Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Тема: «Транспортно-экспедиционные операции при отправке груза»

1. Основные понятия и определения

Транспортная развязка - соединение автомобильных дорог в разных уровнях со съездами для перехода автомобилей и других транспортных средств с одной дороги на другую. Транспортные развязки устраивают на автомобильных дорогах 1-й, 2-й, 3-й категорий.

В зависимости от взаимного расположения дорог транспортные развязки делятся на 3 группы: пересечения, примыкания, разветвления. По способу осуществления левоповоротного движения различают транспортные развязки, на которых оно совершается поворотом вправо (рис. 1, а), влево (рис. 1, б), влево и вправо (рис. 1, в).

Транспортные развязки повышают пропускную способность автомобильных дорог, безопасность, бесперебойность и скорость движения по сравнению с пересечениями в одном уровне.

Транспортные развязки проектируют на основе изучения транспортных потоков во всех направлениях с учётом ландшафта и свободной площади. При этом часто применяют моделирование транспортных развязок.

Расчётную скорость принимают 40-80 км/ч. Тип транспортных развязок выбирают в результате технико-экономического сравнения вариантов. Наибольшее применение в России и за рубежом получили пересечения по типу клеверного листа например, на Московской кольцевой дороге.

Развитие транспортных развязок связано с дальнейшим совершенствованием схем движения.

развязки бывают:

- Развязки типа А, соединительные дороги которых позволяют избегать всякого пересечения потоков движения.

- Развязки типа В, обеспечивающие отсутствие пересечения проезжих частей автомагистралей.

Развязки типа В, обеспечивают отсутствие пересечения проезжей (их) части (ей) скоростной дороги.

На пересечениях второстепенной важности, где по экономически соображениям устройство развязки нецелесообразно, предусматриваются пересечения на одном уровне или в разных уровнях, регулируемые по возможности с помощью светофоров.

Рис. 1. Схемы транспортных развязок.

2. Виды развязок

Виды светофорных развязок

Светофорная

Образуется путём пересечения под произвольным углом (обычно прямым) двух и более дорог. Термин «развязка» употребляют только при сложном светофорном цикле, наличии других дорог для поворотного движения или запрете следования в одном из направлений.

Преимущества

1. Простота светофорных циклов

2. Возможность выделить отдельный цикл для пешеходов

Недостатки

1. Проблема левого поворота при интенсивном движении на одной из дорог

2. При интенсивном движении время ожидания зелёного может достигать 10 минут (Например, ранее на Кудринской площади)

Светофорная с карманом для разворота и левого поворота

Такая развязка устраивается в случаях, когда на одной из улиц уже есть разделение потоков.

Преимущества

1. Простота светофорных циклов.

2. Используется имеющееся место на старом перекрёстке.

Недостатки

1. Перегруз дороги, на которой устроены «карманы», может создать «пробки». Например, в районе конечной станции «Профсоюзная» общественный транспорт после высадки не успевает сразу перестроиться в 3 ряда, что приводит к неразберихе

2. При левом повороте (а иногда и при развороте) необходимо стоять на минимум двух «красных» (для решения этой проблемы обычно разрешают правый поворот на красный).

3. Ухудшается положение пешеходов за счёт сокращения цикла или ликвидации фактически бессветофорного перехода. Такую развязку часто строят вместе с подземным переходом.

4. Необходимо убирать помехи для видимости пешеходов, либо создаётся опасность правого поворота

Круговая

Основана на том, что вместо перекрёстка строится круг, на который можно въезжать и съезжать в любом месте.

Преимущества

1. Количество светофорных циклов снижается до минимальных двух (на пешеходный переход и проезд машин), иногда светофоры упраздняются вообще

2. Нет проблемы левого поворота (при правостороннем движении)

3. Возможно ответвление и более четырёх дорог

Недостатки

1. Не может дать приоритет какой-либо (главной) дороге; применяется, как правило, на дорогах сходной загруженности.

2. Высокая аварийная опасность

3. Необходимость чётко учитывать потоки пешеходов

4. Требуется много лишнего места

5. Пропускная способность ограничена длиной окружности

6. Не более 3 полос движения

Светофорно-туннельная

Один из вариантов

На главной дороге для движения прямо строится туннель (или эстакада), для остальных сохраняется светофорное движение

Преимущества

1. Позволяет выделить преобладающий поток без ущерба для второстепенной дороги

2. Практически нет препятствий для движения общественного транспорта

3. Зачастую можно сделать верхнюю зону преимущественно пешеходной (пример - Триумфальная площадь в Москве)

Недостатки

1. Необходимо преобладание одного из потоков над другим. Если потоки сравниваются, то становится невозможным движение общественного транспорта через светофорную зону (пример - на Мосфильмовской улице), при росте потока может закупориться и тоннель

2. Необходимо большее расстояние перед следующим перекрёстком по сравнению со светофорной

Виды бессветофорных развязок для двух пересекающихся шоссе

Клеверообразная

Типичная

Преимущества

1. Требуется не так много места (по сравнению с другими видами многоуровневых развязок).

2. Возможен разворот в базовой конфигурации, хотя и затруднителен.

3. Строительство с минимальными проблемами: сначала строятся дороги для правого поворота, затем прямое пересечение закрывается на период строительство моста, после чего достраивается «клевер». Требуется сооружение только одного моста.

Недостатки

1. Левый поворот на 270 градусов.

2. Въезд расположен перед выездом, что само по себе может создать заторы и аварийные ситуации (особенно если под мостом располагаются остановки общественного транспорта).

3. Трудности для пешеходов - чтобы пересечь развязку, требуется пройти большое расстояние и при этом пересечь как минимум две боковых дороги.

4. На практике по «листьям клевера» возможна скорость не более 40 км/ч (по остальным дорогам - выше).

Parclo (Неполного развёртывания)

Или частичная клеверообразная. Наиболее ярким примером являются у метро «Кунцевская» или при въезде в Реутов.

