МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ КЫРГЫЗСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СТРОИТЕЛЬСТВА, ТРАНСПОРТА И АРХИТЕКТУРЫ ДОРОЖНЫЕ УСЛОВИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ Методические указания к выполнению практических занятий для студентов специальности 552102.02 - Организация и безопасность движения дневной формы обучения БИШКЕК 2005 УДК 656.1 ББК 39.3 Д 69 Д 69 Дорожные условия и безопасность движения: Метод. указания к выполнению практических занятий для студентов дневной формы обучения спец. 552102.02 - Организация и безопасность движения./ Кырг. гос. ун-т строит-ва, трансп. и архит.; Сост.: И.К.Исаков, Л.Н.Стасенко, А.А.Бейшеналиев, А.К.Сурапов. Бишкек 2005, -34 с Табл.6. Ил.11. Библиогр.: 5 назв. ISBN 9967-406-90-9 Излагается последовательность решения практических задач. Рекомендуется специальная и справочная литература. Предназначено для студентов специальности 552102.02 - Организация и безопасность движения. Рецензент канд.техн.наук О.Т. Шатманов Д3203010000-05 УДК 656.1 ББК 39.3 ISBN 9967-406-90-9 © Кыргызский государственный университет строительства, транспорта и архитектуры, 2005 1 Введение Настоящее методическое пособие к практическим занятиям охватывает основные разделы курса «Автомобильные дороги» в соответствии с программой. Оно предназначено научить студентов использовать знания, приобретенные в теоретическом изучении дисциплины, для решения практических задач. В пособии установлена такая же последовательность тем занятий, какая принята и при чтении лекций. Упражнения составлены по возможности короткими задачами, не требующими решения широкого круга вопросов, с необходимыми разъяснениями и общим направлением хода их выполнения. Занятие 1 Тема: РАСЧЕТ ТОРМОЗНОГО ПУТИ С УЧЕТОМ КОЭФФИЦИЕНТА СЦЕПЛЕНИЯ На дороге возможны случаи, когда требуется срочная остановка автомобиля. При остановке необходимо погасить кинетическую энергию автомобиля: mv 2 Gv 2 Э 2 2g (1) где т - масса автомобиля, кг; G - вес автомобиля, кг; v - скорость движения, см /с; g - ускорение силы тяжести, см/с2, q 9,8 м / сек 2 Для этого затрачивается работа на дополнительное сопротивление движению. Таким дополнительным сопротивлением является трение тормозных колодок о барабан колеса. В результате нажима тормозных колодок затрудняется вращение колес вплоть до полной блокировки колес и их скольжение (движение юзом) вместо вращения. Длину тормозного пути, необходимого для уменьшения скорости движения автомобиля от величины 2 V/ до v2. определяют по формуле: m(v12 v 22 ) v12 v 22 S 2 Pm 2 g ( f i) (2) где Рт - тормозящая сила, включающая сопротивление движению автомобиля. При определении сопротивлением воздуха, длины тормозного которое с пути уменьшением пренебрегают скорости быстро уменьшается. Кроме того, вводят коэффициент r эффективности торможения, учитывающий необходимость постепенного увеличения действия тормозов, и определяют тормозной путь по формуле м2k Sm 2 g ( f i) (3) где v-скорость, м/с Значения коэффициента k изменяются от 1 до 2,3; в среднем принимают k= 1,3-1,4; при увеличении скорости движения v значение коэффициента несколько повышают, так как при больших скоростях необходимо постепенное увеличение тормозной силы. i h tgL l (4) i - продольный уклон дороги, имеющий знак + на подъеме и знак - на спуске; h - разность высотных отметок поверхности на отрезке длиной l; L угол наклона поверхности дороги по направлению движения к горизонту; т масса движущегося автомобиля m G q кг; f - коэффициент сопротивления качению. Таблица 1 Покрытие проезжей части Коэффициент сопротивления автомобиля Цементобетонное и асфальтобетонное 0,01-0,02 Из щебня и гравия, обработанных органическими 0,02-0,025 вяжущими материалами 3 качению Щебеночные и гравийные с небольшими выбоинами Булыжная мостовая Грунтовая дорога ровная, сухая, плотная Пашня, пере увлажненный грунт, сыпучие пески и более 0,03-0,04 0,04-0,05 0,03-0,06 0,15-0,30 Таблица 2 - коэфф-т сцепления Состояние покрытия Сухое шероховатое Сухое гладкое Влажное чистое 0,7 0,6 0,5 Состояние покрытия Мокрое Грязное, мокрое Гололед 0,4 0,3 0,2 – 0,3 0,1 0,05 Занятие 2 Тема: РАСЧЕТ ГЕОМЕТРИИ ДОРОГ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИНТЕНСИВНОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Установление ширины проезжей части. Ширина проезжей части устанавливается в зависимости от количества полос движения и их ширины. Ширина полосы движения определяется по расчету в зависимости от ее местоположения в проезжей части дороги, расчетной скорости движения и габаритных размеров движущихся экипажей. В зависимости от ширины проезжей части, интенсивности движения и расположения на проезжей части движущихся автомобилей по отношению к кромкам проезжей части и встречным или обгоняемым автомобилям можно различить следующие полосы движения (рис.1): 4 Рис.1. Схемы полос движения: а) однополосное движение, когда дорога