Правила обеспечения зрительной плавности и ясности трассы

Основные требования, которым должна удовлетворять трасса дороги в пространстве сводятся к следующему:

Ритмичность изменения размеров элементов трассы («внутренняя гармония трассы») - закономерность чередования и изменения элементов трассы (длин, углов поворота, радиусов кривых);

согласованность с ландшафтом («внешняя гармония трассы») - соответствие элементов дороги элементам рельефа и ситуации;

зрительная плавность трассы - отсутствие искажений вида дороги в перспективе, создающих у водителей ошибочное впечатление о необходимости в дальнейшем резкого изменения режима движения;

психологическая ясность трассы - создание продолжением дороги, придорожной обстановкой и озеленением у водителей уверенности в дальнейшем направлении дороги за пределами фактической видимости, что позволяет прогнозировать режимы движения.

Для выполнения этих требований необходимо движение по дороге осуществлять практически с постоянной скоростью, исключив необходимость частых торможений и последующих разгонов. Водитель должен быть ориентирован в направлении дороги и в дорожной обстановке на расстоянии, существенно превышающем нормативное расстояние видимости, что обеспечивает возможность уверенного управления автомобилем.

При проектировании необходимо исключать зрительные искажения вида впереди лежащих участков дороги, связанные с тем, что водители воспринимают их в перспективе под малым углом зрения, причем оптическая ось глаза направлена не по горизонтали, как в обычных условиях, а параллельно уклону того участка дороги, на котором автомобиль в данный момент находится. В результате изменения вида дороги в перспективе круговые кривые представляются водителям деформированными, длина кривых уменьшенной, а крутизна поворота значительно возросшей. Угол поворота в несколько градусов, искажаясь в перспективе, кажется поворотом в 15-20° и более. Короткая кривая между длинными прямыми воспринимается как крутой изгиб дороги, а сравнительно пологие поднимающиеся участки за длинными спусками - как крутые подъемы. Эти особенности восприятия отражаются на избираемых водителями режимах движения, как правило, более напряженных, чем позволяют фактические дорожные условия (см. рис. 9.10).

По предложению проф. Е.М. Лобанова за критерий зрительной плавности принимают изменение кривизны линий, образующих изображение дороги на картинной плоскости, на которую как бы проецируется дорога при взгляде водителя. Из контурных линий, определяющих вид дороги, наиболее характерной является внутренняя кромка дороги - «ведущая линия» (рис. 9.16), математической характеристикой изображения которой является радиус в точке с наибольшей видимой кривизной (в «экстремальной точке»).

Рис. 9.16. Характеристики изображения в картинной плоскости, определяющие зрительную плавность дороги

где

R - радиус кривой в плане, м;

Н - высота глаза водителя над поверхностью проезжей части, м;

S_a - расстояние от водителя до экстремальной точки, м;

- коэффициент перехода к градусным единицам измерения.

Вид дороги считается зрительно плавным при соблюдении условия (9.2):

где (9.2)

- видимая ширина проезжей части, м.

По мере сокращения расстояния от автомобиля до критической точки зрительная плавность дороги возрастает. Желательно, чтобы она была обеспечена при взгляде с границ ландшафтного бассейна и, во всяком случае, на расстоянии не меньшем видимости из условия обгона.

Трассу автомобильной дороги следует рассматривать как плавную линию в пространстве. Недопустимо проектировать план, продольный профиль и поперечные профили земляного полотна независимо друг от друга, без учета их взаимного влияния, создаваемых условий движения и зрительного восприятия дороги. Рациональное сочетание элементов дорог в плане и продольном профиле всегда подразумевает вертикальные и горизонтальные проекции плавной пространственной линии. Плавность трассы должна быть обеспечена в пределах видимых водителем участков местности («ландшафтных бассейнов»), на которые ее расчленяют естественные препятствия - элементы рельефа и ситуации.

Следует избегать использования предельно допустимых норм на элементы плана и продольного профиля (минимальные радиусы кривых в плане и продольном профиле, максимальные продольные уклоны). Необходимо всегда стремиться применять максимально возможные по местным условиям и не вызывающие чрезмерного удорожания строительства радиусы кривых в плане и профиле, желательно не меньше указанных в СНиП 2.05.02-85. Наибольшая плавность в продольном профиле достигается при проектировании его из вогнутых и выпуклых кривых, непосредственно сопрягающихся друг с другом без промежуточных прямых вставок.

Чем меньше разность смежных уклонов, тем большими должны быть радиусы вертикальных кривых.

