Клотоидное трассирование

7.1. Клотоидной называют трассу, запроектированную преимущественно из сопрягающихся переходных и круговых кривых. Прямые вставки невелики или совершенно отсутствуют. Переходная кривая становится основным элементом трассы в плане.

7.2. Принцип трассирования клотоидной трассы отличен от обычного. Рекомендуется выполнять последовательно следующие этапы:

а) определить границы полосы варьирования. С этой целью на основании анализа рельефа, грунтово-геологических и гидрогеологических условий, учета требований охраны окружающей среды и основных требований архитектурно-ландшафтного проектирования определяют полосу, в пределах которой возможна укладка плана трассы. Желательно, чтобы ширина этой полосы была не менее 150-300 м;

б) в пределах полосы варьирования с помощью гибких линеек (в крайнем случае, от руки) на плане наносят плавную линию, скользящую по горизонталям и огибающую основные формы рельефа, населенные пункты, рощи и объекты, подлежащие сохранению. При этом необходимо следить за тем, чтобы наиболее крутые части этой линии попадали на выпуклые участки рельефа, на которых впоследствии будут разбиты вертикальные выпуклые кривые;

в) с помощью шаблонов в полученную линию вписывают круговые и переходные кривые, стремясь длины прямых вставок свести к минимуму.

Рис. 36. Определение положения и величин углов поворота трассы в плане при клотоидном трассировании

Затем с учетом выбранных параметров переходных и круговых кривых выполняют детальный расчет трассы.

Рекомендуемый масштаб карт для клотоидного трассирования 1: 10000, 1: 250000.

7.3. Угол поворота в клотоидной трассе определяют расчетом через угол поворота в конце клотоиды β (рис. 36)

β = L / 2 R

Углы поворота должны быть более 6°. В противном случае зрительная плавность дороги на этом участке не будет обеспечена, так как угол поворота в конце переходной кривой будет меньше 3° и весь участок будет восприниматься как излом. Совмещать горизонтальные и вертикальные кривые необходимо и при клотоидном трассировании. При этом рекомендуется выдерживать следующие требования:

а) число переломов в продольном профиле и углов поворота в плане должно быть одинаковым;

б) не рекомендуется располагать на одной кривой в плане несколько переломов в продольном профиле (в клотоидной трассе одним закруглением считают участки смежных клотоид от их начала или от точек с радиусом кривизны 5000 м, если в трассе используются отрезки клотоид);

в) вершину вертикальной кривой следует совмещать с участком кривой в плане, имеющей наименьший радиус кривизны; смещение вершины вертикальной кривой неизбежно вызывает расположение наиболее крутой части закругления в плане на участке с большим продольным уклоном и чем больше такое смещение, тем больше продольный уклон на кривой в плане, что отрицательно сказывается на безопасности движения. Рекомендуется на участке клотоидной трассы с радиусом кривизны менее 2000 м для дорог I категории и 1500 м для дорог II и III категорий предельный продольный уклон назначать не более 30 ‰;

г) вертикальная кривая должна перекрывать часть клотоиды в плане на участке с радиусом кривизны менее 5000 м. Не допускается размещать конец вертикальной кривой на квазипрямых участках. Если это условие выполнить нельзя, рекомендуется изменить положение трассы в плане или сместить вершину перелома в продольном профиле.

7.4. Клотоидное трассирование предполагает использование не только переходных, но и круговых кривых и прямых. При этом необходимо соблюдать следующие условия:

а) протяженность участков дороги, протрассированных прямыми, не должна превышать 20 % от общей длины дороги, включая и квазипрямые - начальные участки переходных кривых с отклонением от тангенсов менее, чем на 0,25 м;

б) длины прямых и разделяющих их криволинейных участков должны исключать опасность появления монотонных условий движения и должны назначаться согласно пп. 4.1.4, 4.1.7;

в) желательно, чтобы общая длина криволинейных участков была не менее 80 % длины дороги, а на долю переходных кривых приходилось бы более 30 % для дорог IV категории и более 50 % I-III категорий.

7.5. Применение прямых в трассе дороги в равнинной степной местности со слабо выраженными формами рельефа логически оправдано, но при этой необходимо ограничивать длину прямых согласно п. 3.1.4. Общая их длина в таком рельефе может достигать 50 %. В пересеченном рельефе или при долинном ходе длинные прямые вообще могут быть устранены или заменены переходными кривыми больших параметров или круговыми кривыми большого радиуса (более 4000 м).

7.6. Для обеспечения зрительной плавности рекомендуется исключать прямые вставки в клотоидной трассе. Вид дороги с короткими прямыми вставками такой же, как на рис. 18. Прямая в плане допускается только в том случае, если она воспринимается как самостоятельный элемент. Для этого наименьшая длина ее вместе с квазипрямыми должна быть не менее 400 м в равнинном и 300 м в пересеченном рельефе.

