофорами; системами мониторинга транспортных потоков на основе радаров; системами телеобзора; системами информирования участников дорожного движения; системами связи и передачи сообщений. Работа этих систем координируется из соответствующих диспетчерских центров. Координированная работа указанных систем способствует следующему: - оптимизации управления транспортными потоками на эстакаде и ее въездах с распределением автомобилей по всем этажам эстакады для максимального 88 использования всей ее пропускной способности и для сохранения безостановочного движения на всех ее этажах; - предотвращению заторовых ситуаций; - своевременной фиксации аварий для их быстрой ликвидации и организации объезда мест аварии по другим этажам и/или по резервно-техническим полосам с целью сохранения безостановочного движения транспортных потоков; - обеспечению информированности участников движения об имеющейся транспортной ситуации и вариантах движения по эстакаде. Функции системы мониторинга транспортных потоков состоят в следующем: - сбор данных о параметрах движения транспортных средств с помощью радаров и детекторов транспорта; - обработка данных о параметрах транспортных потоков, поступающих от телеобзора, навигационно-информационного обеспечения, фотовидеофиксации нарушений, аварий и т.п.; - сбор данных о текущих изменениях в организации дорожного движения (ремонтные работы и др.); - обработка всего массива данных о параметрах транспортных потоков для их использования, передачи, хранения в едином формате; - удаленная диагностика оборудования; - создание и ведение базы данных. Функции системы управления техническими средствами регулирования и организации дорожного движения состоят в следующем: - централизованное координированное управления движением транспортных потоков; - автоматический выбор сценариев управления движением; - диспетчерское управление светофорными объектами; - удаленная диагностика оборудования; - создание и ведение базы данных сценариев управления движением. 89 Функции системы информирования участников дорожного движения состоят в следующем: - автоматизированный вывод текстовой и графической информации на соответствующие табло, а также частично на мониторы участников движения; - передача информации по всем доступным инофрмационным каналам, включая Интернет; - формирование информации о складывающейся дорожной ситуации - удаленная диагностика оборудования; - создание и ведение базы данных. Функции системы телеобзора заключаются в следующем: - визуальный контроль всех участков движения видеорегистраторами; - автоматическое выявление инцидентов (аврий и т.п.); - автоматическое формирование и передача данных в систему мониторинга параметров транспортных потоков; - обработка и передача данных в диспетчерские центры; - обеспечение функционирования автоматизированных рабочих мест системы и коллективных средств отображения информации (видеостена, мониторы и т.п.); - архивирование видеоинформации. Функции системы фотовидеофиксации нарушений состоят в следующем: - автоматическое выявление нарушений; - автоматический контроль за въездным и съездным движением: - фотовидеоффиксация нарушений; - мониторинг транспортных потоков, автоматическое формирование и передача данных в систему мониторинга параметров транспортных потоков; - удаленная диагностика оборудования; - создание и ведение базы данных нарушений. Функции системы мониторинга парковочных мест состоят в следующем: - сбор данных о наличии парковочных мест на эстакаде с помощью телеобзора; 90 - автоматическая обработка , формирование и передача данных в систему мониторинга параметров транспортных потоков; - создание и ведение базы данных. Функции системы связи и передачи данных состоит в следующем: - прием и передача данных по волоконо-оптическим линиям связи; - прием и передача данных по каналам различных операторов связи; - организация надежной маршрутизации и коммутации по каналам связи передаваемых данных; - организация передачи информации участникам движения и диспетчерским центрам. Функции интегрирующей системы состоят в следующем: - организация обмена данными; - обеспечение функционирования диспетчерских служб; - обеспечение защиты информации. 7.2. Системы безопасности. С экономической точки зрения пожар, взрыв и прочие бедствия при грамотном внедрении комплекса противопожарных мероприятий и средств активной и пассивной противопожарной защиты гораздо выгоднее предупредить, чем ликвидировать их последствия. Следует отметить, что в России в настоящее время отсутствуют строительные нормы и правила, а также нормы пожарной безопасности, регламентирующие вопросы противопожарной защиты мостов, а значит и рассматриваемых магистралей-эстакад, и определяющие основополагающие аспекты всего комплекса их пожарной безопасности. В связи с этим особенно пристальное внимание должно быть уделено профилактическим мерам, которые реально способствуют недопущению опасных ситуаций, а в случае их возникновения возникший пожар должен быть, во избежание расплавления конструкций магистрали-эстакады, скорейшим образом ликвидирован. 91 Предлагаемая конструкция магистрали-эстакады сама по себе предоставляет возможность быстрого доступа к месту возгорания, так на ней имеются достаточно часто расположенные въездные и съездные участки для автомобилей, которые можно использовать для быстрого перемещения к месту пожара соответствующей техники. Кроме того, на каждом этаже предусмотрены резервно-технические полосы, которые дают возможность этой технике свободно подъехать к месту пожара и устранить возгорание, не используя полосы движения. Вертолетные площадки также предоставляют возможность использовать и эту соответствующую противопожарную технику. Сами элементы конструкции изготовлены или покрыты негорючими материалами. На каждом этаже магистрали-эстакады регулярно размещены автоматические огнетушители с соответствующими датчиками, вентиляционные установки, воздушно-очистные установки, осветительные системы. Также регулярно размещены системы видеонаблюдения, системы контроля пожарного оборудования, данные с которых постоянно поступают на соответствующий диспетчерский участок. Таким образом, появляется возможность постоянно осуществлять противопожарный мониторинг. Противопожарная техника является стандартной с предпочтением использования для пожаротушения пеногасящих составов. Для дымоудаления используются, как правило, искусственные вентиляционные системы, срабатывающие автоматически. Кроме того, для возможной эвакуации людей регулярно устанавливаются специальные аварийные спуски с магистралиэстакады на грунт. Уровень освещения объемов магистрали-эстакады определяется как поступающим дневным светом через прозрачные боковые стенки, так искусственным светом от регулярно размещенных светодиодных светильников, что позволяет удерживать его независимо от времени суток в одинаковом режиме. 7.3. Системы очистки воздуха закрытых объемов магистралей-эстакад. 92 Среди существующих и активно действующих аппаратов по очистке значительных объемов воздуха от выхлопных газов выделяются газоконвертеры «Ятаган», описание которых даны ниже. Табл.1 Типичные составляющие неочищенных газов. Вредное вещество Концентрация, мг/м кв. HCL 400-1150 HF 2-20 SO2 200-800 NOx 150-400 CO 20-600 Количество отходящих газов автомобилей в основном определяется массовым расходом топлива автомобилями. Расход по расстоянию нормируется и обычно указывается производителями (одна из потребительских характеристик). В отношении суммарного объема выходящих из глушителя выхлопных газов приблизительно можно ориентироваться на такую цифру — один литр сжигаемого бензина приводит к образованию примерно 16 кубометров или 16000 литров смеси различных газов. Один литр сжигаемого бензина приводит к образованию примерно 16 кубометров различных газов. При 60 км/час на 1 км трассы расходуется в среднем 0,04 л бензина и, таким образом выделяется 16 куб.