предназначена для движения весьма малой интенсивности (П1); б) крайняя полоса движения, располагающаяся у кромки проезжей части при наличии на соседней полосе встречного движения (П2); в) крайняя полоса движения, находящаяся у кромки проезжей части при наличии на соседней полосе попутного движения (П3); г) промежуточная полоса движения при наличии на соседних полосах попутного движения (П4); д) промежуточная полоса, когда по одной соседней полосе происходит попутное движение, а по другой - встречное (П5). Во всех случаях (см. рис.1) необходимая ширина полосы движения зависит от: 1) габаритных размеров автомобиля: ширины кузова - а и ширины колеи - с; 2) величины предохранительной полоски - у между колесом автомобиля и кромкой проезжей части; 3) величины необходимого зазора безопасности - 2 х между кузовами встречных автомобилей; 4) величины необходимого зазора безопасности - 2 D между кузовами попутных автомобилей. Каждый из зазоров 2 х или 2 D может быть представлен как сумма двух зазоров, необходимых в отдельности каждому автомобилю для безопасного движения с расчетной скоростью. Это позволяет определять отдельно ширину каждой полосы движения. 5 Габаритные размеры автомобилей устанавливаются в соответствии с заданными условиями и составом движения по данным табл.3. Модель автомобиля 8 9 10 Легк.автом. «Москвич» ГАЗ М-20 ЗИМ ЗИС-110 Автобусы ЗИС-154 ЗИС-155 Грузовые автомобили ГАЗ-51 ЗИС-5 ЗИС-150 АЯЗ-200 11 МАЗ-525 1 2 3 4 5 6 7 845 Колея передних задних колес, колес, мм мм 1145 2340 1105 1170 Полный вес, кг База, мм № п/п Вес без груза, кг Таблица 3 1460 1940 2575 8100 1895 2440 3100 1250 0 6290 9930 2710 5400 Длина, Ширина, Высота, мм мм мм 3855 1400 1545 2700 3200 3760 5460 1365 1460 1520 2070 1360 1500 1600 1810 4665 5530 6000 9500 1695 1900 1960 2500 1640 1660 1730 2940 4090 3300 2076 1585 1740 1650 8260 5525 2500 2200 2940 2130 3100 6240 3810 3900 8110 4000 6290 1371 4520 0 2438 4952 4780 0 0 1545 1700 1950 1675 1740 1920 6060 6720 7620 2235 2385 2650 2160 2180 2440 2500 2200 8300 3220 3680 Предлагаемые эмпирические формулы основаны на результатах наблюдений движения на дорогах с разной шириной проезжей части и при скоростях движения. 1. Величина предохранительной полосы между колесом автомобиля и кромкой проезжей части у зависит от скорости движения и может определяться по формуле y=0,5+0,005v м, 2. Величина зазора (5) безопасности между кузовами встречных автомобилей для каждой полосы движения определяется по той же формуле х=0,5+0,005v м, (6) Формулы для определения у и х одинаковы, но следует помнить, что зазор у отсчитывается от оси колеса, а зазор х - от кузова. 3. Зазор безопасности D для каждой полосы движения при попутном движении или обгоне может быть определен по формуле 6 D=0,35+0,005v м, (7) В приведенных формулах скорость движения v выражается в километрах в час. В соответствии с установленными видами полос движения (см.рис.1) ширина каждой полосы движения может быть определена по формулам: для однополосной дороги полоса П1=с+2у=с+1,00+0,01 v м, (8) для двух полосной дороги с двухсторонним движением ширина полосы П2 ac ac xv 1,00 0,01vм 2 2 Ширина крайней полосы П3 при (9) четырех полосной дороге определяется по формуле П3 ac ac yD 0,85 0,01vм 2 2 (10) Ширина промежуточной полосы движения П4 при наличии на соседних полосах попутного движения П 4 a 2 D a 0,7 0,01vм И (11) наконец ширина промежуточной полосы П5 при наличии на одной соседней полосе попутного, а на другой полосе встречного движения определяется по формуле П 5 a D x a 0,85 0,01vм (12) При расчете ширины полосы необходимо учитывать состав движения и заданные скорости легкового и грузового движения. Расчет ширины полосы при смешанном составе движения надо вести в двух вариантах - на легковое и грузовое движение и принять большую ширину полосы. В соответствии с рекомендациями Строительных норм и правил дорога по заданной интенсивности движения может быть отнесена к 1 технической категории, с 4 полосами движения шириной каждая в 3,5 м, а ширина земляного полотна должна быть принята не менее 23,0 м. При строительстве дорог 1-категории земляное полотно устраивают с 7 разделительной полосой шириной не менее 3,0 м. Также допускается устройство и двух самостоятельных дорог для каждого направления движения. При высоких насыпях или глубоких выемках устройство разделительной полосы значительно увеличивает объем и стоимость земляных работ; поэтому окончательное решение принимается на основе технико-экономических расчетов. Решение данного задания выполняем в следующей последовательности: 1) определяем пропускную способность одной полосы для грузового и легкового движения; 2) устанавливаем необходимое количество и взаимное размещение полос движения; 3) определяем ширину проезжей части и земляного полотна: а) с разделительной полосой, б) без разделительной полосы, в) для двух самостоятельных дорог. Определение ширины проезжей