Расчет параметров автомобильной дороги

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

автомобильный дорога уклон

Строительство, эксплуатация и содержание автомобильных дорог подразумевает наличие у специалиста по безопасности движения системных знаний, обобщающих как фундаментальные общеобразовательные, так и узкоспециальные дисциплины, входящие в общую программу подготовки. Он должен владеть приёмами выбора трассы дороги на местности; уметь назначать конструктивные элементы дорог, обеспечивающие удобство, безопасность и экономичность грузовых и пассажирских перевозок; обладать знаниями методов технико-экономической оценки и сравнения вариантов. Кроме того, необходимо не только четко ориентироваться в нормативно-правовой базе по проектированию дорог и базовых принципах проектирования, но и стремиться дополнять их собственным опытом и наблюдениями.

Цель: получение знаний по строительству, содержанию, ремонту, эксплуатации автомобильных дорог, городских улиц и зимников и умение применять эти знания для решения различных инженерных вопросов.

Задачи:

1. Изучение основ строительства и ремонта автомобильных дорог и городских улиц.

2. Умение ориентироваться в нормативных документах для решения конкретных вопросов.

3. Получение навыков для решения конкретных практических задач.

Таблица 1. Исходные данные

Исходные данные	Qг, тыс. нетто т/год	количество грузовых автомобилей малой грузоподъемности, %	количество грузовых автомобилей средней грузоподъемности, %	количество грузовых автомобилей большой грузоподъемности, %
3	1360	25	55	20



1. Определение перспективной интенсивности движения

Исходные данные для примерного расчета: Интенсивность движения на перспективу в 20 лет рассчитывают по результатам титульных экономических обследований с учетом прогнозов изменения состава движения и эксплуатационных показателей работы парка автомобилей. По этим данным на проектируемой дороге ожидается грузонапряженность перегона Q_г = 1360 тыс. нетто т/год.

Ориентировочно в составе движения на перспективу ожидается 25% грузовых автомобилей малой грузоподъемности (менее 2,5 т), 55% средней (от 2,5 до 5 т) и 20 большой грузоподъемности (более 5 т).

Интенсивность движения - количество транспортных средств, которые прошли в обоих направлениях через сечение дороги за единицу времени (час или сутки). Если дорога имеет разделительную полосу и встречные потоки изолированы друг от друга, то суммарная интенсивность встречных направлений не определяет условий движения, а характеризует лишь суммарную работу дороги как сооружения. Для таких дорог интенсивность движения имеет самостоятельное значение в каждом направлении. При регистрации движения в городских условиях имеет значение интенсивность на полосах движения или так называемая удельная интенсивность. Понятие «приведенная» интенсивность движения используется для более точных расчетов о пропускной способности дороги.

Макcимальное чиcло легковых автомобилей, которое может проехать по одной полоcе дороги за один чаc не превышает 2000 автомобилей. Самая выcокая в мире плотноcть движения в конце 90- х годов отмечалась в Сингапуре - 81; в Великобритании - 62; в Японии - 23; США - 27 автомобилей на 1 км. дороги. Самая высокая плотность дорожного движения считается в Гонконге, на 867 миль уличной сети здесь приходится 300 автомобилей, что составляет 13,6 футов (около 4 м) на каждый автомобиль.

Интенсивность движения грузовых автомобилей (авт/сут), выполняющих основной объем перевозок,

,

где q_ср - средняя грузоподъемность автомобилей, т;

г - коэффициент использования грузоподъемности автомобилей. Обычно г=0,78 - 0,9 (примем г=0,8) коэффициент использования грузоподъемности, определяемый делением массы фактически перевезенного груза на грузоподъемность автомобиля;

в - коэффициент использования пробега автомобилей, который принимается в пределах 0,55 - 0,65 (примем в=0,60) коэффициент использования пробега, который определяется делением пробега автомобиля с грузом на его общий пробег;

Т_раб - расчетное число дней работы автомобильного транспорта в году. Для дорог общегосударственного и республиканского значения Т_раб=275 дней.

Среднюю грузоподъемность автомобилей в потоке получим по формуле

,

где б_n - доля автомобилей каждой группы в составе потока грузовых автомобилей.