м х 0,04 = 0,6 куб.м вредных газов. При прохождении в течение часа 1 км полосы движения 3000 легковых автомобилей в объем магистрали эстакады выделяется 0,6 м³ х 3000 = 1800 м³ вредных газов, а при наличии 4-х полос движения соответственно выделяется: 1800 м³ х 4 = 7200 м³ вредных газов. Следовательно, на одном этаже с 4-мя полосами движения протяженностью 1 км требуется установить 93 несколько очистительных установок, в течение часа очищающих не менее 7200 м³ газа. ВАЗ 2110 1,5k литра Расход в «городском» режиме, л/100км Расход, равномерно 60 км/ч, л/100км ВАЗ 2110 1,5i литра Mitsubishi Colt 5-D 1.1i литра ВАЗ 0,75k литра 11113 9,1 8,6 7,0 6,4 5,7 4,5 3,5 3,7 3,2 3,8 k — карбюраторный двигатель i — инжекторный двигатель D — дизельный двигатель плотность бензина при +20С колеблется от 0,69 до 0,81 г/см³ плотность дизельного топлива при +20С по ГОСТ 305-82 не более 0,86 г/см³ Состав автомобильных выхлопных газов N2, об.% O2, об.% H2O (пары), об.% CO2, об.% CO*, об.% Оксиды азота*, об.% Углеводороды*, об.% Альдегиды*, об.% Сажа**, г/м3 Бензпирен-3,4**, 3 г/м ВАЗ 21055 1,5D литра Бензиновые двигатели 74—77 0,3—8,0 Дизельные двигатели 76—78 2,0—18,0 3,0—5,5 0,5—4,0 0,0—16,0 0,1—5,0 1,0—10,0 0,01—0,5 0,0—0,8 0,0002—0,5000 0,2—3,0 0,09—0,500 0,0—0,2 0,001—0,009 0,0—0,04 0,01—1,10 10—20×10−6 10×10−6 * Токсичные компоненты 94 ** Канцерогены Основная проблема вентиляционных выбросов из гаражей, паркингов и стоянок в том, что их вентиляция аккумулирует токсичные вещества, образующиеся при работе автомобилей в месте выброса воздуха из вентиляции. Следствием этого является концентрирование выхлопных газов автомобилей внутри тоннеля и вокруг вентиляционных шахт, через которые осуществляется выброс загрязненного воздуха. Наиболее загрязненный выхлоп автомобилей происходит во время запуска двигателя и при его прогреве, т.е. как раз в помещениях гаражей, стоянок и паркингов. Выхлопные газы автомобилей содержат: продукты неполного сгорания жидкого топлива (СО, сажа, углеводороды, др); продукты окисления азота воздуха - различные оксиды азота; полициклические ароматические углеводороды (в том числе бенз(а)пирен). Примечание. Ввиду запрета на производство и потребление этилированного бензина в РФ с 2002 г. содержание свинца в выхлопах автомобилей не рассматривается. Все указанные в данном списке вещества являются вредными и трудноудаляемыми. Концентрация этих веществ в воздухе гаражей, паркингов и тоннелей может достигать концентраций указанных в таблице: Наименование токсичного компонента выхлопа автомобиля оксид углерода альдегиды (суммарно) сажа (углерод) углеводороды простого строения (суммарно) Химическая Количество в выхлопе формула одного автомобиля, мг/час CO CH2O (формальдегид) CH2-CH-CHO (акролеин) C CH, CH4, C3H6 и др. 100000 10000 10000 30000 95 бенз-а-пирен C20H12 3000 Содержание токсичных веществ в вентиляционном выбросе при вытяжке 10000м3/ч и одновременной работе автомобилей: Содержание Предельно Количество Содержание токсичных допустимые одновременно токсичных газов в веществ после концентрации работающих вентиляционном «Газоконвертора выхлопных газов в 3 автомобилей, шт выбросе, мг/м «Ятаган», не более воздухе, мг/м3 мг/м3 10 15-25 3 0,3-0,5 20 60-100 3 0,6-1,0 30 45-75 3 0,8-1,5 50 75-125 3 1,5-2,5 100 150-250 3 3,0-5,0 Токсичные компоненты выхлопных газов по-разному влияют на организм человека. Оксид углерода вызывает кислородное голодание организма и поражает центральную нервную систему. Альдегиды (формальдегид, уксусный альдегид, акролеин и др.) раздражающе действуют на слизистые оболочки и поражают нервную систему. К числу канцерогенных веществ относятся бенз-а-пирен, полициклические ароматические углеводороды, антрацены. Они являются сильными ядами, вызывают пищевые отравления, разрушают органы дыхания и нервную систему. В настоящее время основным и самым распространенным методом нейтрализации вышеуказанного эффекта является метод рассеивания вентиляционных выбросов из тоннелей. Это ведет к образованию значительных загрязненных территорий вокруг вентиляционных шахт. Данные загрязнения касаются не только воздуха, но и почв и поверхностных водоемов. В целях значительного уменьшения загрязнений воздуха, почв и поверхностных водоемов компания «Экопромика» разработала и производит комплекс газоочистного оборудования на базе плазменной технологии газоразряднокаталитической очистки воздуха – Газоконвертор «Ятаган». 96 На сегодня данное оборудование газоочистки имеет наилучшие показатели для очистки от выхлопных газов по соотношению цена -качество и эффективность габариты, практически не имеет сменных частей, не требует утилизации отходов и имеет самую низкую стоимость эксплуатации. Эффективность установок «Газоконвертор «Ятаган» по очистке выхлопных газов подтверждается многочисленными измерениями как на стендах в лабораторных условиях, так и на действующих объектах. На основании опыта эксплуатации и исследования оборудования «Газоконвертор «Ятаган» на различных объектах, связанных с эксплуатацией автотранспорта: • Очистка вентиляционных выбросов от выхлопных газов производится установками «Газоконвертор «Ятаган Х,Х – 1000» и «Газоконвертор «Ятаган Х,Х – 2000»; • Очистка воздуха в рециркуляционных вентсистемах производится установками Газоконвертор «Ятаган Х,Х – 200 Р». Установки «Газоконвертор «Ятаган» для очистки воздуха от выхлопных газов применяются либо в составе вентиляционных систем (Приточно-вытяжная вентиляция, Рециркуляционная вентиляция), либо в виде отдельных Локальных воздухоочистителей . Расшифровка номенклатуры: Первая цифра номенклатуры обозначает максимальную производительность установки по очищаемому воздуху в тыс. м3/час. Вторая цифра номенклатуры обозначает максимальное содержание в очищаемом воздухе загрязняющих веществ (органических паров и газов) в мг/м3. Так, например: установка Газоконвертор «Ятаган 30,0 – 1000» предназначена для очистки 30 000 м3 в час воздуха с содержанием в нем не более 1000 мг/м3 органических загрязнений Общее описание установок: «Газоконвертор «Ятаган Х,Х – 1000» - стандартные универсальные установки в базовом исполнении. Состоят из пылевого карманного предфильтра EU7, блока газоразрядных ячеек, встроенных энергопреобразователей (преобразователи питания 220В, 50 Гц в напряжение газоразрядных ячеек) и каталитического блока. Материал корпуса – оцинкованная сталь 0.7 мм или окрашенный металл 2.0 мм. 97 Технические характеристики: * Электропотребление установок – 0,1 Вт/м3 (т.е. для очистки 60 000 м3/ч воздуха потребляется не более 6,0 кВт); * Производительность от 45% до 100% от номинальной; * Содержание загрязнений в воздухе не более 1000 мг/м3; * Электропитание 230 В, 50 Гц; * Рабочее положение блоков строго горизонтально! Примеры: Ятаган 6,0-1000 компакт Ятаган 3,0-1000 на выставке Ятаган 3,0-1000 «Газоконвертор «Ятаган Х,Х – 2000» - стандартные усиленные универсальные установки в базовом исполнении (для очистки воздуха на производстве). Состоят из пылевого карманного предфильтра EU7, двойного блока газоразрядных ячеек, встроенных энергопреобразователей (преобразователи питания 220В, 50 Гц в напряжение газоразрядных ячеек) и каталитического блока. Материал корпуса – оцинкованная сталь 0.7 мм или окрашенный металл 2.0 мм. Технические характеристики: * Электропотребление установок – 0,20 Вт/м3 (т.