части земляного полотна с разделительной полосой Расчет проезжей части производим для одного направления с двумя полосами движения для грузовых и легковых автомобилей. На рассматриваемой проезжей части должна разместиться одна полоса П3 для легкового движения при наличии разделительной полосы. Ширина полосы движения определяется по вышеприведенной формуле: П3 ac 0,85 0,01vм 2 (13) По таблице технических характеристик устанавливаем, что из заданных типов грузовых автомобилей небольшие габаритные размеры имеет автомобиль ЗИС-150 (а=2,39 м и с=1,74 м). Ширина полосы 8 П3 2,39 1,74 0,85 0,01 * 60 3,52 м 2 Аналогично определяем ширину полосы для легкового движения автомобилей ЗИС-110 при а=1,96 м и с = 1,60 м: П3 1,96 1,60 0,85 0,01 *120 3,83 м 2 Ширина проезжей части для одного направления движения равна общей ширине двух полос движения: dnp=3,52+3,83=7,35 м., или округленно 7,25 м. Полная ширина земляного полотна состоит из двух полос проезжей частей по 7,25 м, разделительной полосы шириной 3,50 м и двух обочин шириной по 3,0 м. В=2*7,25+3,50+2*З,00=24,00 м. Рис.2. Поперечный профиль дороги с разделительной полосой Без разделительной полосы Устройство разделительной полосы приводит к уширению земляного полотна на 3,5 м, что при высоких насыпях и глубоких выемках значительно удорожает земляные работы. Нужно сопоставить, что выгоднее устраивать общую проезжую часть для всех 4 полос движения без разделительной полосы, или проезжую часть с разделительной полосой. По схеме, приведенной на рис.1, устанавливаем, что ввиду изменившихся условий движения на проезжей части будут размещены полосы П3 П5 П5 и П3. причем по полосам П3 будет происходить грузовое движение, а по полосам П5 - легковое движение. Ширина полосы П3 определена выше и равна 3,52 ≈ 3,50 м. ширина полосы для легкового движения П5=а+0,85+0,01 v= 1,96+0,85+1,20=4,01 ≈ 4,00 м. Полная ширина четырехполосной проезжей части Во= 2x3,50+2x4,00=15,00 м что, на 0,5 м больше, чем при устройстве дороги с разделительной полосой. Это является 9 вполне закономерным, так как при наличии на соседней полосе встречного движения зазоры между автомобилями должны быть больше. Полная ширина земляного полотна В=15,0+2x3,0=21,0 м, т.е. земляное полотно получилось на 3,0 м уже по сравнению с первым вариантом (рис.3). Остается подсчитать, при каких условиях выгоднее общая проезжая часть, а при каких с разделительной полосой. Рис.3. Поперечный профиль дороги без разделительной полосы Занятие 3 Тема: ОЦЕНКА ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ДОРОГИ Пропускная способность одной полосы движения (количество автомобилей в час) при условии, что при движении должно быть обеспечено требование полной остановки автомобиля, определяется по формуле: 100 0 A L vt Kv 2 L l1 3.6 254 1 i (14,15) где: v - скорость движения автомобиля км/ч; L - расстояние между движущимися друг за другом автомобилями, где: t- продолжительность психологической реакции водителя, обычно принимаемая равной 1 сек.; Ккоэффициент эксплуатационных условий торможения, принимаемый среднем 1,4; φ1 - коэффициент продольного скольжения между колесом автомобиля и поверхностью дороги; i - продольный уклон дороги; при движении на подъем принимается знак плюс, а при движении на спуске -знак минус; l1 - зазор безопасности при препятствием, принимаемый 5-7 м. 10 остановке автомобиля перед При правильной эксплуатации дороги неблагоприятные условия, при которых коэффициент продольного скольжения значительно понижается, не должны допускаться, и поэтому в расчет вводится значение φ1=0,5. При расчете пропускной способности продольный уклон дороги обычно принимают равным нулю, т.е. рассматривается движение на горизонтальной площадке. В соответствии с изложенным формула для определения расстояния L получит окончательный вид: Определение количества и положения полос движения Находим минимальное расстояние между движущимися автомобилями: а) для грузового движения: б) для легкового движения: 120 120 2 Lл 5,00 197,3 м 3,6 90,7 Пропускная способность одной полосы: для грузового движения для легкового движения Оценка пропускной способности дороги Поскольку скорости движения на разных участках дорог неодинаковы из-за различия в элементах плана и продольного профиля, пропускная способность на их протяжении также различается. Особенно это различие проявляется на дорогах, построенных по старым техническим нормативам. 11 Для оценки пропускной способности принимают метод, основанный на использовании опытных коэффициентов, отражающих влияние ухудшения условий на изменение пропускной способности по сравнению с горизонтальным прямым участком. Поправочные коэффициенты были установлены д.т.н. В.