7.7. Параметры клотоид при клотоидном трассировании должны быть значительно большими чем из условия только обеспечения, плавного нарастания центробежного ускорения. Это необходимо для обеспечения зрительной плавности дороги и сокращения количества длин прямых. Параметры переходных кривых выбираются из условия обеспечения угла поворота в конце переходной кривой более 3º. Это условие выполняется при соотношении

A > 0,1 R,

где R - радиус кривизны в конце переходной кривой, м.

7.8. Минимальный параметр переходной кривой в зависимости от расчетной скорости движения не должен быть меньше следующих значений:

расчетная скорость, км/ч........................................................ 80 100 120 150

минимальный параметр, м.................................................... 160 260 390 517

7.9. Максимальные параметры клотоид ограничивают из условия обеспечения возможности более точной оценки водителем расстояний и скорости движения автомобилей. Из этих условий максимальный параметр переходной кривой должен быть не более А = 1200 м.

Из условий ограничения длины квазипрямых рекомендуется выдерживать соотношение:

А max < R к,

где R к -радиус кривизны в конце переходной кривой, м.

7.10. Параметры клотоид должны обеспечивать зрительную ясность и плавность дороги. По величине конечного радиуса клотоиды следует установить по рис. 37 интервал параметров клотоид, обеспечивающих зрительную ясность дороги, а по рис. 38 минимальный параметр, обеспечивающий зрительную плавность дороги. Расчетный параметр должен удовлетворять обоим условиям.

Рис. 37. Рекомендуемые параметры клотоид (не заштрихованная область)

Рис. 38. Соотношение между параметром клотоиды и величиной Н, определенной по рис. 5 или 6

Для переходных кривых с конечным радиусом 3000 м и более рекомендуется использовать клотоиду только с одним параметром - 1200 м.

7.11. Параметры смежных клотоид не должны различаться более, чем в 1,5 раза

A 1: A 2 < 1,5.

7.12. Зрительная плавность дороги с клотоидной трассой улучшается, если S-образная кривая в плане проектируется как одна клотоида (рис. 39, а). В этом случае желательно, чтобы выполнялось равенство

A 1 = A 2

В пересеченной местности для кривых, направленных в одну сторону, рекомендуется применять клотоиды, стыкующиеся в точке с R = ∞ с соотношением А 1: А 2 = 1,2 (рис. 39, б). Клотоида большего параметра должна находиться на участке с меньшим продольным уклоном (аналогично требованию увеличения радиуса кривой в плане в конце спуска).

7.13. При клотоидном трассировании вираж рекомендуется устраивать на участках, где радиус кривизны менее 3000 м. На остальной части клотоид устраивают двускатный поперечный профиль.

7.14. Длину отгона виража выбирают из условия, чтобы дополнительный продольный уклон по внешней кромке проезжей части был не менее 3-5 ‰. Это обеспечивается при длине отгона виража 80-140 м. Участок отгона виража рекомендуется располагать между точками с радиусами кривизны 4000-6000 и 3000 м.

Расстояние от начала клотоиды до начала отгона виража l 1 и конца отгона виража l 2 определяют по формулам

l 1 = А 2/ R 1; l 2 = А 2/ R 2,

где А - параметр клотоиды, м; R 1- радиус кривизны в начале отгона виража, м. Для дорог I категории R 1 = 3000 м, для других категорий R 1 = 2000 м; R 2 - радиус кривизны в конце участка отгона виража. Для дорог I категории R 2 = 1000 м, для дорог II категории - 800 м, III и IV категорий - 600 м.

Дополнительный продольный уклон (Δ i) внешней кромки проезжей части не должен превышать: для дорог I-II категорий - 5 ‰. III-IV категорий - 10 ‰.

Необходимо выдерживать условие

где Δ Н - поднятие внешней кромки проезжей части для создания уклона виража, м.

Рис. 39. Расположение клотоид в плане трассы:

а - на двух обратных кривых; б - на двух близко расположенных закруглениях; А - параметр клотоиды; R с1 - радиус кривизны в конце клотоидной кривой

7.15. Для обеспечения зрительной плавности дороги с клотоидной трассой рекомендуется выдерживать требования пп. 4 и 5. Применение клотоид в трассе дороги не является гарантией обеспечения зрительной плавности. Необходимо обеспечивать требования к взаимному сочетанию элементов плана и продольного профиля дороги. Клотоидное трассирование облегчает выполнение этих требований.

7.16. Для оценки зрительной плавности и ясности дороги с клотоидной трассой используют рекомендации и формулы, изложенные в главе 3.

Дата добавления: 2015-04-25