е. для очистки 30 000 м3/ч воздуха 98 потребляется не более 6,0 кВт); * Производительность - от 45% до 100% от номинальной; * Содержание загрязнений в воздухе - не более 2000 мг/м3; * Электропитание - 230 В, 50 Гц; * Рабочее положение блоков - строго горизонтально! Примеры: Ятаган 24,0-2000 сборка 7.4. Системы мониторинга магистралей-эстакад. Мониторинг в том или ином виде позволяет измерять в непрерывном режиме характеристики напряженно деформированного состояния, перемещений и колебаний конструкции, температуру, скорость и направление ветра. При этом обеспечивается следующее: непрерывная регистрация измерительных данных; визуализация процессов как в реальном времени, так и за заданный промежуток времени; математическая обработка с спектральный анализ данных; визуализация результатов и архивация данных; формирование предупредительных сигналов о превышении параметрами состояния допустимых или заданных пределов. Рассмотрим некоторые системы мониторинга близких по типу к магистралиэстакаде сооружений типа мостов. Система мониторинга мостов с использованием тахеометров, в частности, используется во Франции. Например, семь приемников Leica Geosystems GNSS были установлены на Нормандский мост и восемь на Танкавильский. Вместе они образовали 99 высокоточную измерительную сеть. Положение приемников вычислялось в реальном времени(до 20 раз в секунду), о постобработка позволила достичь миллиметрового уровня точности. Измерения проводились не реже чем пять дней в квартал: GNSS-приемники работали 24 часа в сутки, 365 дней в году. Измерения записывались и по запросу можно было отдельно проанализировать любой выбранный период. При этом применялись антенны Leica GMX 901 GPS, антенны Leica AX1202GG MultiGNSS, Leica GNSS Spider Software для сетей и одиночных станций. Эта технология позволяет мониторингу быть пространственным и непрерывным. В частности, появилась возможность контролировать даже деформации, вызываемые климатическими изменениями. Система мониторинга позволяет наблюдать изменения непрерывно – во время штормового ветра или при плотной загрузке сооружений транспортным потоком. Отметим также систему мониторинга, в основе которой лежит интегральная оценка сооружения. Интегральная оценка наиболее интересна, т. к. позволяет получить оперативную информацию о состоянии объекта за короткие отрезки времени в процессе эксплуатации объекта без организации специального эксперимента, не требует проведения специальных монтажных работ по установке оборудования (например, как при прокладке оптоволоконных элементов), и в то же время она легко позволяет осуществлять автоматический сбор информации о состоянии объекта и передачу данных в контролирующий центр сбора информации о состоянии сооружений в регионе. Интегральная оценка возможна путем измерений углов наклона всей конструкции, определения угловой скорости наклона конструкции и определения модальных частот ее колебаний. Эта оценка может быть реализована с помощью аппаратуры, измеряющей ускорения движения, – прецизионных акселерометров и наклономеров. Как показывает опыт экспериментального использования такой аппаратуры, для надежной оценки состояния сооружений желательно применять специальные сверхчувствительные 100 и стабильные измерительные приборы, обеспечивающие гарантированное распознавание изменений наклонов с разрешением не хуже 0,1 угл. сек и долговременную стабильность нуля на уровне 1 угл. сек, а также измерение вибрационных ускорений в диапазоне 0,05…100 Гц с разрешением 10 мкg. Метрологические характеристики столь высокого класса можно получить только при достаточно высоком уровне конструкторских, исследовательских и производственных возможностей. Приведем пример использования данной системы мониторинга для многосекционного моста. При замерах аппаратура устанавливается на тротуар в середине исследуемого пролета В течение нескольких минут осуществляется горизонтирование аппаратуры, после чего проводится измерение. Масштабный коэффициент аппаратуры автоматически настраивается по уровню ускорений и угловых подвижек, имеющих место на исследуемых элементах моста, поэтому при проведении замеров не требуется регулировка и юстировка. Имеющийся опыт эксплуатации аппаратуры показывает, что для достоверного определения модальных частот конструкции достаточна продолжительность измерения один час. Измерения проводились на мостах в Москве, Сочи, Ростове, Сеуле и Харбине. Полученные графики являются псевдоспектрами по той причине, что воздействия, вызывающие колебания элементов конструкции носят характер слабо окрашенного белого шума, причем окраска может изменяться в зависимости от характера движения транспорта (быстрое движение автомашин или медленное их движение в режиме пробки, большой или малый поток автомашин, движение трамваев, автобусов, тяжелых грузовиков или легкового транспорта). По причине окраски шумового воздействия в графиках не выдерживается строгое соотношение в высотах пиков регистрируемого спектра. Однако модальные частоты, определяемые в процессе измерений, являются истинными и остаются неизменными независимо от движения транспорта и во времени, при повторных измерениях с периодом 6 месяцев в течение нескольких 101 лет. Важно отметить, что каждое сооружение имеет свои модальные частоты, характеризующие его жесткостные и массогабаритные параметры. На первом этапе мониторинга эти частоты должны быть определены и их значения следует принять за отсчетную базу при периодическом проведении повторных замеров. Очевидно, что при разрушении какого-либо несущего элемента конструкции ее жесткость и, следовательно, модальные частоты изменяются. После фиксации изменения модальных частот необходимо провести детальное обследование элементов моста и его ремонт. Учитывая, что у различных строительных сооружений при их проектировании закладывается большой запас прочности, можно предположить, что изменения модальных частот при накоплении разрушений, соответствующих предаварийным состояниям конструкции, будет достаточно большим. Приведем также краткое описание системы мониторинга моста Александра Невского в Санкт-Петербурге. По заданию Санкт-Петербургского «Мостотреста» специалистами НПП «Промтрансавтоматика» разработана и установлена на мосту Александра Невского информационно-измерительная система мониторинга моста. Информационно-измерительная система мониторинга моста Александра Невского ИИС-МАН предназначена для круглосуточного контроля состояния конструкций моста. Контроль производится: - путем измерения относительных линейных смещений элементов строительных материалов моста с одновременной индикацией результатов в единицах механических напряжений или непосредственно в единицах измерения; - путем ввода дискретных сигналов от датчиков разрыва электрической цепи и от датчиков акустической эмиссии с одновременной индикацией сигналов появления трещин в бетоне и разрывов проволок в канатах. По результатам измерений и ввода дискретных сигналов система осуществляет контроль следующих величин: 102 - контроль ширины раскрытия трещин, имеющихся в бетоне основных несущих конструкций; - контроль появления в бетоне основных несущих конструкций новых трещин в процессе работ по установке дополнительных и замене поврежденных канатов и элементов усиления конструкций пролетных строений - контроль состояния канатов шпренгельной арматуры на предмет возможных разрывов проволок в канатах; - контроль механического напряжения в металлоконструкциях разводных пролетных строений; - контроль продольных перемещений стационарных пролетных строений; - контроль механического напряжения в бетоне в стационарных пролетных строениях. Система осуществляет контроль с помощью территориально рассредоточенных по балкам моста многоканальных контроллеров деформаций КДМ. Контроллеры содержат концентраторы информации и подключенные к ним измерительные датчики и датчики дискретных сигналов. 