В нашем случае

т,

Тогда среднегодовая суточная интенсивность движения грузовых автомобилей на дороге составит:

авт/сут,

Интенсивность грузовых автомобилей, выполняющих мелкие перевозки по хозяйственно-эксплуатационному обслуживанию производства и населения N_x и специальных автомобилей N_c (краны, автопогрузчики, гудронаторы, техпомощи, буровые машины, трайлеры, рефрижераторы и т.п.), принимаем в долях от потока основных грузовых автомобилей:

; ,

Для дорог в густонаселенной местности с высокоразвитыми производительными силами (с расстоянием между населенными пунктами 10 км и менее) принимают коэффициенты: a=0,35; b=0,10. Следовательно:

авт/сут,

авт/сут,

При отсутствии специальных обследований и анализа интенсивности движения легковых автомобилей N_Л и автобусов N_а ее рекомендуется рассчитывать в долях от суммарной интенсивности движения автомобилей, занятых на перевозке грузов и хозяйственном обслуживании:

,

,

В густонаселенной местности, описанной выше, принимают с=0,8 и d=0,2. Тогда:

авт/сут,

авт/сут,

Суммарная годовая суточная интенсивность движения



,

В нашем случае

авт/сут.;

Автомобильная дорога с таким значительным транспортным потоком должна быть отнесена к I категории.

В качестве расчетной часовой интенсивности движения принимают среднюю интенсивность за наиболее напряженные в течение суток 10 дневных часов, которая приблизительно равна (коэффициент перехода от суточной к часовой интенсивности движения может иметь значения в пределах 0,076 - 0,1):

авт/ч,

Таблица 3. Результаты расчета интенсивности движения с учетом коэффициента з

№ шифра	Тип автомобиля	Марка автомобиля	Интенсивность движения, авт/сут	Расчетная скорость движения, км/ч
	Легковые	ЗАЗ-Таврия	550	80
1		ВАЗ-2106	4820	100
2		ГАЗ-3110	2532	125
3		ЗИЛ-5301	70	150
		Всего	7972
5	Автобусы	ГАЗ-2217	242	60
6		ПАЗ-3205	700	55
7		ЛиАЗ-5256	1050	55
		Всего	1992
8	Грузовые	УАЗ-452	2434	75
9		ГАЗ-3302	1550	45
0		ЗИЛ-433362	4000	60
1		МАЗ-500	1300	45
		Всего	9284
2	Автопоезда (тягач и прицеп)	МАЗ-500А и МАЗ-866	425	30
3		КамАЗ-5320 и ГКБ-8350	145	40
4		КрАЗ-258 и С-652	110	40
		Всего	680
		Итого	19928 авт/сут

При расчете интенсивности движения для периода максимальных перевозок среднегодовую суточную интенсивность движения умножают на коэффициент сезонной неравномерности перевозок, определяемый по формуле

,

где Q_мес - объем перевозок наиболее напряженного в году месяца, тыс. т.

По данным экономических исследований Q_мес=240 тыс. т. Следовательно,

;

Таким образом, расчетная максимальная среднесуточная интенсивность движения

авт/сут

2. Разработка технических условий для проектирования плана, продольного и поперечного профилей автомобильной дороги. Обоснование продольного уклона дороги для смешанного транспортного потока

Исходные данные: В соответствии с расчетом перспективной интенсивности и состава движения за исходные данные для разработки технических условий приняты:

тип покрытия - усовершенствованное капитальное (цементобетонное или асфальтобетонное);

перспективная интенсивность и состав движения - в соответствии с (согласно шифра по последней цифре зачетной книжки).

При наличии динамических характеристик автомобилей продольный уклон можно определять графо-аналитическим методом.

Таблица 4

Типы автомобилей	F, м2	К, кг/м3	Типы автомобилей	F, м2	К, кг/м3
Легковые	1,6-2,6	0,15-0,34	Грузовые с кузовом бортовая платформа	3,0-5,3	0,55-0,60
Автобусы	3,5-7,0	0,42-0,50	Фургон	3,5-8,0	0,38-0,80

Так как расчет продольного уклона мы ведем при равномерном движении автомобиля с постоянной скоростью, то д_j становится равным нулю, т.е.