В. Сильяновым по данным наблюдений за скоростями движения транспортных потоков на дорогах. Пропускная способность какого-либо участка дороги оценивается в приведенном количестве легковых автомобилей где Nmax-максимальная практическая пропускная способность; -частные коэффициенты снижения пропускной способности за счет влияния неблагоприятных условий. Значения частных коэффициентов снижения пропускной способности за счет влияния неблагоприятных дорожных условий равны: Таблица 4. Ширина полосы движения, м ... β1 Расстояние от кромки проезжей части до препятствия на обочине, м β2 Количество автопоездов в составе транспортного потока, % β3 (при 20% легковых и средних грузовых автомобилей) Продольный уклон, .% β4 (при длине подъема до 500 м и 10% автопоездов в составе транспортного потока) Расстояние видимости, м β5 . Радиус кривой в плане, м β6 Скорость, ограничиваемая знаками, и в населенных пунктах, км/ч β7 и β8 Доля автомобилей, поворачивающих налево, %, на пересечений в одном уровне при ширине проезжей части 7 м. 12 3,75 1,0 2,5 2,0 3,5 0,97 1,5 1,0 3,0 0,85 0,5 0 1,0 0,99 1 10 0,95 0,90 20 0,83 0,78 30 0,87 0,81 40 50 0,83 0,75 60 0,64 0,98 0,93 20 30 0,92 0,91 50 50-100 150-250 0,68 0,73 0,90 600 450-200 1,0 0,96 60 50 30 1,0 0 0,98 0,88 20 40 0,76 60 250-300 0,98 100 0,85 20 10 0,44 80 на пересечениях: - необорудованных - с островками -переходно-скоростными полосами Тип обочин 0,94 β9 Тип покрытия. . . . β10 Участки около автобусных площадок отдыха остановок β11 Наличие разметки β12…………………………………. 0,82 0,70 0,57 0,47 0,98 0,96 0,91 0,84 0,84 1,0 1,0 1,0 1,0 0,95 Укреплен С дерновым Грунтовы ные щебнем е покровом 0,99 0,95 0,90 С Гладкое Булыжная шерохова асфальто- ростовая той обработкой бетонное поверхнос или тной цементобетонное 1,0 0,87 0,42 и В стороне На от дороги уширении проезжей части 1,0 0,64 Осевая Дополнител ьная полоса на подъемы 1.02 1,30-1,50 Для оценки пропускной способности дороги и выявления участков, на которых в первую очередь возможно возникновение заторов строят линейные графики пропускной способности. Анализ этих графиков дает возможность разработать комплекс мер по повышению пропускной способности на отдельных участках, ограничивающих пропускную способность - устройство дополнительной полосы проезжей части на подъемах путей уширения земляного полотна и уширения покрытия, нанесение на покрытие разметки, установка знаков рекомендуемой скорости движения и т.п . 13 Рис.4. Номограмма для оценки пропускной способности трехполосных дорог с различными проектными решениями (по Д.Хамраеву): I - организация двухполосного движения; II организация - трехполосного движения; III - организация четырехполосного движения с реверсивной полосой; четырехполосную IV реконструкция - автомобильную трехполосной магистраль; KN - дороги в коэффициент неравномерности распределения интенсивности движения по направлениям; N - интенсивность движения транспортного потока в преобладающем направлении; р - доля легковых автомобилей в составе транспортного потока. График пропускной служит основой способности. выбора мероприятий Рекомендуется по повышению перепроектировать или реконструировать участок дороги, где z > 0,55. Линейные графики пропускной способности и коэффициента загрузки движением считают важнейшей характеристикой транспортно-эксплуатационного состояния дороги. Б.Б.Анохин рекомендует уравнение для оценки пропускной способности участка двухполосной дороги: где b - ширина проезжей части (от 6 до 10 м); i - продольный уклон (от 0 до 50 0/00); R - радиус кривой в плане (от 400 до 1000 м); Рл - количество легковых автомобилей в составе движения, доли ед. А.В.Бабков рекомендует уравнение для оценки пропускной способности большого мостового перехода (для одной полосы движения): 14 где Г - габарит моста, м (от Г7 до Г13); L - длина моста (от 100 до 500 м). В населенных пунктах сельского типа пропускная способность автомобильной дороги может быть оценена по формуле В.С.Адасинского: где L - длина населенного пункта (от 0,5 до 2,5 км); с - расстояние от кромки проезжей части до линии застройки (от 5 до 25 м); к1 - коэффициент, учитывающий влияние пешеходного перехода; к2 - коэффициент, учитывающий влияние стоянки у пункта обслуживания или магазинов. Для отдельных типов и элементов дорог составлены номограммы (рис.5.), также позволяющие дать оперативную оценку пропускной способности дороги после проведения мероприятия по совершенствованию организации движения или улучшению дорожных элементов. 15 Таблица 4 Интенсивность Рекомендуемая на въезде, схема авт./ч планировки (в часы пик) (рис.7) <350 I <0,2 0,2 -0,65 >0,65 350-500 II <0,2 0,2 -0,65 500-700 >0,65 <0,2 0,2 -0,65 III >700 >0,65 Поэтапное использовании повышение понятий Мероприятия по повышению пропускной способности Разметки проезжей части на въезде То же Устройство въезда по схеме II, а Разметка проезжей части на въезде Устройство въезда по схеме II, б, Установка над проезжей частью знака «Направление движения по полосам» на консольной опоре. Устройство въезда по схеме III.a Разметка на въезде; установка знака "Направление движения по полосам" над проезжей частью Устройство въезда по схеме III, б Пересечения в разных уровнях пропускной уровня удобства способности движения основано на дорогах на и коэффициентов загрузки дороги движением. В табл. 4 и на рис. 5 приведен пример возможных этапов повышения пропускной способности кольцевых пересечений в одном уровне, разработанных Б.