Преимущества

1. Больше скорость, чем на типичной клеверообразной за счёт более длинных полос

2. Дешевле за счёт строительства меньшей длины мостов

3. Задействованы все направления

4. Часто проектируется именно под преобладание левого поворота

Недостатки

1. Выделяется только часть полос для съезда / выезда. Выделить все полосы невозможно.

2. Разворот невозможен в принципе.

Клеверообразная трёхуровневая

Преимущества

1. Лишена типичных недостатков клеверообразной за счёт наличия левых поворотов

2. Возможен разворот в базовой конфигурации, хотя и затруднителен

Недостатки

1. Сложность развязки (три этажа)

2. Вблизи не должно быть зданий

3. Нельзя нарастить на пересечении более четырёх дорог

Накопительная

Самый простой вариант накопительной четырёхуровневой

Развязка, при которой часть полос выделяется из одной дороги и вливаются в состав другой дороги в том же количестве.

Простейшая версия на ромбообразных дорогах, отходящих вправо, от которых отходят дороги для левого поворота, пролегающие непосредственно у центра. Может иметь и более сложную конструкцию. Сложные развязки часто называют «Спагетти»

Преимущества

1. Нет враждебных потоков, формирование потока происходит перед развязкой

2. Выезд расположен перед въездом

3. Можно использовать при любых пересечениях любого количества дорог, известны и 6-ти уровневые

4. Возможность выделять дороги для поворота на большем расстоянии по сравнению с клеверообразными.

Недостатки

1. Сложная конструкция, высокая стоимость сооружения

2. Необходимы дополнительные дороги для разворот

Клеверообразная накопительная

перевозка груз транспортный средство

Двухуровневая клеверообразная накопительная развязка

В конце 1960-х за рубежом клеверообразные накопительные развязки стали преобладать перед классическими клеверообразными.

При такой конструкции развязки, съезды стали длиннее, соответственно увеличился радиус поворота, что позволяет повысить скорость передвижения по ней. В некоторых случаях для удлинения коротких петлевых съездов используют третий уровень развязки.

Преимущества

1. Более дешевая по сравнению с накопительной развязкой, используется только 2 уровня для 2-х шоссе

2. Выезд расположен перед въездом

3. Количественно снижается необходимость перестроения потоков перед выездами с шоссе

4. Высокая пропускная способность развязки

Недостатки

1. Необходимы дополнительные дороги для разворота

2. Необходимо сооружение 7-ми мостов

Турбинная развязка

Двухуровневая турбинная развязка

Другая альтернатива четырех уровневой накопительной развязки - это турбинная развязка (также ее называют «завихрением»). Обычно турбинной развязке требуется меньше (обычно два или три) уровня, съезды развязки по спирали сходятся к ее центру. Особенностью развязки являются съезды с большим радиусом поворота, позволяя повысить пропускную способность развязки в целом.

Преимущества

1. Высокая пропускная способность

2. Выезд расположен перед въездом

3. Количественно снижается необходимость перестроения потоков перед выездами с шоссе

Недостатки

1. Требует много места для строительства

2. Требует сооружения 11 мостов

3. Резкие перепады высот на эстакадах съездов

Развязка типа лопасть мельницы

Типа лопасть мельницы

Перекрестная типа лопасть мельницы

Еще одной альтернативой четырехуровневой накопительной развязке являются развязки типа лопасть мельницы.

Она является одним из вариантов турбинной развязки. Отличительной особенностью таких развязок является необходимость всего в 2-х уровнях и строительство всего 5-ти мостов.

При этом, в варианте перекрестной развязки типа лопасть мельницы, пропускная способность развязки увеличивается за счет перекрещивания потоков шоссе (в случае правостороннего движения на развязке оно становится левосторонним). Кроме того в ней становятся более понятными с точки зрения участника движения повороты, они более ясно выделены.

Развязка получила название на характерные съезды схожие с лопастями ветряной мельницы.

Преимущества

1. Высокая пропускная способность

2. Выезд расположен перед въездом

3. Требует сооружения всего 5-ти мостов

4. Возможность организации разворотов для перекрестной развязки типа лопасть мельницы

Недостатки

1. Повороты имеют меньший радиус по сравнению с турбинной и накопительной развязкой.

2. Пересечения и примыкания автомобильных дорог

Общие положения и требования по проектированию пересечений и примыканий в одном уровне

Обязательными элементами автомобильных дорог являются пересечения и примыкания в одном и разных уровнях.

Основной особенностью пересечений и примыканий автомобильных дорог в одном уровне является наличие в их пределах значительного числа конфликтных точек, образуемых разветвлением, слиянием и пересечением транспортных потоков разных направлений. Сосредоточение большого числа конфликтных точек на относительно небольшой площади пересечений и примыканий в одном уровне (особенно нерегулируемых) резко повышает вероятность дорожно-транспортных происшествий (ДТП).

Общее количество конфликтных точек заметно возрастает с увеличением числа полос движения в каждом из направлений. Поэтому планировочные решения пересечений и примыканий должны быть такими, при которых общее число конфликтных точек было бы сведено к возможному минимуму. Радикальным решением по улучшению условий и безопасности движения на пересечениях является строительство развязок движения в разных уровнях. Однако такие решения оказываются, как правило, целесообразными и экономически оправданными на пересечениях автомобильных дорог высоких категорий. В остальных случаях для сокращения числа конфликтных точек предусматривают канализированные пересечения в одном уровне посредством введения островков безопасности для разделения транспортных потоков по направлениям (рис. 18.1).