103 Контроллеры при их опросе передают измерительную и сигнальную информацию на верхний уровень – центральный пульт ПЦ (пульт ПЦ), расположенный непосредственно в помещении пульта механика моста. Информация отображается на мониторе пульта ПЦ. Управление мониторингом, обработка поступающей от датчиков информации, ее визуализация, архивирование и хранение осуществляется пакетом программ системы. Программы получают и обрабатывают следующие данные: - результаты напряжения в измерений ширины раскрытия трещин, металлоконструкциях пролетных строений, механического продольных перемещений стационарных пролетных строений моста, механического напряжения в бетоне в стационарных пролетных строениях моста, температуры; - результаты контроля появления в бетоне новых трещин, состояния канатов шпренгельной аппаратуры на предмет возможности разрывов в проволоках канатов. Программа визуализации данных выводит на монитор системы результаты измерений напряжения в бетоне и металле, ширину раскрытия трещин, 104 продольное смещение пролетного строения моста, температуру как в виде таблиц, так и в графическом виде. Программа используется также для формирования отчетов. Все результаты измерений сохраняются в базе данных мониторинга. Данные о возникновении / исчезновении трещин и о разрывах в проволоках канатов записываются в системную базу данных в соответствующие таблицы. Записи в таблицах автоматически формируются при изменении состояния датчиков возникновения новых трещин и датчиков акустической эмиссии. Каждая запись включает в себя сведения о датчике и результат измерения. Данные о ширине трещин, напряжении в бетоне и металле, продольном смещении стационарных пролетах и температуре записываются в файлы dbfформата с заданным оператором периодом. В качестве примера приведем и «пассивный» структурный мониторинг сооружений средствами пакета Artemis Extractor (Structural Vibration Solution, Business partner of SYNAPSE Science Center, США). Рабочее поле пакета Artemis Extractor (модальный анализ в спектральной области) 105 Рабочее поле пакета Artemis Extractor (перенос выделенных мод на трехмерных объект) Анимация мод, выделенных в Artemis Extractor методом частотного разложения (Frequency Domain Decomposition) Download video click here. 106 Четыре проекции предыдущего представления 107 Download video click here. Download video click here. Download video click here. Download video click here. Download video click here. Download video click here. Download video click here. Download video click here Как это используется на практике … Инструментальное оснащение дамб и плотин – традиционная задача структурного мониторинга 108 Контроль состояния дамбы: общий вид и монтаж акселерометров 109 Контроль состояния дамбы: улучшенное частотное разложение (FDD) средствами пакета ARTeMIS Extractor Download video click here Мониторинг состояния многоэтажного сооружения: общий вид и акселерометры на этаже 110 Мониторинг состояния многоэтажного сооружения: метод SSI (Stochastic Subspace Identification) в пакете ARTeMIS Extractor Download video click here 111 Мониторинг состояния многоэтажного сооружения: оценка модальной формы разными методами и сравнение методом наложения Download video click here 112 ODS-анализ на основе 24 – канальной записи землетрясения Northridge (Los Angeles) сетью акселерометров, расположенных в 54-этажном здании. Download video click here Northridge EQ: NS-компонента (слева) и EW-компонента. Запись акселерометров (с последовательным интегрированием до перемещения), распложенных на основании здания 113 Northridge EQ: NS-компонента (слева) и EW-компонента. Запись акселерометров (с последовательным интегрированием до перемещения), распложенных на крыше здания 114 Скоростные спектры для EW (слева) и NS компонент. Приведены отклики, записанные на 6 уровнях 54-этажного высотного сооружения. Черный цвет соответствует записи, сделанной на крыше, синий – на основании здания. 115 Мониторинг моста Васко да Гама в Португалии 116 Мониторинг моста: Frequency Domain Decomposition (FDD) в пакете ARTeMIS Две пары 3-компонентных акселерометров использовались в качестве опорных наблюдений – в точках 10 и 15. Мобильная пара акселерометров сканировала мост в 29 точках. 117 Download video click here. Основные формы мод, идентифицированные по методам FDD и SSI 118 Соответствующие идентифицированные собственные частоты и модальные факторы затухания 119 Мост Тинг Кау (Гонконг) с растяжками на тросах Высокоточные акселерометры с сервоприводом отслеживают местную вертикальную, поперечную и вращательную перегрузки дек, кабелей и мостовых опор этого и других двух основных мостов в Гонконге. 120 Download video click here. Download video click here. Download video click here. 121 Колокольня собора Петра и Павла в Цюрихе – FDD анализ Download video click here RTK-системы в GPS наблюдениях – новое поколение систем мониторинга мостов и других сооружений Во многих случаях становится очень важным измерение не относительных, а абсолютных характеристик, например, в том случае, когда сильный ветер смещает деку моста постоянно в одну сторону или ежедневные колебания температуры повышают или понижают уровень деки моста и поддерживает эти изменения в течение длительного периода времени. Акселерометры не могут обнаружить такие продолжительные или постоянные смещения целой деки. В этом случае система наблюдений на основе акселерометров может быть дополнена GPS приборами геодезической точности. Возможна также полная миграция на RTK-систему, что может потребовать значительных вложений на разработку проекта. 122 По оценкам Геологической службы США: Для сейсмических зон 3 и 4 системами структурного мониторинга должны оснащаться все здания высотой более 10 этажей, и также здания выше 6 этажей с общей площадью более 600 кв. м (т.е. по 100 кв. метров на этаж). Для асейсмических зон плотность оснащения акселерометрами может быть снижена, но незначительно, принимая в расчет нестабильную геодинамическую обстановку современного мегаполиса и относительную близость (с учетом среды распространения) активных очаговых зон. Кроме того, такими системами должны оснащаться все здания со сложной геометрией, большой этажности и большой этажной площади. Экономические аспекты. Стоимость подсистемы структурного мониторинга для одного здания ничтожна по сравнению со стоимостью самого здания (0.1 – 0.5%, и несколько выше для сложных сооружений). Таким образом, обеспечение безопасности людей, находящихся в том или ином сооружении решается незначительными средствами. Наибольший экономический эффект может быть достигнут при комплексировании мониторинговых подсистем в единое информационное пространство. При этом, каждое здание может иметь свой пульт мониторинга, а каждая квартира может быть оборудована простейшим сигнальным устройством, информация с которого может быть всегда сравнена с пультовыми данными при приходе сигнала тревоги. 8. Экономические убытки от заторов и пробок на магистралях крупнейших городов мира, потери от аварий, загрязнения воздуха выхлопными газами. 8.1. Констатация убытков от пробок, дорожно-транспортных происшествий (ДТП), загрязнения воздуха выхлопными газами на примере США. Способ их существенного снижения. 1) Прямые потери от заторов и пробок и способ их существенного снижения. 