Обертывающая проектная линия, точно следующая очертанию форм поверхности земли, нерациональна, так как это часто приводит к получению участков с недостаточной видимостью или неприятной для взгляда волнистой поверхностью. В то же время длинные участки, запроектированные с постоянными продольными уклонами, нерациональны даже при слабо пересеченном рельефе, поскольку их устройство связано с необходимостью строительства высоких насыпей и глубоких выемок.

Наибольшая плавность трассы бывает обеспеченной при совпадении вертикальных и горизонтальных кривых. Желательно, чтобы длина горизонтальной кривой превышала длину выпуклой вертикальной кривой, а радиус выпуклой кривой превышал радиус кривой в плане не менее чем в 8 раз. Несовпадение вершин кривых допустимо не более чем на 1/4 длины наименьшей из них. Взаимное смешение вершин горизонтальных и вогнутых вертикальных кривых допустимо только в исключительных случаях, но при этом поворот влево следует разбивать перед вогнутостью продольного профиля, а поворот вправо - за ней (рис. 9.17).

Рис. 9.17. Сочетание кривых в плане с вогнутыми вертикальными кривыми:
1 - рекомендуемое; 2 - допустимое

Вогнутые кривые на прямых участках допустимы, если сумма продольных уклонов тангенсов вертикальных кривых не превышает максимального допустимого уклона. В противном случае вогнутую кривую целесообразно совмещать с кривой в плане большого радиуса. Наилучшая плавность достигается, если радиусы вертикальных вогнутых кривых не менее чем в 6 раз превышают соответствующие радиусы горизонтальных кривых.

Следует избегать сопряжений концов кривых в плане с началом выпуклых или вогнутых вертикальных кривых, расположенных на последующих прямых участках. В первом случае для водителей автомобилей, следующих в сторону вертикальной кривой, не ясно дальнейшее направление дороги. Во втором случае создаются участки с плохой видимостью ночью при свете фар.

Для обеспечения на дороге видимости на большом расстоянии следует избегать сочетания элементов трассы, в результате которых для водителей остается неопределенным дальнейшее направление дороги. К их числу относятся: короткие вогнутые участки в продольном профиле на прямых и кривых в плане большого радиуса, которые создают впечатление карманов или просадок; резкие снижения продольного уклона на подъемах, при которых нарушается видимость проезжей части на большом расстоянии; крутые выпуклые участки, как бы упирающиеся в небо, на вершинах выпуклых кривых малого радиуса или на путепроводах пересечений дорог в разных уровнях.

Количество переломов в плане и продольном профиле должно быть по возможности одинаковым. Нарушение этого принципа обычно приводит к неудачным решениям, в ряде случаев характеризующимися низкими уровнями удобства и безопасности движения.

Частые переломы продольного профиля на длинных прямых в плане создают при обертывающем проектировании проектной линии неспокойную волнистую поверхность проезжей части (рис. 9.18).

Рис. 9.18. Волнистый вид участка дороги в результате частых переломов продольного профиля на длинных прямых

Если при постоянном продольном уклоне точек перелома в плане больше чем в продольном профиле, получаются S-образные кривые или извилистые участки, вид которых представляется участникам движения логически неоправданным. При регулярном изменении направления трассы на пересечениях цепи холмов («биение трассы») дорога оказывается весьма неудобной и опасной для движения (рис. 9.19).

Рис. 9.19. «Биение трассы» при регулярном изменении направления дороги

Длины прямых и кривых участков дороги в плане должны соответствовать друг другу. Следует избегать:

сочетаний элементов дороги в плане и профиле, которые из-за искажения их вида в перспективе кажутся неплавными, имеющими крутые изломы;

коротких кривых в плане, располагаемых между длинными прямыми, которые водителям издалека кажутся резкими переломами дороги и вызывают необоснованное снижение скорости движения. Поэтому повороты дороги на малые углы должны смягчаться вписыванием кривых больших радиусов (рис. 9.20).

Рис. 9.20. Изменение вида дороги в зависимости от радиуса кривой в плане при малом угле поворота:
а - при малой длине круговой вставки, при радиусе 1000 м; б - то же при увеличении радиуса до 5000 м; 1 - обочина; 2 - краевая полоса; 3 - проезжая часть; 4 - ось дороги; 5 - продольный профиль; 6 - план трассы

В равнинной местности рекомендуются соотношения (табл. 9.3):

Таблица 9.3.