Рис. 18.1. решение в плане пересечения в одном уровне дорог III и IV-V категорий:

а - план пересечения; б - переходно-скоростная полоса

При разработке проекта узла пересечения дорог планировочное решение принимают в зависимости от перспектив развития пересекающихся дорог. При этом учитывают следующие факторы: пространственное положение узла пересечения, его нахождение в системе дорожно-транспортной сети, согласованность с другими типами развязок и организацией движения, его видимость, наглядность и понятность водителю. Поэтому при размещении и устройстве пересечений и примыканий на вновь проектируемых и реконструируемых дорогах руководствуются следующими требованиями, направленными в первую очередь на повышение безопасности движения.

1. По трассе проектируемой дороги устанавливают возможные места пересечений, изучают их необходимость и целесообразность, по возможности ограничиваются минимальным их количеством, максимально используя параллельные и внутрихозяйственные дороги. В соответствии со СНиП 2.05.02-85 расстояние между пересечениями должно быть, как правило, не менее 2 км.

2. В соответствии с категорией проектируемой дороги устанавливают по согласованию с ГИБДД главную и второстепенную дороги, предопределяя расстановку указателей и знаков.

3. По трассе проектируемой дороги предусматривают на примыканиях и пресечениях с другими дорогами по возможности однотипные планировочные решения.

4. При проектировании плана и продольного профиля автомобильной дороги на пересечениях стремятся обеспечить максимальную глубину видимости и наглядность узлов пересечений. Для этого предусматривают: углы пересечений близкие к 90°; расположение пересечений в плане на прямолинейных участках, в профиле - на вогнутых вертикальных кривых и продольных уклонах не более 20 ‰, что требует в ряде случаев изменения продольного профиля второстепенной дороги; пересечение второстепенной дороги в пониженном месте; устранение препятствий из зоны - видимости. При невозможности обеспечения непосредственной видимости пересекаемой дороги в пределах пересечения конструктивно-планировочными решениями обеспечивают зрительное представление о направлении дороги (посадки деревьев, разрывы в притрассовых лесопосадках и т.д.).

5. В пределах пересечений не допускают использования предельных значений продольных и поперечных уклонов, кривых в плане и продольном профиле минимальных радиусов.

Продольный профиль второстепенной дороги должен быть подчинен поперечному уклону проезжей части главной дороги. Возможные решения проектной линии продольного профиля второстепенной дороги показаны на рис. 18.2. При больших продольных уклонах на второстепенной дороге можно отказаться от сопряжения проезжей части главной дороги вертикальной кривой с заданным уклоном и допускать прямое примыкание второстепенной дороги с уклоном, благоприятствующим снижению объемов земляных работ, если разность уклонов в точках сопряжения на превышает 40 ‰ (см. рис. 18.2. б, в). Минимальные радиусы вертикальных кривых для таких решений рекомендуется принимать: для выпуклых кривых 500 м, для вогнутых - 200 м. Однако во всех случаях требуется проверка на условие обеспечения видимости.

Рис. 18.2. решения проектной линии продольного профиля второстепенной дороги на ее пересечении с главной дорогой: а - второстепенная дорога сопрягается вертикальной кривой с проезжей частью главной дороги: продольный уклон дороги примыкания равен вместе сопряжения поперечному уклону главной дороги, в некоторых случаях возможен большой объем земляных работ; б - второстепенная дорога сопрягается прямолинейным участком с проезжей частью главной дороги: продольный уклон участка дороги примыкания направлен в сторону, противоположную поперечному уклону главной дороги, решение способствует снижению объемов земляных работ; в-второстепенная дорога сопрягается вертикальной кривой с проезжей частью главной дороги, профильный уклон дороги примыкания равен нулю, решение способствует снижению объемов земляных работ;

1 - проезжая часть главной дороги; 2 - продольный профиль земли; 3 - проектная линия продольного профиля второстепенной дороги

Пересечение считают удобным для движения при условии, если при совершении поворотных маневров большегрузными автомобилями и автопоездами не возникает затруднений. Для этих целей минимальные радиусы закруглений следует назначать не менее 30 м. Для исключения неправильных действий водителей в пределах пересечения оно должно быть предельно понятным водителю.

Расстановку дорожных знаков и указателей на пересечениях производят в соответствии с действующими ГОСТами и правилами.

3. Классификация пересечений автомобильных дорог в разных уровнях и требования к ним

Пересечения и примыкания автомобильных дорог в разных уровнях являются наиболее сложными узлами автомагистралей как с точки зрения проектирования, так и с точки зрения их строительства и последующей эксплуатации. Стоимость развязок движения в разных уровнях весьма высока. В связи с этим вопрос создания современной технологии и методов проектирования пересечений и примыканий автомобильных дорог в разных уровнях является весьма актуальным. Реализация современной технологии и методов проектирования развязок движения в разных уровнях на базе использования мошной компьютерной техники, оборудованной необходимыми периферийными устройствами, позволяет получать наилучшие проектные решения при минимальных затратах средств и времени на проектирование.

Согласно действующим нормам на проектирование необходимость строительства пересечений и примыканий автомобильных дорог в разных уровнях предусматривают в следующих случаях:

при пересечениях автомобильных дорог I категории с дорогами остальных категорий;

при пересечениях дорог II категории с дорогами II и III категорий;

при пересечениях и примыканиях дорог III категории между собой при суммарной расчетной интенсивности движения для обеих дорог более 8000 привиденных ед./сут.