123 «Безопасность и заторы на дорогах – две ключевые проблемы, с которыми сталкивается автотранспортная отрасль", – говорит Нил Шустер (Neil Schuster), президент и генеральный директор Американского общества интеллектуальных транспортных систем (ITS America). "На наших дорогах ежегодно погибают более 42 000 человек, а убытки для национальной экономики США оцениваются в 230 млрд. долларов, – говорит Шустер. – Еще 70 млрд. долларов страна ежегодно теряет из-за заторов на дорогах, вызванных недостаточной пропускной способностью дорог, а также происшествиями и чрезвычайными ситуациями". WWW.cisco.com/web/RU/strategy/.../improving_highway_travel.html За 2009 год американская экономика потеряла 114,8 миллиардов долларов по причине пробок на дорогах. В сумму вошло потерянное время граждан и израсходованное вхолостую топливо. Причиной пробок в Америке эксперты называют плохую организацию дорожного движения. Так, на одного жителя Америки приходится 34 часа потерянного времени в дорожных пробках, а также 106 литров топлива. Отмечается также, что экономические издержки от пробок на дорогах увеличились на 1,2%, сравнительно с годом ранее. В эту цифру не входят издержки от просрочки доставки товаров, а также отмена деловых встреч по причине затрудненного движения на дорогах. Наиболее пострадавшими оказались жители Вашингтона и Чикаго. Здесь на каждого жителя приходится 70 часов дорожных пробок. В 2007 году потери от дорожных пробок были на 8,7% больше, чем в 2009 году. А с ростом экономической активности издержки будут расти. ( bwstudio.info/kolossalnye-ubytki-ot-dorozhnyx-probok-v-ssha/ ). Стали известны самые «пробочные» города США. Как сообщает портал CarBuzz, устроивший собственное исследование, хуже всего дело обстоит в Чикаго. В среднем водители этого города проводят в пробках по 70 часов ежегодно, в результате чего их экономические потери от упущенной выгодны примерно равняются 1738 долларам США. На втором месте расположилась американская столица Вашингтон - здесь в пробках ежегодно теряется 68 часов, которые обходятся водителю в 1555 долларов. Третью строчку занял Лос- 124 Анджелес с результатом 63 часа потерянного времени и 1464 упущенных доллара в год на одного водителя. В список неблагоприятных для автомобильных поездок городов вошли также Хьюстон, Сан-Франциско, Бостон, Даллас, Сиэтл и Атланта. А вот крупнейший город США Нью-Йорк занял лишь 10-е место по загруженности. Здесь, в среднем, водитель теряет в пробках 42 часа и недополучает 999 долларов ежегодно. Не в последнюю очередь таких результатов удалось достичь благодаря налаженной системе транспорта, в частности метро. Примерно 47% всех опрошенных американцев хоть раз за последний месяц отказывались от автомобиля из-за пробок, а среднее время, которое водители тратят на поездку, составило 33 минуты. Опубликовано 18/10/2011 www.zr.ru/a/371568 Цена, которую приходится платить за дорожные пробки,— это потерянное время и нервное напряжение. Трудно подсчитать, во что обходится стресс, но, как показало одно исследование, пробки на дорогах 75 крупнейших городов Соединенных Штатов наносят экономике этой страны ущерб примерно в 70 миллиардов долларов в год. probudites.ru/nauka3.html Основные потери в США на пробки приходятся в и уик-энд, когда огромное количество автомобилей стремится выехать из городов, а затем вернуться в города, то есть на въездах-выездах. Таким образом, если на въездах-выездах 75 крупнейших городов США установить, как минимум, двухэтажные магистрали-эстакады с переездами между этажами и организацией по ним безостановочного движения для проезда легковых автомобилей (90% всех автомобилей в США легковые), то указанные потери, вследствие отсутствия в магистралях-эстакадах пробок и наличия безостановочного скоростного движения, а также проезда в них большей части автомобилей, существенно снизятся и составят не $70 млрд., а величину, более чем в два раза ниже. Протяженность этих магистралей-эстакад и их пропускная способность должна быть достаточна для проезда большинства легковых автомобилей до мест отдыха в уик-энд по основным направлениям выезда- 125 въезда. Примем эту протяженность в среднем на один город за 160 км. Тогда общая протяженность магистралей-эстакад составит порядка 12 тыс. км. При себестоимости 1 км восьмиполосной двухэтажной магистрали-эстакады с верхним – парковочным – этажом и с мощными очистными установками в $7 млн., установку этих закрытых, экологически безопасных (чистых), беспробочных магистралей-эстакад с повышенной пропускной способностью можно оценить в $84 млрд. Эффективность магистралей-эстакад объясняется обеспечением ими безостановочного движения автомобилей (без возникновения заторов и пробок), независимо от возможных аварий или ремонта, благодаря объезду мест аварий по резервно-технической полосе или переезду автомобилей на другие этажи по установленным на магистрали-эстакаде внешним переездным участкам или по внутренним переездам, при этом скорость движения автомобилей контролируется и не снижается ниже установленного предела, например, 40 (60) км/час. Пробки на магистралях-эстакадах подобной конструкции не возникают, а пропускная способность при все время сохраняющимся скоростном режиме не менее 40 (60) км/час обеспечивается для каждой полосы движения порядка 2000 автомобилей в час, что составляет для восьмиполосной магистрали-эстакады в совокупности 16 000 автомобилей в час (384 тыс. автомобилей в сутки). При установке таких надземных магистралей на основе металлопроката (в некоторых вариантах бетона или комбинации бетона и металлопроката), как минимум, в 75 крупных городах США, значительная, если не большая часть легковых автомобилей, которые составляют порядка 90% от всех автомобилей, предпочтет выезжать из городов или въезжать в них с высокой скоростью и безостановочно по магистралям-эстакадам, где пробки не возникают, а не по наземных магистралям и улицам. Таким образом, указанные прямые потери от пробок в крупных городах США можно снизить, как минимум, на $35,0 млрд. до $35,0 млрд. 126 Затраты на установку магистралей-эстакад при их себестоимости в $7млн. в 75 крупных городах США ($84млрд.) являются величиной одного порядка с ежегодными потерями от пробок в 75 городах США ($70 млн.), но эксплуатация магистралей-эстакад даст ежегодное снижение убытков от пробок в этих городах в среднем более чем на 40%. 2) Потери от несчастных случаев по крупнейшим городам США и способ их существенного уменьшения. "На наших дорогах ежегодно погибают более 42 000 человек, а убытки для национальной экономики США оцениваются в 230 млрд. долларов, – говорит Шустер (Neil Schuster), президент и генеральный директор Американского общества интеллектуальных транспортных систем (ITS America). www.cisco.com/web/RU/strategy/.../improving_highway_travel.html Таким образом, округленно финансовые потери для экономики страны от гибели одного человека при дорожном происшествии составляют порядка $5,5млн., что вполне соответствует выплатам по случаю гибели людей в США, показатели находятся в границах от 2,0 до 5,8 млн. долларов, но в исключительных случаях могут достигать 9,0 млн. долларов W. K. Viscusi, J.E. Aldy. The value of a statistical life: a critical review of market... http://www.nber.org/papers/w9487. Если учесть, что численность населения в 75 крупнейших городов США (53млн.) составляет 18% всего населения страны (300млн.), то число жертв от несчастных случаев ежегодно на дорогах 75 крупнейших городов США составляет в среднем 7 560 тысяч и финансовые потери от их гибели - около $41,58млрд. При установке в 75 городах США над их основными наземными магистралями, находящимися на выездах из городов, многоуровневых магистралей-эстакад с переездами между этажами и организацией в них безостановочного движения большинства легковых автомобилей и разделением тем самым на разных уровнях основных транспортных потоков и потоков 127 пешеходов, а также обеспечением при движении автомобилей по магистралямэстакадам за счет их конструкции, приводящей к беспробочному, скоростному движению по полосам движения, а также оснащения магистралей-эстакад специальным оборудованием (регулярно установленные противопожарные системы, системы вентиляция, резервные сходы и съезды, системы наблюдения, компьютерное управление движением, которое возможно и без участия водителей, контролируемый въезд на полосы движения и т.