К.Каюмовым. 16 Своевременность проведения мероприятий как во времени, так и по длине дороги, позволит поддерживать высокую пропускную способность и высокий уровень удобства движения, соответствующий возрастающей интенсивности. Это залог обеспечения высоких транспортных качеств автомобильных дорог. Занятие 4 Тема: РАСЧЕТ РАДИУСА КРИВЫХ В ПЛАНЕ ИЗ УСЛОВИЯ УСТОЙЧИВОСТИ АВТОМОБИЛЯ Минимальный радиус, обеспечивающий безопасное движение по кривой с расчетной скоростью при загрязненном покрытии без применения дополнительных мероприятий - виражей, переходных кривых уширений проезжей части, срезки откосов, определяется по формуле: где: v - скорость движения автомобиля, км/час; v=95 —; μ – коэффициент поперечной силы, принимаемый равным для неблагоприятных условий движения (при скользком покрытии) 0,10-0,07; i0 - поперечный уклон проезжей части на кривой. Для асфальтобетонного покрытия поперечный уклон io=2 %. После подставки и вычислений: С округлением в большую сторону принимаем R=1500 м. В исключительных случаях величина минимального радиуса может быть снижена за счет повышения значения коэффициента поперечной силы μ, и устройства виража iВ При μ<0,1 кривая пассажирами не ощущается М=0,2 - пассажиры испытывают неудобства М=0,3 - въезд с прямого участка ощущается как толчок, наклоняющий 17 пассажиров вбок М ≥ - автомобиль может опрокинуться. В основу расчета может быть положено значение μ =0,15-0,16, при котором обеспечивается устойчивость автомобиля против заноса для мокрой дороги при скоростях движения до 120 км/ч., но при этом понижаются удобство и экономичность пользования дорогой на участке кривой. Значение поперечного уклона на вираже iB обычно принимают: при R OT 2000 до 1000 м 2-3%; при R OT 1000 до 700 м 3-4%; при R от 700 до 600 м 4-5%; при R менее 600 м 6%. Принимая значение μ =0,15 и iB=0,06, получим величину минимального радиуса кривой в плане при устройстве виража: R 95 2 338 350 м 127 * (0,15 0,06) Определение величины радиуса кривой по условию устойчивости автомобиля против опрокидывания дает величину радиусов меньше, чем расчет устойчивости при заносе. Величина минимальной прямой вставки между обратными кривыми определяется: а) по условию получения достаточной длины вставки для отгона виража; б) с учетом размещения на вставке переходных кривых, длина которых исчисляется из условия постепенного нарастания центробежного ускорения. В первом случае L 2l 2 b iB H 2 i3 i3 где: L - длина прямой вставки между двумя обратными кривыми минимального радиуса; l - длина отгона виражи; Н - возвышение наружной кромки проезжей части; i3 - отклонение продольного уклона наружной кромки проезжей части от проектного уклона при отгоне виража; b - ширина 18 проезжей части; iB -поперечный уклон проезжей части на вираже. Для расчета принимаем b=7,0 м; iB=6%; i3=1%. Тогда L=2(7*0,06/0,01) = 84 с округлением - 90 м. Во втором случае где v - расчетная скорость движения, км/ч; J - нарастание центробежного ускорения при прохождения автомобиля по переходной кривой (от 0,5 до 1,0 м/с). Рис.6. Уширение на кривой радиуса R Практически возможно отклонение автомобиля от средней траектории движения, особенно при больших скоростях. Поэтому на кривых рекомендуют делать уширение полосы движения на величину где В - база автомобиля, м; R - радиус кривой, м; V - скорость движения, км/ч. При движении автопоездов определение величины необходимого уширения более сложно, так как зависит не только от длины баз автомобиля, прицепов, но также и от конструкции сцепов. Схема поворота различна для 19 поездов с сдельными, одноосными и двухосными прицепами. Для точного определения габаритов полосы, занимаемой автопоездом во время поворота, предложены графоаналитические и аналитические методы. При малых радиусах поворота (особенно на лесовозных дорогах) необходимое уширение определяется расчетами. Строительные нормы предусматривают следующие величины уширения проезжей части при R<700 м на все полосы проезжей части: Радиусы кривых, м 700-550 550-450 400-250 200-150 125-90 80-70 60 40 Величина уширения, м 0,4 0,5 0,60,80 1,1 1,25 1,4 1,8 Уширение делают за счет внутренней обочины. В тех случаях, когда остающаяся ширина обочины меньше 1 м, а в горных условиях меньше 0,5м, уширяют земляное полотно дороги. На горных дорогах автомобили с длинной базой не могут вписываться в проезжую часть при радиусах менее 30 м, в таких случаях уширение делают за счет внутренней и внешней обочин. Занятия 5-6 ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ НА КРИВЫХ В ПЛАНЕ Для обеспечения безопасности движения на кривых небольшого радиуса в плане (R<2000 м) предусматривается устройство переходных кривых и отгон виража. 