Рекомендуемые соотношения параметров кривых, расположенных на малых углах поворота трассы между длинными прямыми

Длина меньшей из двух прямых, м	Наименьшая длина кривой, м	Наименьший радиус кривой
³2000		2 R min
		1,2 R min
£500		R min

Примечание. R _min- минимальный радиус для дороги соответствующей категории согласно «Методическим рекомендациям»

коротких прямых вставок между кривыми в плане одного знака. Зрительная плавность не нарушается лишь в том случае, если видимые угловые размеры вставки менее 0,1 Ra ближайшей к водителю кривой. Иначе они воспринимаются как неприятный для взгляда излом дороги (рис. 9.21). Особенно неблагоприятны такие сочетания при совпадении их с вогнутыми вертикальными кривыми. В этих случаях целесообразно заменять круговые кривые с короткой прямой вставкой между ними кривыми больших радиусов трехзвенными коробовыми кривыми;

Рис. 9.21. Вид участка дороги с короткой прямой вставкой между двумя кривыми, направленными в одну сторону:
а - продольный профиль и план трассы; б - вид дороги

коротких прямых вставок между смежными кривыми. Условия движения становятся более благоприятными, если увеличить радиусы направленных в одну сторону кривых таким образом, чтобы они непосредственно сопрягались друг с другом. Прямые вставки между обратными кривыми могут быть оставлены, если они воспринимаются как самостоятельный элемент трассы (700 м для дорог I категории с многополосной проезжей частью и 300 м для дорог II, III и IV категорий).

Недопустимы резкие переходы от кривых большого радиуса в плане к кривым малого радиуса. Желательно, чтобы радиусы сопрягаемых или расположенных поблизости друг от друга кривых различались не более чем в 1,3 раза. Это необходимо как для обеспечения зрительной плавности дороги, так и для плавного изменения скоростей движения на смежных участках дороги (не более чем на 10-15 %). Если в каком-либо месте извилистой дороги неизбежно значительное снижение скорости, радиусы предшествующих кривых должны постепенно уменьшаться, чтобы водитель, снижая скорость на каждой последующей кривой по отношению к предыдущей, подъехал к указанному участку с существенно уменьшенной скоростью.

Недопустимы сочетания элементов дорог, при которых в каком-то месте требуется неожиданное Для водителя и не оправданное предыдущим положением дороги резкое снижение скорости, например, расположение кривых малого радиуса среди группы кривых, допускающих движение с высокими скоростями, или устройство кривой малого радиуса на затяжном спуске. Такие места всегда характеризуются повышенной аварийностью. Поэтому радиусы кривых, расположенные в конце спусков длиной более 500 м и с уклонами более 30 ‰, следует увеличивать не менее чем в 1,5 раза по сравнению с минимальными.

Необходимо избегать сочетаний элементов трассы, создающих у водителей ошибочное представление о дальнейшем направлении дороги за пределами фактической видимости (рис. 9.22).

Рис. 9.22. Примеры неудачных сочетаний элементов дорог, которые создают у водителей неправильное представление о дальнейшем направлении дороги:
а, б - незаметный издалека поворот основной дороги (водителю кажется, что она не меняет направления); в - спуск дороги по склонам оврага, когда начало спуска не видно водителю (линия связи, пересекающая овраг по прямому направлению, создает ошибочное представление, что и дорога продолжается прямо); г - примыкание второстепенной дороги на гребне водораздела (водителю кажется, что основная дорога круто поворачивает в сторону); д - скрытый поворот дороги за водоразделом (у водителя создается впечатление, что дорога идет прямо);
1 - основная дорога; 2 - примыкающая второстепенная дорога; 3 - кажущееся водителю направление дороги; 4 - горизонтали местности

При трассировании автомобильной дороги и последующем размещении озеленительных посадок и расстановке оборудования дороги следует соблюдать принцип «зрительного ориентирования» - создания комплекса опорных точек для взгляда водителя, подсказывающего ему последующее направление дороги. При продуманном размещении эти точки могут ориентировать водителей в направлении дороги на сравнительно большом расстоянии за пределами фактической видимости. Для этого края дороги обозначают при помощи видимых издалека предметов - направляющими столбиками, ограждениями бордюрного типа, растительными посадками и т.д.

Средствами зрительного ориентирования являются:

полотно дороги в целом. Например, в случае, когда начало кривой в плане, частично перекрывающееся вертикальной кривой, расположено за пределами продольного профиля, направление движения остается непонятным для водителей (рис. 9.23, а). Ясность в направлении дороги может быть достигнута увеличением радиуса кривой в плане или смещением ее вершины таким образом, чтобы начало кривой располагалось до перелома продольного профиля (рис. 9.23, б). При этом угол поворота видимого участка кривой должен быть не менее 3°;

Рис. 9.23. Обеспечение видимости кривой в плане, расположенной за выпуклым переломом продольного профиля путем выноса ее начала за вершину вертикальной кривой

сигнальные столбики, боковые ограждения барьерного типа. Установленные на обочинах, они, сливаясь в перспективе, создают цепь опорных точек, скользя по которым взглядом и мысленно экстраполируя их дальнейшее направление, водители получают представление о дальнейшем направлении дороги;