п.) для максимальной безопасности, число финансовых потерь от погибших в авариях на выездных (въездных) городских магистралях США должно уменьшиться, по меньшей мере, вдвое – до примерно $20 млрд.. Для этого, таким образом, в крупных городах США потребуется установить, как минимум, двухэтажные восьмиполосные магистрали-эстакады протяженностью общей протяженностью 12000 тыс. км. При себестоимости 1 км восьмиполосной двухэтажной магистрали-эстакады с верхним – парковочным - этажом в $7 млн. себестоимость установки этих эстакад можно оценить в $ 84 млрд. 3) Потери от загрязнения воздуха, который дает автомобильный выхлоп и способ их существенного снижения. Далее, рассмотрим потери, связанные с нанесением вреда окружающей среде от ежедневных длительных заторов и пробок, а также вообще от значительно выросшего объема автомобильного выхлопа на магистралях 75 крупнейших городов США. С каждым годом возрастает роль автомобильного транспорта в загрязнении атмосферы выхлопными газами. В США на долю автотранспорта приходится 60% в общем загрязнении атмосферы. С выхлопными газами в воздух поступают угарный газ, оксиды азота, углеводороды, свинец и его соединения. Высокая концентрация выхлопных газов вблизи транспортных магистралей отрицательно сказывается на растениях, вызывая пожелтение листьев и ранний листопад, а в конечном итоге их coolreferat.com/Охрана_атмосферы_часть=2). гибель. (21.05.2010 128 Экономический ущерб от загрязнений воздуха полностью оценить, вероятно, трудно. Подсчеты, выполненные, например, в США, выразились в огромных суммах: около 30 млрд. долларов в год. При этом не учитывались главные последствия загрязнений — подорванное здоровье и повышенная смертность людей. (eko-gorod.ru/index.php?option=com_content&task =view&id...) Эксперты американской Ассоциации легочных заболеваний объявили смог одной из основных причин многочисленных приступов астмы (400 тыс. случаев в год) и других респираторных заболеваний (1 млн. случаев) у жителей США. Врачи считают, что 15 тыс. пожилых американцев умирают преждевременно именно из-за воздействия выхлопных газов. www.erudition.ru/referat/ref/id.18869_1.html В пробках на дорогах США тратится около 12,8 миллиардов литров топлива. Если учесть, что численность населения 75 крупнейших городов США (53млн.) составляет 18% всего населения страны (300млн.), то напрасный расход топлива, приходящийся на жителей этих городов, составляет в среднем 2,3 млрд. литров топлива, но главное это то, что данное количество топлива производит около 36,8 млрд. куб. метров токсичного выхлопного газа. В США ежегодно от загрязнения воздуха умирает 70 тысяч человек (www.earth-policy.org/Updates/Update17.htm). Известно, что не менее 60% загрязнений в городах США дает автомобильный выхлоп. То есть можно считать, что 42 тыс. человек в год в США умирает непосредственно от болезней, вызванных выхлопными газами от автомобилей. Так как 18% населения США живет в 75 крупнейших городах, то в среднем за год в этих городах умирает от болезней, вызванных выхлопными газами, около 7,6 тыс. человек. В США выплаты по случаю гибели людей находятся в границах от 2,0 до 5,8 млн. долларов, что в среднем составляет порядка 4 млн. долларов на человека. Таким образом, убытки от смертности по причине болезней, вызванных выхлопными газами, составляют ежегодно: 7600 х $4млн. = $ 30,4 млрд. 129 Если большую часть движущихся в городах автомобилей поместить в такие условия, при которых выхлопные газы немедленно нейтрализуются без попадания в воздух городов, то загрязнение воздуха крупных городов США можно было бы снизить более чем наполовину и тем самым уменьшить число жертв экологического загрязнения более чем в два раза, снизив тем самым и финансовые потери по этой составляющей более чем в два раза. При установке во всех крупных городах над их основными магистралями закрытых (экологически безопасных) многоуровневых магистралей-эстакад с переездами между этажами и организацией в них безостановочного движения для легковых автомобилей, установленные на этажах эстакад мощные очистные установки (вытяжки с разрядниками), будут переводить выхлопной газ в нейтральные компоненты от всех автомобилей, находящихся в объеме эстакад без выхода его за пределы объема эстакады. Оболочка эстакады также исключает выход шума от автомобилей за пределы эстакады. Таким образом, если следовать нашему финансовому подходу по подсчету экологических потерь от пробок, а также от неконтролируемого выхода в воздух выхлопных газов, то эти потери снизятся примерно в два раза – на $15,2 млрд. В этом случае в 75 крупнейших городах США потребуется установить около 12000 км экологически чистых магистралей-эстакад. При себестоимости 1 км восьмиполосной двухэтажной магистрали-эстакады с верхним – парковочным этажом в $7 млн. себестоимость установки этих эстакад можно оценить в $ 84 млрд. 4) Ежегодные финансовые потери в крупнейших городах США от пробок, гибели при ДТП на дорогах и ухудшения качества воздуха из-за автомобильного выхлопа. Ежегодные потери по всем трем упомянутым основным составляющим в 75 крупных городах США таковы: во-первых, $ 70 млрд. – прямые потери, в основном это потеря времени на задержки в пробках и избыточный расход топлива; во-вторых, финансовые потери от гибели граждан на магистралях 130 крупных городов США - $41,58млрд.; в–третьих, только нанесение вреда окружающей среде в виде 7600 умирающих каждый год непосредственно от болезней, вызванных повышенным автомобилей в воздухе, что содержанием выхлопного газа от эквивалентно финансовым потерям в $30,4млрд. Общую сумму потерь в 75 крупнейших городах США можно представить, суммируя эти составляющие: $70 млрд. + $41,58 млрд. + $30,4 млрд. = $ 141,98 млрд. Таким образом, строительство во всех крупнейших городах США экологически чистых, беспробочных магистралей-эстакад с повышенной пропускной способностью для легковых автомобилей, стоимостью около $84 млрд., «окупится», если сопоставлять его стоимость со снижением потерь от пробок и других указанных составляющих в крупнейших городах США ($70,99 млрд.), даваемую этими магистралями-эстакадами, примерно за один год их действия. Без этого ежегодные потери от пробок, сопутствующих им несчастных случаев и ухудшения качества воздуха будут только расти. 8.2. Констатация убытков от пробок, дорожно-транспортных происшествий (ДТП), загрязнения воздуха выхлопными газами на примере Германии. Способ их существенного снижения. 