5. ПЕРЕХОДНЫЕ КРИВЫЕ Для того чтобы избежать выхода автомобиля за пределы полосы движения и обеспечить постепенное нарастание центробежного ускорения, между прямой и началом круговой кривой вписывают кривую переменного радиуса, называемую переходной кривой. 20 Параметры нарастание переходной центробежного кривой подбирают ускорения не из условия, превосходило чтобы допускаемой величины при сохранении постоянной скорости поступательного движения. Такая кривая описывается математическим выражением: где р - радиус кривизны, меняющийся по длине кривой от р=∞ в начале кривой до p=R - величины радиуса круговой кривой; 1 - длина кривой от начала до точки с радиусом р; С- постоянная величина - параметр, характеризующий кривую. Для всех точек кривой pl=C - постоянная величина, подбираемая так, чтобы нарастание центробежного ускорения равнялось заданной величине. Рекомендует назначить параметр. С так, чтобы нарастание центробежного ускорения 1 находилось в пределах от 0,3 до 1 м/с3. Нормы проектирования исходят из рекомендации, чтобы 1=0,5 м/с3. Время проезда по переходной кривой где R - радиус в конечной точке переходной кривой, равный радиусу круговой кривой, при этом центробежное ускорение нарастает от нуля до v2 R Отсюда длина переходной кривой Такая кривая называется клотоидой и ее уравнение в прямоугольных координатах будет: 21 где C=RL - параметр; s - длина отрезка дуги. Так как ряд быстро сходящийся, при определении х и у обычно ограничиваются двумя первыми членами ряда. Для практической разбивки переходных кривых В.И.Ксеноходовым составлены таблицы значений х и у для разных С 13. При малых углах поворота Можно воспользоваться только двумя первыми членами, принимая длину дуги s=x. Кривая y x3 называется кубической параболой. 6C Рис.7. Элементы составной кривой АВ: AD и ЕВ - клотоиды; DE -круговая кривая радиуса R с центральным углом α-2β Схема кривой, состоящей из средней части DE круговой кривой радиуса R и двух переходных AD и ЕВ, соединяющие круговую кривую с прямыми, приведена на рис.7. Исходными для проектирования переходных 22 кривых являются: длина L, определяемая по уравнению (6); параметр С переходной кривой из уравнения C=RL; координата точки конца переходной кривой D определяется от начала кривой расстоянием хк по уравнению (4), а ордината ук по уравнению (5) для s=L. В таблицах В.И.Ксеноходова приведены вычисленнные значения этих величин для разных значений С. Длина круговой кривой определяется по таблицам для принятого R и центрального угла где - расстояние от вершины угла до начала или конца сложной кривой -новый тангенс Т1 - определяется по уравнению где t=xK-R sinβ; Тк- тангенс круговой кривой радиуса R для угла α Новая биссектриса где Бк - биссектриса круговой кривой радиуса R для угла а. При устройстве съездов и въездов на пересечениях автомобильных дорог переходные кривые используются для торможения автомобиля. В этом случае движение автомобиля происходит по кривой, называемой тормозной, вид которой близок к кривой, описываемой по уравнению vnp скорость автомобиля при входе на кривую, м/с; vKp - скорость, допускаемая на круговой кривой радиуса R, м/с; r - радиус кривизну в промежуточной точке на расстоянии l от начала кривой, м; L- полная длина 23 тормозной кривой, м. По этому уравнению для разных значений х определяют ординаты у. При проектировании магистральных дорог широко принимаются клотоидные кривые, как улучшающие плавность трассы и повышающие удобство движения. При этом возможно любое сокращение длины круговой кривой вплоть до нуля. В последнем случае кривая получает название биклотоиды. 6. ВИРАЖ Вираж состоит из трех частей (рис.8): средняя на круговой кривой малого радиуса с односкатным уклоном ie в сторону центра кривой и двух переходных частей от двухскатного профиля на прямой к односкатному в средней части. Эти переходные участки называются отгонами. Переход от двухскатного профиля к односкатному осуществляется путем подъема наружной кромки проезжей части, при этом вначале поперечный уклон наружной полосы проезжей части уменьшается до нуля, затем увеличивается до величины уклона внутренней полосы проезжей части в направлении к центру кривой. На последнем участке отгона общий односкатный уклон проезжей части i1 увеличивается до требуемого на вираже ie. Подъем наружной кромки проезжей части выполняют с постоянным дополнительным уклоном i2, величина которого определяется отношением величины подъема наружной кромки к длине отгона где b – ширина проезжей части. 