,

Динамический фактор при определении продольного уклона находят по графикам, изображающим зависимость динамического фактора от скорости движения автомобиля на всех его передачах. Такие графики (рис. 1) принято называть динамическими характеристиками.

Коэффициент сопротивления качению для усовершенствованных видов покрытий при скоростях движения до 50 км/ч практически не меняется и может быть принят постоянным (при ровном состоянии покрытий), равным 0,007 - 0,012, а при скоростях свыше 50 км/ч необходимо ввести исправленное значение, применяя эмпирическую формулу:



,

где v - скорость движения автомобиля, км/ч;

f₀ - коэффициент сопротивления качению при скоростях до 50 км/ч.

При определении продольного уклона дороги принимаем f₀=0,010.

Таблица 5

Покрытие	Значение f
Колесо с шиной
Асфальтобетон	0,01
Бетон, мелкая брусчатка	0,015
Гравийное укатанное с дёгтевой пропиткой	0,02
Щебёночное	0,025
Грунтовое укатанное	0,05
Грунтовое размокшее	0,1
Пахота	0,15-0,35

Тогда по расчетной скорости и динамическим характеристикам находим значения динамических факторов и вычисляем наибольшие продольные уклоны для автомобилей каждой марки по формуле

,

Рассчитаем коэффициент сопротивления для каждой передачи ЗИЛ-5301

,

Наибольший продольный уклон для ЗИЛ-5301

i_{max (IV)}=0,08 - 0,02=0,04 или 40 ‰



Рис. 1. Динамические характеристики легковых автомобилей:

а - ВАЗ - 2106; б - ГАЗ - 3110; в-ЗИЛ - 5301БС; Й- Й V - передачи



Так как F_сц=ц₁G_сц, то

,

где ц₁ - коэффициент продольного сцепления автомобильной шины с поверхностью дорожного покрытия;

G_сц - часть веса, приходящаяся на ведущую ось автомобиля (сцепной вес), Н.

G - полный вес автомобиля, Н.

При расчетах динамических факторов по сцеплению обычно принимают неблагоприятное для движения мокрое и грязное состояние покрытия, при котором коэффициент сцепления равен 0,18 - 0,20.

Тогда для автомобиля ЗИЛ-5301 с основными характеристиками

G=3695 Н, G_сц=2402 Н, ; К=0,15 кг/м³, v=150 км/ч:

Н;

;

3. Обоснование предельного продольного уклона

Исходные данные: рассмотрим автомобиль ЗИЛ-5301

Максимальная мощность двигателя автомобиля ЗИЛ-5301 N_emax=100 кВт при частоте вращения об/мин.



,

где N_emax - максимальная мощность двигателя;

- отношение частоты вращения коленчатого вала двигателя при движении автомобиля со скоростью v к частоте вращения при максимальной скорости;

a, b, c - эмпирические коэффициенты уравнения, значения которых для карбюраторных двигателей равны единице, т.е. a=b=c=1.

Расчет выполним в следующей последовательности:

а) определяем частоту вращения коленчатого вала двигателя при скорости автомобиля v:

об/мин,

где v - скорость движения автомобиля, км/ч;

i₀ и i_К - передаточные числа главной передачи и коробки передач;

r_К - радиус качения колес автомобиля, м.

С учетом v=150 км/ч, i₀=3,2, i_К=6,45, r_К=1,92 м получим:

об/мин,

;

б) по формуле находим мощность

кВт;

в) определяем необходимую для вычисления динамического фактора силу тяги при скорости автомобиля 150 км/ч на IV-й передаче:



,

где К_р - коэффициент размерности. Если в формулу подставляются N_v в ваттах (киловаттах), n_v в оборотах в минуту, r_К в метрах, то К_р=9,55 и сила тяги выражается в ньютонах (килоньютонах). При замене частоты вращения n_v в об/мин на об/с К_р=0,159;

з - механический коэффициент полезного действия трансмиссии автомобиля, который для автомобилей с двойной и более главной передачей принимается равным 0,80-0,85.