1) Прямые потери от заторов и пробок и способ их существенного снижения. Протяженность сети автомобильных дорог общего пользования Германии составляет 644480 км, все из них дороги с твердым покрытием. Протяжённость автомагистралей 12645 км. Среднестатистический немец уже не может представить своей жизни без автобана, по которому пролегает путь от дома до работы, к родственникам или в места отдыха. На этих магистралях нет светофоров, пешеходов и припаркованных авто. Кроме того, немецкие автобаны и до сих пор являются для легковых автомобилей бесплатными, а скорость на них законодательно не ограничена. Однако с увеличением количества автомобилей усугубилась и проблема заторов. В прошлом году на немецких дорогах, преимущественно автобанах, насчитали 185 тыс. заторов, а 131 экономические убытки от них превысили 100 млрд. евро ($133млрд.). Большинство из них пришлись на летние каникулы, ведь автомобиль остается главным средством передвижения во время отпусков. На личном транспорте в места отдыха летом добираются около 70% жителей страны. Чаще всего заторы возникают в густонаселенных землях на западе и на юге ФРГ. Ситуацию на дорогах, особенно в разгар школьных каникул, дополнительно усложняют многочисленные ремонтные работы дорожного покрытия, которые по технологии можно осуществлять только в теплую пору года. Кроме того, даже незначительной аварии на автобане в дни с пиковыми нагрузками достаточно для возникновения многокилометровых заторов. Проблема заключается в том, что с автобана нельзя съехать в любом месте, а только на предусмотренных для этого съездах. Основные потери в Германии пробки приходятся на летнее время, когда огромное количество автомобилей стремится выехать из городов на летний отдых, а затем вернуться назад. Таким образом, если на въездах-выездах 12 крупнейших городов Германии (на них приходится при общей численности населения 12,2млн. около $20млн убытков от пробок), а также на основных трассах, пересекающих Германию, установить, как минимум, двухэтажные магистрали-эстакады с переездами между этажами и организацией по ним безостановочного движения для проезда легковых автомобилей (90% всех автомобилей в Германии легковые), то указанные потери, вследствие отсутствия в магистралях-эстакадах пробок и наличия безостановочного скоростного движения, а также проезда в них большей части автомобилей, существенно снизятся и составят не $20 млрд., а величину, примерно в раза ниже. Протяженность этих магистралей-эстакад и их пропускная способность должна быть легковых автомобилей из города достаточна для выезда большинства по основным направлениям выезда-въезда; кроме того, как минимум, по две трассы должны быть протянуты с юга на север и с востока на запад над автобанами или рядом с ними. В этом случае кроме 132 наземного уровня автобана появятся еще два уровня магистрали-эстакады, что обеспечит в несколько раз более высокую пропускную способность трасс. Буферные полосы и межэтажные переезды на магистралях-эстакадах обеспечат безостановочное и беспробочное движение по ним автомобилей, причем специфика конструкции магистрали-эстакады и ее дорожного покрытия делают возможным крайне редкое проведение на ней ремонтных работ, но даже при проведении этих работ движение автомобилей не прекращается, а производится по другим уровням. Кроме того, регулярные въезды и съезды, смонтированные на магистралях-эстакадах с необходимыми интервалами в зависимости от местности, позволяют автомобилям въезжать на них или съезжать с них там, где возникает такая потребность, в отличие от наземных автобанов. Кроме того, конструкция магистралей-эстакад позволяет автомобилям ехать по ним без участия водителей по соответствующей компьютерной программе практически любое расстояние. Примем протяженность магистралей-эстакад в среднем на один из двенадцати крупнейших городов Германии с населением не менее 0,5 млн. человек за 100 км, а протяженность четырех трасс, пересекающих Германию с севера на юг и с востока на запад за 2800 км. Тогда общая протяженность магистралей-эстакад составит порядка 4 тыс. км. км восьмиполосной двухэтажной При затратах на установку 1 магистрали-эстакады с верхним – парковочным – этажом в $7 млн., и наличии в магистралях-эстакадах мощных очистных установок затраты на установку этих закрытых, экологически чистых, беспробочных магистралей-эстакад с повышенной пропускной способностью можно оценить в $28 млрд. Эффективность магистралей-эстакад объясняется обеспечением ими безостановочного движения автомобилей (без возникновения заторов и пробок), независимо от возможных аварий или ремонта, благодаря объезду мест аварий по резервно-технической (буферной) полосе или переезду автомобилей на другие этажи по установленным на магистрали-эстакаде внешним переездным участкам или по внутренним переездам, при этом скорость 133 движения автомобилей контролируется и не снижается ниже установленного предела, например, 40 км/час. Пробки на магистралях-эстакадах подобной конструкции не возникают, а пропускная способность при все время сохраняющимся скоростном режиме не менее 40 (60) км/час обеспечивается для каждой полосы движения порядка 2000 автомобилей в час, что составляет для восьмиполосной магистрали-эстакады в совокупности 16 000 автомобилей в час (384 тыс. автомобилей в сутки). При установке таких надземных магистралей на основе металлопроката (в некоторых вариантах бетона или комбинации бетона и металлопроката), как минимум, в 12 крупных городах Германии, а также в виде трансгерманских автобанов, значительная, если не большая часть легковых автомобилей, которые составляют порядка 90% от всех автомобилей, предпочтет выезжать из городов или въезжать в них с высокой скоростью и безостановочно по магистралямэстакадам, где пробки не возникают, а не по наземных магистралям и улицам, а также пересекать Германию по беспробочным магистралям-эстакадам. Таким образом, указанные прямые потери от пробок в Германии можно снизить с течением времени до $10 млрд. 2) Потери от несчастных случаев по крупнейшим городам Германии и способ их существенного уменьшения. Минимальная страховая сумма, установленная законом Германии, составляет 7,5 миллионов евро за причинение вреда здоровью и 1 миллион евро за причинение ущерба имуществу, а также 50 000 евро в отношении других финансовых убытков за каждое ДТП. Однако суммы, покрываемые страховыми полисами, как правило, значительно превышают ее, предоставляя до 8 миллионов евро за причинение вреда здоровью каждому потерпевшему, на общую сумму до 50 или autoins.ru›ru/greencard/ru/DTP…Germany.wbp 100 миллионов евро. 134 В среднем ежегодное число жертв составляет: погибших – ДТП в Германии в последние годы 4тыс., раненых – 400 тыс. (demoscope.ru/weekly/2011/0485/biblio01.php). Таким образом, если принять средний размер выплаты при ДТП за погибшего в $10млн., то только в этом случае ежегодные убытки составляют $40 млрд. Если учесть, что численность населения в 12 крупнейших городах Германии (12млн.) составляет около 15% погибших за год в ДТП всего населения страны (82млн.), то число на территории 12 крупнейших городов Германии составляет в среднем 600 и финансовые потери от их гибели - около $6млрд. При установке в 12 крупнейших городах Германии над их основными наземными магистралями, многоуровневых находящимися магистралей-эстакад с на выездах переездами между из городов, этажами и организацией в них безостановочного движения большинства легковых автомобилей (90% всех автомобилей), и разделением тем самым на разных уровнях основных транспортных потоков и потоков пешеходов, а также обеспечением при движении автомобилей по магистралям-эстакадам за счет их конструкции, приводящей к беспробочному, скоростному движению по полосам движения, а также оснащения магистралей-эстакад специальным оборудованием (регулярно установленные противопожарные системы, системы вентиляция, резервные сходы и съезды, системы наблюдения, компьютерное управление движением, контролируемый въезд на полосы движения) для максимальной безопасности, число финансовых потерь от погибших в авариях на выездных (въездных) городских магистралях Германии должно уменьшиться, по меньшей мере, вдвое – до примерно $3 млрд.. Для этого, таким образом, в крупнейших городах Германии потребуется установить, как минимум, двухэтажные восьмиполосные магистрали-эстакады протяженностью общей протяженностью 1200 тыс. км. При затратах на установку 1 км восьмиполосной двухэтажной магистрали-эстакады с верхним – парковочным - этажом в $7 млн. 135 себестоимость установки этих эстакад можно оценить в $ 8,4 млрд., что, как видно из предыдущих подсчетов, близко к сумме убытков за год от гибели при ДТП на дорогах 12 крупнейших городов Германии. 