24 Рис.8. Вираж на дороге с двускатной проезжей частью: А - отгон и переходная кривая; К - круговая кривая; В - ширина проезжей части; е - уширение. а) б) поперечники а - на отгоне L bi B ; О-нормальный в 5 м до начала отгона; l -в начале i2 отгона; 2-в расстоянии l/2 от начала отгона; 3-в расстоянии l bi1 от начала отгона; i2 4- в конце отгона - начало круговой кривой; б - совмещенные продольные профили на отгоне 2-2 внутренняя кромка; 3-3 ось дороги; 4-4 наружная кромка; 55наружная бровка. Однако величина i2 по рекомендации СниП П-Д.5-72 не должна превышать: на магистральных дорогах i2≤0,005; на дорогах III категории i2≤0,01. На горных дорогах в стесненных условиях, где длину отгона приходится ограничивать, допускают i2=0,02. На протяжении отгона форма поверхности проезжей части контролируется промежуточными поперечниками. Характерные из них: поперечники в начале отгона - двухскатный с поперечными уклонами i1, поперечник в конце отгона - односкатный с уклоном ie ; поперечник, где двухскатный уклон проезжей части переходит с односкатный с уклоном i1 25 (рис. 9,а). Этот поперечник находится на расстоянии от начала отгона: l bi1 i2 (38) На расстоянии от начала отгона 1/2 поперечный уклон наружной полосы проезжей части направлен в сторону центра кривой, на различие по величине. На последнем участке отгона на протяжении от I до L уклон проезжей части полностью односкатный, увеличивающейся от i1 до ie. Если ie и i1, длина этого участка равна нулю. Длина участка отгона обычно равна переходной кривой L. Если переходной кривой не предусмотрено, отгон делают на прямой до начала кривой и его длину назначают из условия L bi B i2 (39) принимая i2 по рекомендации СниП П-Д.5-72. Уклон обочин на всем протяжении виража делают одинаковым с уклоном прилегающей полосы проезжей части. Это облегчает разбивку уширения проезжей части на кривой, если оно требуется. При значительной длине отгона может быть необходимо разбить промежуточные поперечники на отгоне. Для облегчения их разбивки и контроля при производстве строительных работ строят продольные профили на отгоне по оси, кромкам проезжей части и бровкам дорожного полотна, подсчитывая отметки от проектной линии продольного профиля. При этом исходят из следующего: уровень внутренней кромки проезжей части при устройстве виража остается неизменным и ее отметки равны отметкам соответствующих точек продольного профиля плюс ai0 где а - ширина, i0 - уклон обочин; наружная кромка выше внутренней на li2, где l - расстояние от начала отгона, i2 приятный дополнительный уклон наружной кромки. Отметки оси проезжей части от начала отгона до l bi1 i2 выше x bi1 . На остальном протяжении отгона равны l i2 внутренней кромки на h' 26 полусумме отметок внутренней и наружной кромок. Отметки внутренней бровки на протяжении отгона l на ai1 меньше отметок постепенно увеличивается до aiB в конечной точке отгона. Отметка наружной бровки от равной ей отметки внутренней бровки в начале отгона увеличивается по линейному закону до величины выше отметки внутренней бровки на BiB. На всем протяжении односкатного уклона линии продольных профилей параллельны линии внутренней кромки. Поперечные профили по кромкам, бровкам и оси проезжей части в совмещенном виде приведены на рис.9, б. Занятие 7 Тема: ДИНАМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПО СЦЕПЛЕНИЮ Избыток силы тяги Ра над сопротивления воздуха Рв, отнесенный к единице, веса автомобиль G называется динамическим фактору автомобиля, т.е. Крутящий момент Мк, передаваемый трансмиссией от двигателя к ведущим колесам автомобиля, может быть представлен порой сил Ра с плечом RK (рис.1). Одна из них уравновешивается силой трения шины о поверхность дороги, вторая является силой, движущей автомобиль, и называется тяговой. Очевидно, величина где φ - коэффициент трения колеса о поверхность дороги; Gсц - вес (сцепной), приходящий на ведущие колеса. ается тяговой. Очевидно, величина где ф - коэффициент трения колеса о поверхность дороги; Gcu - вес (сцепной), приходящий на ведущие колеса. 27 Если это условие не выдержано, колесо проскальзывает (буксует) по поверхности дороги и поступательного движения не происходит. Сцепление колеса автомобиля с поверхностью дороги уменьшается при мокрой и грязной поверхности покрытия дороги. Рис.9. Тяговое усилие ведущих колес Ра, сопротивление трения Т Рис.10. Динамические характеристики автомобиля: пунктирная линия - по силе тяги; сплошная - по сцеплению; 1-φ=0,5; 2-φ=0,4; 3-φ=0,3; 4-φ=0,2; 5-φ=0,1, I-II-III передачи Многочисленные экспериментальные исследования показали, что на величину коэффициента сцепления большое влияние оказывает состояние поверхности дороги, а также состояние (износ) протектора шины. Сцепление колеса с покрытием взаимодействию материала обеспечивается протектора благодаря шины с механическому микронеровностями покрытия. Когда покрытие сухое и чистое, а протектор неизношенный сцепление хорошее. В процессе эксплуатации пыль и грязь заполняют впадины на поверхности покрытия, а влага действует как смазка, уменьшая 28 силу сцепления. При высоких скоростях движения шина не успевает деформироваться и зацепление уменьшается, что ведет к снижению сцепления. При расчетах принимают средние значения коэффициента φ по табл.5. Коэффициент сцепления шины с