Действующими нормативными документами к проектированию пересечений автомобильных дорог предъявляются следующие требования:

развязки движения в разных уровнях на автомобильных дорогах I-II категорий проектируют таким образом, чтобы были исключены пересечения левоповоротного движения в одном уровне с транспортными потоками основных направлений;

пересечения и примыкания на дорогах I-II категорий предусматривают не чаще, чем через 5 км, а на дорогах III категории - не чаще, чем через 2 км;

элементы ответвлений и примыканий в целях обеспечения комфортабельных и безопасных условий движения разветвляющихся и сливающихся транспортных потоков, а также в целях сокращения площадей, занимаемых транспортным узлом земель, проектируют, исходя из условия движения автомобилей с переменной скоростью. При этом, минимальные радиусы кривых на правоповоротных съездах с дорог I-II категорий назначают, исходя из обеспечения скорости не менее 80 км/ч, а с дорог III категории - не менее 60 км/ч. Минимальные радиусы на левоповоротных съездах с дорог I и II категорий назначают, исходя из обеспечения скорости 50 км/ч и с дорог III категории не менее 40 км/ч;

съезды с дорог I-III категорий и въезды на них осуществляют с устройством переходно-скоостных полос;

ширину проезжей части на всем протяжении левоповоротных съездов принимают 5,5 м, а на правоповоротных 5,0 м. Ширина обочин с внутренней стороны закруглений на съездах должна быть не менее 1,5 м, а с внешней стороны - 3,0 м;

продольные уклоны на соединительных рампах развязок принимают не более 40 ‰. Радиусы вертикальных кривых в продольном профиле назначают в зависимости от расчетной скорости на съездах.

Необходимость строительства развязок движения в разных уровнях определяется требованиями обеспечения непрерывного, безопасного и комфортабельного движения транспортных потоков с высокими скоростями, что может быть достигнуто исключением пересечений транспортных потоков в одном уровне. В отечественной практике проектирования автомагистралей получили распространение в основном транспортные пересечения в двух и значительно реже в трех и четырех уровнях. Наиболее часто устраивают развязки движения в двух уровнях, как наиболее дешевые и в большинстве случаев радикально решающие проблему непрерывного и безопасного движения транспортных потоков на пересечениях и примыканиях автомобильных дорог.

Многообразие местных условий на пересечениях и примыканиях (особенности плана и профиля пересекающихся автомобильных дорог, углы пересечений или примыканий, ситуационные особенности места пересечения, категории пересекающихся дорог и распределение перспективной интенсивности движения по направлениям, топографические, инженерно-геологические, гидрогеологические условия и т.д.) предопределило большое разнообразие возможных типов узлов примыканий и пересечений дорог в разных уровнях. В настоящее время известно около 200 схем развязок в разных уровнях.

Узлы пересечений и примыканий автомобильных дорог в разных уровнях по начертанию в плане и способам организации движения на них можно разделить на следующие группы:

клеверообразные (рис. 18.3);

кольцевые (рис. 18.4);

петлеобразные (рис. 18.5);

крестообразные (рис. 18.6);

ромбовидные (рис. 18.7);

сложные пересечения с полупрямыми и прямыми (директивно-направленными) левоповоротными съездами (рис. 18.8);

примыкания (рис. 18.9).

Рис. 18.3. Схема клеверообразных транспортных пересечений в двух уровнях:

а - полный клеверный лист; б - обжатый клеверный лист; в, г, д, е, ж - неполный клеверный лист



Рис. 18.4. Схемы кольцевых транспортных пересечений в двух уровнях:

а - турбинный тип; б - распределительное кольцо с пятью путепроводами; в-распределительное кольцо с тремя путепроводами; г - распределительное кольцо с двумя путепроводами.

Рис. 18.5. Схемы петлеобразных транспортных пересечений в двух уровнях:

а - двойная петля; б - улучшенная двойная петля

Рис. 18.6. Схема крестообразных транспортных пересечений в двух уровнях:

а - пересечение с пятью путепроводами типа «крест»; б - пересечение с отнесенными левыми поворотами

Рис. 18.7. Ромбовидные транспортные пересечения в разных уровнях:

а - с прямыми левыми поворотами; б, в-с полупрямыми левыми поворотами; г - в четырех уровнях

Рис. 18.8. Схемы сложных транспортных пересечений в двух уровнях:

а - с одним полупрямым левоповоротным съездом; б, в-с одним прямым левоповоротным съездом; г - с двумя полупрямыми левоповоротными съездами

Рис. 18.9. Схемы транспортных примыканий в двух уровнях:

а, б - полное примыкание типа «труба»; в-полное примыкание с двумя полупрямыми левоповоротными съездами; г, д, е - неполные примыкания

В практике отечественного проектирования наибольшее распространение получили клеверообразные пересечения автомобильных дорог в разных уровнях. При этом различают развязки типа «полный клеверный лист», обеспечивающий полную развязку движения по всем направлениям (см. рис. 18.3, а), «обжатый клеверный лист», устраиваемый в стесненных условиях городской застройки (см. рис. 18.3, б) и «неполный клеверный лист», допускающий пересечения в одном уровне левоповоротных транспортных потоков на второстепенных направлениях (см. рис. 18.3, в, г, д, е, ж).

К достоинствам клеверообразных пересечений относят: обеспечение развязки движения транспортных потоков по всем, либо по основным направлениям при двух пересекающихся магистралях; обеспечение безопасности движения; сравнительно невысокая стоимость строительства одного путепровода и соединительных рамп.

Однако клеверообразным узлам пересечений автомобильных дорог присуши и некоторые недостатки, ограничивающие сферу их применения: большая площадь, занимаемая развязкой; значительные перепробеги для левоповоротных транспортных потоков и потоков, осуществляющих разворот; необходимость дополнительных мероприятий для обеспечения безопасного движения пешеходов.

Кольцевые пересечения автомобильных дорог (см. рис. 18.4) характеризуются наибольшей простотой организации движения, однако требуют строительства от двух до пяти путепроводов, а также большой площади отчуждения земель.

Петлеобразные пересечения, например, «двойная петля» (рис. 18.5, а) или «улучшенная двойная петля» (рис. 18.5, б), устраивают при пересечении автомагистралей или магистральных улиц с дорогами второстепенного значения. К недостаткам этого типа пересечений, помимо необходимости строительства двух путепроводов, следует отнести также недостаточное обеспечение безопасных условий движения, так как транспортный поток с главной магистрали вливается в потоки второстепенного направления не с правой, а с левой стороны.