3) Потери от загрязнения воздуха, который дает автомобильный выхлоп и способ их существенного снижения. Рассмотрим потери, связанные нанесением вреда окружающей среде от ежедневных длительных заторов и пробок, а также вообще от значительно выросшего объема автомобильного выхлопа на магистралях 12 крупнейших городов Германии. С каждым годом возрастает роль автомобильного транспорта в загрязнении атмосферы выхлопными газами. В Германии на долю автотранспорта в городах приходится не менее 60% в общем загрязнении атмосферы. С выхлопными газами в воздух поступают угарный газ, оксиды азота, углеводороды, свинец и его соединения. Высокая концентрация выхлопных газов вблизи транспортных магистралей отрицательно сказывается на растениях, вызывая пожелтение листьев и ранний листопад, а в конечном итоге их гибель. Экономический ущерб от загрязнений воздуха выхлопными газами от автомобилей полностью оценить, вероятно, трудно. Тем не менее, известно, что общий ущерб от разрушения окружающей среды в Германии составляет порядка 10% ВВП ($2,806трлн.), то есть порядка $280 млрд. Не менее 15% этого ущерба приходится на 12 крупнейших городов Германии ($42 млрд.), из которых не менее 60% составляет прямой ущерб от воздействия на окружающую среду выхлопных газов - $25,2 млрд. Если большую часть движущихся автомобилей поместить в такие условия, при которых выхлопные газы немедленно нейтрализуются без попадания в воздух городов, то загрязнение воздуха крупнейших городов Германии можно было бы снизить более чем наполовину и тем самым уменьшить число жертв экологического загрязнения более чем в два раза, снизив тем самым и финансовые потери по этой составляющей более чем в два раза. При установке 136 во всех крупных городах над их основными магистралями закрытых (экологически чистых) многоуровневых магистралей-эстакад с переездами между этажами и организацией в них безостановочного движения для легковых автомобилей, установленные на этажах эстакад мощные очистные установки (вытяжки с разрядниками), будут переводить выхлопной газ в нейтральные компоненты от всех автомобилей, находящихся в объеме эстакад без выхода его за пределы объема эстакады. Оболочка эстакады также исключает выход шума от автомобилей за пределы эстакады. Таким образом, эти потери снизятся примерно в два раза – на $12,6 млрд. В этом случае в 12 крупнейших городах Германии потребуется установить, как минимум, 1200 км экологически чистых магистралей-эстакад. При себестоимости 1 км восьмиполосной двухэтажной магистрали-эстакады с верхним – парковочным этажом в $7 млн. себестоимость установки этих эстакад можно оценить в $8,4 млрд. 4) Ежегодные финансовые потери в крупнейших городах Германии от пробок, гибели при ДТП на дорогах и ухудшения качества воздуха из-за автомобильного выхлопа. Ежегодные потери по всем трем упомянутым основным составляющим в 12 крупнейших городах Германии таковы: во-первых, $ 20 млрд. – прямые потери, в основном это потеря времени на задержки в пробках и избыточный расход топлива; во-вторых, финансовые потери от гибели граждан на магистралях крупнейших городов Германии - $6млрд.; в–третьих, ежегодное нанесение вреда окружающей среде от выхлопного газа, что эквивалентно финансовым потерям в $25,2млрд. Общую сумму потерь в 12 крупнейших городах Германии можно представить, суммируя эти составляющие: $20 млрд. + $6 млрд. + $25,2 млрд. = $ 51,2 млрд. Таким образом, строительство во всех крупнейших городах Германии экологически чистых, беспробочных магистралей-эстакад с повышенной 137 пропускной способностью для легковых автомобилей, с затратами около $8,4 млрд., «окупится», если сопоставлять его себестоимость со снижением потерь от пробок и других указанных составляющих в крупнейших городах Германии ($26 млрд.), даваемую этими магистралями-эстакадами, примерно за четыре месяца их действия. 8.3. Убытки по 404 крупнейшим городам 11 стран мира, их снижение за счет установки новых беспробочных дорожных сооружений, расходы на их установку и оценка сроков их окупаемости. Аналогичным образом нами рассчитаны убытки и по крупнейшим городам еще 10 стран мира. Для сравнения убытков по трем указанным составляющим по крупнейшим городам 11 стран мира, суммирования этих убытков и оценки окупаемости установки беспробочных и экологически чистых новых дорожных сооружений, отделяющих основные транспортные потоки от потоков пешеходов, сведем опубликованные и расчетные данные в одну таблицу. № Страна. Число городов. Прямые убытки от пробок. .Млрд.$ Убытки от аварий Убытки от выхлопа. Млрд.$ Млрд.$ Убытки Протяженность Себестоиэстакад. в мость сумме. Км. установки Млрд.$ городских эстакад. Сумма снижения убытков Млрд.$ Сроки окупаемости . Годы. Млрд.$ Бразилия 90 8,3 2,5 101 4000 28,0 50,5 0,6 20 6,0 25,2 51,2 1200 8,4 82,1 0,4 10 10,0 6,0 26 1000 7,0 13,0 0,5 50 14,0 50,0 114 12400 87,0 57,0 1,5 26 2,8 1,2 30 3900 27,3 17,5 1,5 33 3,7 1,7 38 3370 22,6 19,2 1,1 4 16,0 10,0 30 1500 9,0 15,0 0,6 40. Германия 12. Канада. 10. Китай. 62. Корея 35. Мексика 40. Нидерла нды. 12 138 Россия. 62. США. 75. Украина 21. Япония. 35. 404 гор. 40 0,7 4,5 45 3000 21,0 23,1 0,9 70 41,6 30,4 142 12000 84,0 71,0 1,2 6 1,7 1,2 9 1800 12,6 4,0 3,1 35 5,2 8,9 49 3900 27,3 25,0 1,1 Итого: 384 110 141 635 48070 377,4 1,1 334,2 Из таблицы видно, сколь значимы потери, возникающие при отставании роста транспортной сети от роста продаж автомобилей даже в самых развитых странах мира. Становится также понятным, что решение проблемы находится в увеличении пропускной способности магистралей в соответствии с ростом числа автомобилей и создании возможности для движения транспортных потоков без возникновения пробок. Разработанная конструкция нового многоуровневого дорожного сооружения на стальном каркасе с межэтажными переездами и буферными полосами может соответствовать практически любому числу автомобилей, которые выезжают на магистрали, и вместе с тем обладает свойством беспробочности. Это сооружение надежно, эффективно, недорого и быстро возводимо. Поскольку по нему в городских условиях сможет проезжать большая часть легковых автомобилей (90% всех автомобилей), постольку основные транспортные убытки могут быть снижены более чем в два раза. Из таблицы также видно, что если сопоставлять стоимость установки магистралей-эстакад со снижением в результате их действия транспортных убытков, то магистрали-эстакады окупаются в среднем всего лишь за год. Литература 1.Пат 2380473 РФ, МКИ E02C 1/04. Способ перемещения транспортного средства и устройство для его осуществления. Ю.Ф. Макаров. 139 2. Пат 2380474 РФ, МКИ E02C 1/04. Способ поступательного перемещения транспортного средства и устройство для его осуществления. Ю.Ф. Макаров. 3.Пат. 105628 РФ, МКИ E02C 1/04. Эстакада для перемещения транспортных средств на разных уровнях. Ю.Ф. Макаров. 4. Пат. 2447222 РФ, МКИ E02C 1/04. Эстакада для перемещения и размещения транспортных средств на различных уровнях. Ю.Ф. Макаров. 5. Пат. 2422908 РФ, МКИ G08G 1/01. Способ регулирования транспортных потоков на магистралях. Ю.Ф. Макаров. 6.Низовцев А.Ю., Низовцев Ю.М. Двухуровневый разгрузочный беспробочный путепровод. Варианты конструкции и их экономическая оценка. Бюллетень транспортной информации. М., № 12. 2012г. №№ 1,2. 2013г 7. Пат. 2476633 РФ, МКИ E02C 1/04. Многоуровневая магистраль-эстакада для перемещения транспортных средств и передачи транспортируемых сред. Ю.М. Низовцев, А.В. Анцыгин. 8. Стивен Паркер «Wisconsin Traffic Operations and Safety Laboratory». 2007г. www.topslab.wisc.edu/projects/3-13 140