покрытием - важнейшая характеристика условия безопасности движения, так как от него зависит устойчивость автомобиля. Условия сцепления ведущих колес с дорогой определяются динамическими возможностями автомобилями, так как наибольшая сила тяги Ра ограничивается величиной Gсц φ, где Gсц — вес автомобиля, приходящийся на ведущие колеса. Состояние покрытия Сухое шероховатое Сухое гладкое Влажное чистое Значение φ 0,7 0,6 0,5 Состояние покрытия Мокрое Грязное, мокрое Оледенелое во время гололеда Таблица 6 Значение φ 0,4-0,3 0,2-0,3 0,1-0,05 В результате величина динамического фактора, определяемого по условиям сцепления будет равна где V - скорость движения км/час; F - лобовая площадь автомобиля м2; К коэффициент сопротивления воздуха; φ - коэффициент сцепления (см.табл.); Gсц — сцепной вес автомобиля; G — общий вес автомобиля. Таблица 7 Тип автомобиля Коэффициент сопротивления воздуха, Грузовой Автобус с кузовом вагонного типа Легковой Обтекаемый (гоночный) кг с м4 2 Площадь лобовой проекции 0,050-0,070 0,025-0, 050 3,0-7,0 4,5-7,0 0,015-0,030 0,010-0,015 1,4-2,6 1,0-1,5 29 Занятие 8 Тема: РАСЧЕТ ВИДИМОСТИ ИЗ УСЛОВИЯ ОБГОНА Для безопасности движения водителю должна быть обеспечена достаточная видимость дороги впереди автомобиля с тем, чтобы в случае необходимости он успел принять меры и избежать происшествия. Мешать движению может пешеход, предмет, лежащий на дороге, глубокая выбоина и т.п. Чтобы остановить автомобиль, пользуются тормозами. Длина пути торможения зависит от времени реакции водителя, времени, необходимого для приведения тормоза в действие и, собственно, тормозного пути. Для приведения в действие тормозов водителю требуется определенное время. За этот промежуток времени автомобиль пройдет путь, равный tv. Таким образом, для того чтобы водитель успел остановить автомобиль перед препятствием, ему нужно увидеть это препятствие на расстоянии не менее где Sm - тормозной путь, м, l - запас расстояния перед препятствием, включая расстояние от переднего бампера автомобиля до глаза водителя. Обычно принимают 10= 3 - 5 м.. При обгоне водитель выезжает на полосу встречного движения и в этом случае для остановки двух встречных автомобилей необходимо расстояние, вдвое больше при наибольшей скорости движения v м/с, с которой обычно осуществляется обгон автомобилей. В этом случае на дороге с двумя полосами движения наименьшее расстояние видимости должно быть L2=2vt + 2S + 2l0 (45) По техническим условиям в КР установлены нормы расстояния видимости в зависимости от категории дороги. Для определения длины пути, обеспечивающей возможность обгона, предложено много различных схем. Однако ни одна из наиболее простых 30 схем, предложенная проф. М.С.Замахаевым, приведена на рис.12. Путь обгона рассматривается как состоящий из Рис. 11. Расстояние видимости из условия обгона трех участков: начало - на расстоянии обгоняющего автомобиля от впереди идущего, равном разности тормозных путей обгоняющего и обгоняемого автомобиля: l 2 l1 S1 S 2 v1 k (v12 v12 ) 2 g (46) Затем задний автомобиль нагоняет впереди идущий. Это расстояние от начала обгона определится по разности скоростей идущих автомобилей v1 b v2 из равенства L1 l 2 v1 v1 v 2 (47) Чтобы выйти на свою полосу движения, обгоняющий автомобиль за время t2 должен пройти тот же путь, что и обгоняемый автомобиль за это время, и выйти вперед на расстояние тормозного пути второго автомобиля: Длина этого участка определится аналогично из уравнения К этому моменту встречный автомобиль, идущий со скоростью v3, за время обгона пройдет путь 31 Расстояние видимости встречного автомобиля для безопасности обгона будет: L0=L1+L2+L3 На дорогах магистрального типа расстояние видимости желательно обеспечить не менее 750 м. Список литературы 1. Дорожные условия и безопасность движения. М.: Транспорт, 1982. -286 с. 2. Васильев А.П. Состояние дорог и безопасность движения автомобилей в сложных погодных условиях. М.: Транспорт, 1976. -224 с. 3. Сильянов В.В. Транспортно-эксплуатационных качества автомобильных дорог. М.; Транспорт, 1984. -287 с. 4. Калужский Я.Д., Кисяков В.М., Бегма И.В. Повышение безопасности движения средствами дорожно-эксплуатационной службы. М.: Транспорт, 1971. -150 с. 5. Лукьянов В.В. Безопасность дорожного движения. М.: Транспорт, 1978. -247 с. 32 ДОРОЖНЫЕ УСЛОВИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ Методические указания к выполнению практических занятий для студентов дневной формы обучения специальности 552102.02 - Организация и безопасность движения Составители: Куттубек Исакович Исаков Людмила Николаевна Стасенко Алик Акынбекович Бейшеналиев Анаркул Кудайбердиевич Сурапов Редактор Н. В. Шумкина Подписано в печать 13.10.2005 г. Формат 60x84/16. Объем 1,8 уч.-изд.л., 2,13 п.л. Печать офсетная. Бумага газетная. Тираж 100. Заказ 720023, г.Бишкек, ул.Малдыбаева, 34б Кыргызский государственный университет строительства, транспорта и архитектуры 33