В стесненных условиях городской застройки применяют крестообразные пересечения в разных уровнях, например, по типу «крест» (рис. 18.6, а), пересечение в двух уровнях с отнесенными левыми поворотами (рис, 18.6, б) и т.д. Пересечения типа «крест» с пятью путепроводами применяют в стесненных условиях при пересечении равнозначных магистралей с мощными транспортными потоками. Кроме минимальной площади занимаемых земель такой тип пересечения характеризуется минимальными перепробегами для лево- и правоповоротного движения, однако требует сооружения пяти путепроводов (правда, меньшей ширины, чем для развязки типа «клеверный лист») и исключает возможность разворота в пределах транспортного узла. Пересечение в двух уровнях с отнесенными левыми поворотами нередко применяют в условиях сложившейся городской застройки на главных магистралях с небольшими размерами левоповоротного движения.

Ромбовидные развязки (см. рис. 18.7) устраивают на пересечениях равнозначных магистралей со значительными размерами движения по всем направлениям. Занимая умеренную площадь, такие развязки практически исключают перепробеги для лево- и правоповоротных транспортных потоков, однако необходимость строительства большого числа путепроводов определяет весьма их высокую стоимость.

Сложные пересечения с полупрямыми и прямыми левоповоротными съездами устраивают на пересекающихся автомагистралях при наличии одного (см. рис. 18.8, а, б, в) или нескольких (см. рис. 18.8, г) мощных левоповоротных транспортных потоков, когда строительство обычного съезда (см. рис. 18.3, а) предопределяет неоправданные потери, связанные с перепробегом автомобилей. Сокращение или исключение перепробегов достигается путем устройства соответственно полупрямых, либо прямых левоповоротных съездов, что предопределяет заметное увеличение строительной стоимости транспортной развязки в связи с необходимостью строительства двух дополнительных путепроводов.

Примыкания автомобильных дорог в разных уровнях различают полные (см. рис. 18.9, а, б, в), обеспечивающие развязку движения по всем направлениям, и неполные, имеющие зоны пересечения транспортных потоков в одном уровне (см. рис. 18.9, г, д) или зоны переплетения (рис. 18.9, е). В практике отечественного проектирования автомобильных дорог наибольшее распространение получили примыкания в разных уровнях типа «труба» (см. рис. 18.9, а, б). Этот тип примыкания обеспечивает развязку движения во всех направлениях при отчуждении сравнительно небольшой площади земель и невысокой строительной стоимости. Однако примыкание типа «труба» имеет существенный недостаток - не обеспечивает возможность разворота.

4. Элементы пересечений автомобильных дорог в разных уровнях

Любое пересечение автомобильных дорог сколь угодно сложного очертания в плане может быть представлено сочетанием весьма ограниченного числа геометрических элементов (рис. 18.10), классификация которых предложена В.А. Федотовым.

Рис. 18.10. Геометрические элементы пересечений автомобильных дорог в разных уровнях:

ПСП - переходно-скоростная полоса; ПК - переходная кривая; КЛ - клотоида; КК - круговая кривая; П - прямая

Переходно-скоростная полоса (ПСП). Элементы пересечений рассчитывают на меньшие скорости движения автомобилей (см. разд. 18.1), чем на пересекающихся дорогах. Для осуществления безопасного въезда автомобилей на пересечение, а также для выезда с пересечения на дорогу устраивают дополнительную полосу, называемую переходно-скоростной, на длине которой осуществляется торможение автомобилей до безопасной скорости въезда на пересечение либо ускорение автомобилей до скорости транспортного потока на дороге. Длину переходно-скоростных полос определяют из условия торможения (или разгона) от скорости V1 на автомагистрали до скорости V2 входа на пересечение:

где

V1, V2 - скорости на автомагистрали и на входе на пересечение соответственно, км/ч;

а - ускорение автомобилей, принимаемое в пределах 0,8 - 1,2 м/с2 при разгоне и 1,75 - 2,5 м/с2 при торможении.

Согласно действующим Строительным нормам и правилам длину переходно-скоростных полос полной ширины (при 0-м продольном уклоне) принимают:

на дорогах I и II категорий для разгона - 180 м; для торможения - 100 м; отгон уширения - 80 м;

на дорогах III и IV категорий для разгона - 130 м; для торможения - 75 м; отгон уширения - 60 м.

Переходная кривая (ПК). Для обеспечения плавного перехода автомобиля от прямого участка переходно-скоростной полосы (R = Ґ) к участку соединительной рампы с максимальной кривизной (R = Rк) и, наоборот, из условия постепенного изменения центробежного ускорения применяют переходные кривые. В отличие от закруглений перегонных участков автомагистралей, где в качестве переходных кривых, как правило, используют клотоиду, характеризуемую линейным законом изменения кривизны и нарастания центробежного ускорения и отвечающую условиям движения по ней автомобилей с постоянной (расчетной) скоростью, на участках ответвлений и примыканий развязок движения в разных уровнях применяют особые типы переходных кривых, законы изменения кривизны которых наилучшим образом отвечают условиям движения автомобилей с переменной скоростью. Эти типы переходных кривых будут подробно рассмотрены в следующей главе.

Клотоида (КЛ) также находит применение при проектировании соединительных рамп транспортных развязок, главным образом, правоповоротных и директивно-направленных.

Круговая кривая (КК). Участки соединительных рамп с максимальной кривизной описывают в плане по круговым кривым. При этом автомобили в пределах этих участков движутся с минимальной постоянной скоростью.

Прямая (П). Как и при проектировании плана автомагистралей, при трассировании правоповоротных и директивно-направленных соединительных рамп прямую также нередко используют как самостоятельный элемент трассы. При этом прямая сопрягается со смежными круговыми кривыми обычно посредством клотоид.