Принимая з=0,80, получим:

Н,

Силу сопротивления воздуха вычисляем по формуле

Н,

Тогда динамический фактор

;

г) определяем наибольший продольный уклон, который обеспечит движение автомобиля ЗИЛ-5301 с постоянной скоростью 150 км/ч:

;

Тогда или 119 ‰.

Полученное значение уклона проверим по условию сцепления. В этом случае наибольший продольный уклон



;

или 188 ‰

4. Построение продольного профиля отдельного участка автомобильной дороги

Построить продольный профиль участка дороги на листе формата А3, протяженностью 1200 м (12 пикетов). Отметки линии поверхности земли и линии поверхности дороги представленным в табл. 8.

Продольным профилем дороги называют развернутую в плоскости чертежа проекцию оси дороги на вертикальную плоскость. В зависимости от рельефа местности поверхность дороги может быть ниже поверхности земли (дорога проходит в выемке) или выше - по искусственно насыпанному грунту (дорога проходит в насыпи). В качестве основных элементов продольного профиля дороги следует отметить: горизонтальные участки, характеризуемые длиной; подъемы и спуски, характеризуемые длиной и крутизной; вертикальные кривые, характеризуемые длиной и радиусом кривизны R. Крутизна подъемов - спусков выражается отношением разности высот относительно нулевой линии в начале и конце участка дороги к проекции этого участка на горизонтальную плоскость.

Продольный уклон является одной из важнейших характеристик дороги, необходимых для выполнения расчетов измерителей динамических качеств и топливной экономичности автомобиля.

Уклоны продольного профиля могут ограничивать скорость движения автомобиля вследствие предельного использования его динамических качеств, вызывают увеличение расхода топлива при выполнении перевозок. Поэтому для достижения наиболее высоких показателей работы автомобилей продольные уклоны должны быть как можно более пологими.

Таблица 8

Шифр	4
Линия поверхности дороги	225,6; 224,1; 220,0; 217,1; 219,5; 220,1; 222,0; 226,0; 220,0; 221,7; 224,6; 225,1
линия поверхности земли	226,1; 224,6; 220,6; 220,6; 220,6; 222,0; 225,1; 227,6; 230,1; 234,6; 234,6; 235,6

С другой стороны, строительство дорог с пологими уклонами приводит к увеличению объема земляных работ, т.е. к возрастанию стоимости строительства. Поэтому при подходе к нормированию продольных уклонов в расчет принимают суммарные затраты для народного хозяйства, включающие стоимость строительства и эксплуатационные затраты на выполнение перевозок. Оптимальным будет такое значение продольного уклона, которому соответствует минимум суммарных затрат. При этом, чем выше расчетная интенсивность движения (выше категория дороги), тем меньше оптимальное значение уклона. СНиП 2.05.02 - 85 предписывается, когда по условиям местности это технически возможно и экономически целесообразно, назначать продольные уклоны не более 30 ‰.



Заключение

В ходе работы, я научилась строить продольный профиль дороги. Получила знания по строительству, содержанию и ремонту автомобильных дорог для решения различных инженерных вопросов; умение ориентироваться в нормативных документах для решения конкретных вопросов. Расширенно узнала технические характеристики автомобиля ЗИЛ-5301



Список литературы

1. Абакумов Г.В. Курс лекций по дисциплине «Общий курс транспорта «. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. - 118 с.

2. Васильев М.В., Дубовицкий С.М. Автомобильные дороги. - М.: Транспорт, 1982. - 136 с.

3. Бабков В.Ф., Дорожные условия и безопасность движения. - М.: Транспорт, 1982. - 288 с.

4. Захаров Н.С., Абакумов Г.В. Курс лекций по дисциплине «Транспортно - эксплуатационные качества автомобильных дорог». - Тюмень: ТюмГНГУ, 1994. - 56 с.

5. Под ред. Лапшина В.И., Краткий автомобильный справочник. - 10-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1984. - 220 с., ил., табл. - (Гос. науч. исслед. ин-т автомоб. трансп.).

Размещено на Allbest.ru