придорожная растительность, особенно высокие деревья. Изменения направления проезжей части иногда бывают плохо видны с большого расстояния, так как луч зрения водителя, направленный под очень острым углом к полотну дороги, может прерываться выпуклыми переломами продольного профиля или неровностями поверхностями земли на придорожной полосе. Возвышающиеся вершины деревьев хорошо видны издалека и, привлекая к себе внимание водителей, указывают дальнейшее направление дороги (рис. 9.24);

Рис. 9.24. Обозначение направления дороги вершинами деревьев:
а - поворот за переломом профиля, хорошо заметный по положению крон деревьев; б - Т-образный перекресток, обозначенный группой деревьев; в - участок дороги большой протяженности, обозначенный группами деревьев, расположенными с интервалами; г - вершина кривой малого радиуса, обозначенная группой деревьев

ориентирование дороги на отдельные возвышающиеся предметы, повышающие внимательность водителей. Появляющийся на горизонте силуэт ориентира, вначале трудноразличимый, заинтересовывает водителя и, сосредоточивая на себе внимание, способствует устранению усыпляющего влияния однообразной придорожной обстановки. Для этой цели около дорог в степной местности иногда устанавливают обелиски и скульптурные группы.

Наибольшая плавность трассы дороги обеспечивается введением длинных переходных кривых, описанных по клотоиде с уравнением в параметрическом виде А ² = RL. Значение параметра А переходных кривых должно находиться в пределах от 0,4 R до 1,4 R, причем параметры смежных кривых не должны различаться более чем в 1,5 раза.

Для зрительной плавности дороги угол поворота трассы при вписывании переходных кривых должен составлять не менее 3°. Длина каждой переходной кривой должна быть не менее 1/4длины круговой кривой. При сопряжении переходными кривыми обратных S-образных кривых желательно, чтобы обе переходные кривые имели одинаковые значения параметров А. При этом радиусы сопрягаемых кривых должны находиться в соотношении R ₁ £ 3 R ₂.

При сопряжении переходными кривыми круговых кривых одного знака следует соблюдать соотношения

0,5 R ₁ < A < R ₂;

А ₁ £ А ₂ £ 1,2 А.

При R ₁ £ 2 R ₂ круговые кривые можно сопрягать между собой непосредственно. Длина прямой вставки между обратными клотоидами с параметрами А ₁ и А ₂ не должна превышать

L = (А ₁ + А ₂)/2.

При этом параметры А ₁ и А ₂ не должны различаться более чем в два раза.

Расположение малых и средних мостов должно полностью подчиняться общему направлению трассы. Прямолинейные мосты небольшой длины, расположенные между кривыми в плане, или горизонтальные мосты в пределах вертикальной кривой резко нарушают зрительную плавность полотна дороги, а при резком несоответствии ухудшают условия и безопасность движения. Совершенно недопустимо устройство кривых малых радиусов перед въездами на мосты.

Малые и средние мосты следует располагать в соответствии с общим направлением дороги - на кривых в плане и профиле, на переходных кривых с устройством виражей. Неизбежное усложнение конструкции моста оправдывается в этом случае улучшением трассы дороги. Строительство мостов на кривых повышает безопасность движения и транспортно-эксплуатационные характеристики дороги и позволяет едущим в полной мере оценить красоту этих оригинальных инженерных сооружений.

Большие мосты через реки, особенно судоходные, являются весьма дорогими и уникальными сооружениями и их расположение обосновывают выбором наиболее рационального мостового перехода. Трасса дороги соответственно должна быть подчинена на достаточно большом расстоянии рациональному створу мостового перехода без резкого ее изменения вблизи моста.

В горных районах широкое применение должны находить высокие мосты и эстакады, пересекающие глубокие долины без изменения общего направления трассы. Они требуют меньшего отвода земли по сравнению с высокими насыпями, что очень важно, в частности, для курортных районов и при высокопродуктивных землях. При строительстве мостов не нарушаются условия устойчивости горных склонов, в то время как отсыпка высоких насыпей, перегружая склоны, иногда вызывает развитие оползневых явлений.

Пересечения автомобильных дорог в разных уровнях, расположенных на прямых участках, являются местами с необеспеченной видимостью, так как водители подъезжающих автомобилей видят дорогу только до верхней точки путепровода. Участок за путепроводом остается невидимым, что существенно снижает уровни удобства и безопасности движения. Поэтому целесообразно располагать путепроводы на кривых в плане с радиусами более 1000 м и углами поворота, близкими к 30°.

ГЛАВА 10. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Дата добавления: 2015-06-04