Наиболее сложными и ответственными местами развязок движения в разных уровнях являются зоны ответвлений и примыканий право и левоповоротных соединительных рамп между пересекающимися автомагистралями (рис. 18.11). Конструктивные решения участков ответвлений и примыканий во многом определяют безопасность движения, пропускную способность и генеральные размеры всей развязки в целом.

5. Элементы пересечений на ответвлениях и примыканиях

ЗТР - зона транспортной развязки; ЗО - зона ответвления; УО - участок ответвления; ЗП - зона примыкания; УП - участок примыкания; РП - разделительная полоса; ОУ - отгон уширения; Р - участок разделения кромок и бровок

Зона транспортной развязки (ЗТР) определяется положением створов начала отгона уширения.

Зона ответвления (ЗО) - участок на съезде с автомагистрали от створа начала отгона уширения переходно-скоростной полосы до створа конца разделения кромок проезжих частей.

Зона примыкания (ЗП) - участок на въезде на автомагистраль от створа конца разделения кромок до створа начала отгона уширения переходно-скоростной полосы.

Участок ответвления (УО) - участок на съезде с автомагистрали от створа начала отгона уширения переходно-скоростной полосы до створа начала разделения кромок.

Участок примыкания (УП) - участок на въезде на автомагистраль от створа начала разделения кромок до створа начала отгона уширения переходно-скоростной полосы.

Отгон уширения (ОУ) - участок перехода от неуширенной проезжей части автомагистрали до начала переходно-скоростной полосы полной ширины.

Участок разделения кромок и бровок (Р) - участки съездов и въездов, в пределах которых осуществляется разделение кромок и бровок автомагистрали и соединительной рампы.

Планировочные решения развязок движения в разных уровнях включают определенный набор соединительных рамп между пересекающимися автомобильными дорогами. По В.А. Федотову, в зависимости от вида осуществляемых маневров и характера очертания в плане различают следующие виды соединительных рамп (рис. 18.12):

для движения при смене направлений направо - правоповоротные рампы (ППР);

для движения при смене направлений налево - Петлеобразные рампы (ПЕР), правосторонние рампы (ПСР), левосторонние рампы (ЛСР), право-левосторонние рампы (ПЛСР), лево-правосторонние рампы (ЛПСР), кольцевые рампы (КР).

Использование перечисленных типов соединительных рамп дает возможность построения практически любой развязки. Например, применение четырех рамп типа ППР и четырех рамп типа ПЕР приводит к классической схеме «клеверного листа» и т.д.

6. Задачи, решаемые при проектировании развязок движения в разных уровнях

Несмотря на известную общность задач, решаемых при проектировании развязок движения в разных уровнях и автомобильных дорог, проектирование развязок имеет ряд специфических особенностей. Так, например, если автомобильная дорога является линейным сооружением, то развязки движения размещаются на площадях, размеры которых могут достигать 50 га и более. Многообразие схем развязок, вариантный выбор планировочных и конструктивных решений с учетом местных условий и пространственной геометрии пересекающихся дорог при наличии комплекса ограничений в элементах плана и продольного профиля приводят к решению задач, не свойственных для автомобильной дороги как таковой.



Рис. 18.12. Соединительные рампы сложных транспортных развязок

В последние годы получили большое развитее как в России, так и за рубежом технология и методы автоматизированного проектирования развязок движения в разных уровнях. Этому обстоятельству во многом способствовало, с одной стороны, внедрение вычислительной техники в практику проектирования и, с другой, изучение режимов движения автомобилей на существующих транспортных развязках, позволяющее устанавливать особенности функционирования сложных участков развязок и делать выводы в части необходимости изменения тех или иных параметров и даже принципов решения отдельных задач.

Несмотря на многочисленные выполненные за истекшие полстолетия исследования вопросов повышения надежности функционирования элементов развязок, инженерные расчеты при сложившейся традиционной технологии проектирования выполняют обособленно, без пространственной взаимоувязки элементов и контроля за проявлением физических показателей движения, во многом определяющих уровни удобства и безопасности движения и пропускную способность пересечений и примыканий. Общая картина развязок движения в разных уровнях в их пространственном воплощении намного сложнее схематизированных представлений элементов в отдельных плоскостях. Математическое описание взаимодействия геометрии соединительных рамп с сопрягаемыми участками пересекающихся автомагистралей в трехмерном пространстве с одновременным контролем за изменением физических параметров движения (продольные скорости движения и ускорения, степень изменения центробежного ускорения с постоянной и переменной скоростью, изменение угловой скорости поворота автомобиля вокруг продольной оси при движении на вираже и т.д.) приводит к комплексному проектированию, практическая реализация которого возможна лишь при использовании современной компьютерной техники.

Проектирование развязок движения в разных уровнях представляет собой чрезвычайно многодельный процесс (разработка одного проекта пересечения занимает до 5 месяцев), что в рамках традиционной технологии практически исключает вариантный поиск оптимального решения. В связи с этим использование компьютерной техники в расчетах целесообразно на всех стадиях проектирования. Применение компьютеров при проектировании развязок движения в разных уровнях обеспечивает экономический эффект, который выражается в следующем:

снижение сроков, трудоемкости и стоимости проектирования. Использование современных компьютеров, оснащенных быстродействующими и высокоточными графопостроителями планшетного типа и мониторами, позволяет автоматизировать трудоемкие процессы расчета элементов транспортных развязок при решении их в комплексной постановке, подсчет объемов работ, транспортно-эксплуатационных расходов, а также расчеты, выполняемые при технико-экономическом сравнении вариантов планировочных и конструктивных решений, автоматизировать процесс получения проектно-сметной документации в виде готовых чертежей, таблиц, смет и т.д.;

снижении сметной стоимости строительства развязок движения в разных уровнях до 10% и более. Развязки в разных уровнях весьма дорогостоящие сооружения, и вопрос возможного снижения их строительной стоимости является весьма актуальным. Возможность проработки при автоматизированном проектировании в сжатые сроки большого числа вариантов планировочных и конструктивных решений позволяет выбрать лучший из них в отношении капиталоемкости строительства;

повышении качества проектных решений. Анализ в режиме диалога с компьютером вариантов решения развязок движения позволяет выбирать решения, обеспечивающие необходимую пропускную способность пересечения, наилучшие уровни удобства и безопасности движения, минимальные транспортно-эксплуатационные затраты и т.д.;

исключении ошибок при проектировании. В ходе эскизной проработки развязок движения в разных уровнях на ранних стадиях проектирования в случае использования традиционной технологии (без пространственной взаимоувязки элементов и контроля физических параметров движения) нередко допускаются грубые просчеты, требующие на последующих стадиях детального проектирования вынужденного изменения принципиальных решений планировки пересечения и не предусмотренного ранее увеличения сметной стоимости строительства.

Применение компьютерной техники для решения транспортных развязок движения в разных уровнях не может идти по пути формального заимствования методов традиционной технологии. Прежде всего, это относится: к сопряжению элементов в плане и продольном профиле; к использованию различных типов переходных кривых; к представлению рельефа й геологического строения местности в виде цифровых и математических моделей; к расчету кромок проезжей части, параллельных и непараллельных оси и уширений; к установлению пространственного положения элементов сооружения и т.д. Все расчеты в комплексной постановке должны быть взаимосвязаны.

Вопросы комплексного, автоматизированного проектирования развязок движения в разных уровнях получили в последние годы развитие в работах Союздорпроекта (канд. техн. наук В.А. Федотов), в которых, в частности, обобщен и в значительной степени развит зарубежный опыт проектирования, строительства и эксплуатации развязок. В отечественных системах автоматизированного проектирования автомобильных дорог САПР-АД этому важному вопросу посвящены специальные системы и пакеты прикладных программ. Технологическая схема комплексного пространственного проектирования развязок движения на пересечениях и примыканиях автомобильных дорог в разных уровнях с применением компьютерной техники представлена на рис. 18.13.

Рис. 18.13. Технологическая схема комплексного автоматизированного проектирования развязок движения на пересечениях автомобильных дорог в разных уровнях

В соответствии с технологической последовательностью комплексного проектирования пересечений и примыканий автомобильных дорог в разных уровнях последовательно или одновременно решаются следующие основные группы задач:

сопряжение геометрических элементов плана в осях и кромках проезжих частей;

установление проектной линии продольного профиля по соединительным рампам;

решение вертикальной планировки;

вычисление объемов земляных, укрепительных работ, работ по строительству дорожной одежды и искусственных сооружений;

определение сметной стоимости строительства;

определение транспортно-эксплуатационных расходов и приведенных затрат; графическое, табличное и текстовое оформление проектного материала.

7. Анализ условий пересечений при проектировании развязок

При выборе типа развязки необходимо иметь следующие данные: категории пересекающихся дорог;

картограмму интенсивности и состав движения по направлениям на первую очередь строительства и на перспективу;

план прилегающей к пересечению территории в координатах и соответствующие ему цифровую и математическую модели местности;

материалы, характеризующие геологические и гидрогеологические условия прилегающей к пересечению местности, а также соответствующие цифровые и математические модели геологического и гидрогеологического строения местности;

данные по плану, глубинам проложения и техническим характеристикам подземных коммуникаций;

данные о пространственной геометрии пересекающихся дорог (план, продольные и поперечные профили);

данные о конструкции дорожной одежды на пересекающихся дорогах;

данные об условиях и размерах движения пешеходов;

прочие требования, вытекающие из особенностей местных условий.

На основе перечисленных данных проектируют схему организации движения на транспортном пересечении с учетом наилучших уровней удобства и безопасности движения, обеспечения необходимой пропускной способности, а также минимальной стоимости строительства и транспортно-эксплуатационных расходов. Важные требования к выбору типа развязок предъявляют со стороны архитектурно-композиционной увязки сооружения с прилегающей к узлу застройкой и окружающим ландшафтом.

На выбор типа развязок, планировочные и конструктивные решения их элементов оказывают существенное влияние следующие основные факторы.

Категория пересекающихся дорог. При выборе схемы транспортного узла стремятся, прежде всего, обеспечить непрерывность движения по направлению пересекающейся дороги более высокой категории.

С категорией пересекающихся дорог связаны расчетные скорости движения на соединительных рампах, которые в свою очередь определяют допустимые радиусы закруглений в плане левоповоротных и правоповоротных соединительных рамп, а также допустимые радиусы вертикальных выпуклых и вогнутых кривых продольных профилей по соединительным рампам. В зависимости от категории пересекающихся дорог назначают длину переходно-скоростных полос на съездах и въездах, а также длину отгона уширений.

И, наконец, связанное с категорией пересекающихся дорог соотношение скоростей на съезде и на участке соединительной рампы с максимальной кривизной в плане требует таких планировочных и конструктивных решений, при которых были бы обеспечены необходимые уровни удобства и безопасности движения.

Таким образом, только лишь изменение категории пересекающихся дорог при равных прочих условиях может сильно деформировать планировочное решение развязки и привести к иным конструктивным решениям.

Интенсивность и состав движения. Интенсивность движения, распределение ее по направлениям и состав движения оказывают определяющее влияние на выбор типа пересечения или примыкания в разных уровнях, а также на планировочные и конструктивные решения его элементов. Одно из основных требований, предъявляемых к развязкам движения в разных уровнях, - бесперебойность работы в любой период года, месяца, дня недели и часа суток. Поэтому в транспортных расчетах принимают максимальные размеры движения по всем направлениям в час «пик» для наиболее напряженного сезона года и дня недели.

Для выбора схемы пересечения или примыкания удобно пользоваться графическим изображением интенсивности движения в виде картограмм транспортных потоков с указанием их размеров в приведенных единицах (рис. 18.14). Для этой цели фактическую интенсивность движения в физических единицах приводят к интенсивности однородного транспортного потока, представленного лишь легковыми автомобилями:



Рис. 18.14. Картограмма интенсивности движения на транспортном пересечении автомобильных дорог в час «пик»

где

Ni - интенсивность движения автомобиля i-й марки, авт./ч;

аi - коэффициент приведения, определяемый для каждого вида транспортных средств соответственно:

Легковые автомобили………………………….1

Грузовые автомобили грузоподъемностью, т:

до 3………………………………………………………1,5

5…………………………………………………………..2

8………………………………………………………….. 2,5

свыше 8……………………………………………….. 3,5

Автобусы…………………………………………….. 2,5

Троллейбусы…………………………………………3

Сочлененные автобусы и троллейбусы……4

Мотоциклы и мопеды……………………………0,5

Картограммы интенсивности движения, построенные на различные расчетные годы, позволяют решать вопросы стадийности строительства, когда по мере роста интенсивности предусматривают возможность превращения развязок неполного типа в узлы пересечений, обеспечивающие полную развязку движения по всем направлениям без конфликтных точек.

План прилегающей территории. Ситуационные особенности прилегающей к транспортному узлу территории (сложившаяся городская застройка, железные дороги, территории народнохозяйственных объектов, ценные сельскохозяйственные угодья и т.д.) могут сильно деформировать конфигурацию соединительных рамп в плане при соответствующем ухудшении физических параметров движения транспортных потоков и связанных с ними уровней удобства и безопасности движения. Если эти параметры выходят за пределы допустимого, требуется изменение типа развязки с использованием решения, приемлемого в рамках конкретных ситуационных ограничений.

Рельеф прилегающей к пересечению местности не только во многом определяет объемы земляных работ, но и в ряде случаев может оказать влияние на выбор типа главного искусственного сооружения развязки (путепровод, тоннель).

Геологические и гидрогеологические условия. Геологические и гидрогеологические особенности местности, прилегающей к транспортному узлу, нередко предопределяют выбор типа искусственного сооружения и подходов к нему (путепровод или тоннель, насыпь или эстакада и т.д.). Геологические и гидрогеологические условия оказывают влияние на глубину фундирования опор путепроводов, на выбор типа пролетных строений (разрезное, неразрезное), конструкцию подпорных стенок, определяют необходимость организации водоотвода в тоннелях и т.д. Все это в конечном итоге влияет на сметную стоимость строительства развязки в целом.

Подземные коммуникации. Учет расположения подземных коммуникаций приобретает особое значение при проектировании развязок движения в разных уровнях в сложившихся городах, характеризуемых густой сетью магистральных трубопроводов, кабелей, воздушных коммуникаций и т.д. В этих условиях во многих случаях вариант строительства путепровода оказывается предпочтительнее тоннеля.

Пространственная геометрия пересекающихся дорог оказывает в ряде случаев определяющее влияние на выбор схемы развязки и основные планировочные и конструктивные решения ее элементов. Углы пересечения автомобильных дорог, условия пересечения (когда одна или обе пересекающиеся магистрали расположены на кривых в плане), продольные и поперечные профили автомагистралей являются жесткими техническими ограничениями, в рамках которых требуется найти решение, отвечающее всем действующим техническим нормативам. Эта задача часто оказывается неразрешимой при традиционной технологии. Программные обеспечения современных САПР-АД, как правило, дают возможность строгого аналитического решения развязок движения практически при любых сочетаниях плана и профиля пересекающихся дорог.

Пешеходное движение. Проблема учета при проектировании пересечений и примыканий в разных уровнях безопасного движения пешеходов обычно возникает в городах. При наличии на транспортном узле пешеходных переходов в одном уровне исключается непрерывность движения транспортных потоков и резко снижается эффективность работы развязок движения в целом. В таких случаях предусматривают дополнительные мероприятия, заключающиеся в устройстве внеуличных пешеходных переходов.

На выбор того или иного типа пересечения или примыкания в разных уровнях оказывает влияние также много других факторов, таких как размеры капиталовложений, транспортно-эксплуатационные расходы, приведенные затраты, эффективность капиталовложений, соображения возможности стадийного строительства без бросовых затрат, пропускная способность узла, скорости транспортных потоков, уровни удобства и безопасности движения, перепробеги левоповоротного движения и т.д.

Заключение

В связи с непрерывным увеличением интенсивности движения на дорогах, вызванным быстрым ростом автомобильного парка, проблема рационального проектирования пересечений и примыканий дорог с каждым годом становится все более актуальной. Решить эти проблемы возможно только за счет строительства новых транспортных развязок и скоростных дорог.

В настоящее время разработана сравнительная оценка транспортных развязок с точки зрения безопасности движения. Кроме того, рассматривается проектирование транспортных развязок с использованием ЭВМ.

Отмечается, что принимаемые в проектах основные технические решения по проложению дорог на местности, по элементам плана, продольного и поперечного профилей и их основным сочетаниям, типам пересечений и примыканий дорог, конструкциям дорожных одежд и земляного полотна должны создавать предпосылки для обеспечения роста производительности труда, экономии основных строительных материалов и топливно-энергетических ресурсов.

При проектировании автомобильных дорог и транспортных развязок необходимо предусматривать мероприятия по охране окружающей природной среды, обеспечивающие минимальное нарушение сложившихся экологических, геологических, гидрогеологических и других естественных условий. При разработке мероприятий необходимо учитывать бережное отношение к ценным сельскохозяйственным угодьям, к зонам отдыха и местам расположения лечебно-профилактических учреждений и санаториев. Места расположения мостов, конструктивные и другие решения не должны приводить к резкому изменению режимов рек, а сооружение земляного полотна - к резкому изменению режима грунтовых и стока поверхностных вод.