Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Развитие дорожного строитеьства

Технические условия и правила проложения дорог на местности


Технические условия и правила проложения дорог на местности

По мере развития автомобилизации изменяются требования к элементам трассы и проложению дорог на местности.

Первоначально для автомобильных магистралей принимались высокие расчетные скорости. Перед началом второй мировой войны дорогу Брюссель—Остенде проектировали на скорость 180 км/ч. На первом этапе строительства германские автомобильные магистрали перед второй мировой войной проектировали на расчетную скорость 160 км/ч. В СССР при пересмотрах нормативов на проектирование дорог расчетные скорости также повышали, следуя за ростом конструктивных скоростей автомобилей, выпускаемых отечественной промышленностью, и увеличением протяженности дорог с твердыми покрытиями. Однако сопоставление на рис. 9.4 скоростей для дорог II и III категорий, по которым выполняется основная масса автомобильных перевозок, показывает, что динамические возможности легковых автомобилей, назначаемые для повышения приемистости при разгоне, значительно превышают обеспечиваемые дорогами безопасные скорости движения. При сравнительно незначительном ухудшении погодных условий или загрязнении покрытия движение с такими скоростями становится опасным, поскольку расчет элементов трассы ведется из условия слегка увлажненного чистого состояния шероховатого покрытия.

Рис. 1. Изменение конструктивных скоростей отечественных автомобилей и расчетные скорости по техническим условиям:
1 — расчетные скорости для дорог I категории; 2 — то же для дорог II категории; 3 .И то же для дорог III категории; 4—конструктивные скорости легковых автомобилей;

Повышение требований к дорогам в послевоенный период объяснялось не только возрастанием конструктивных скоростей автомобилей. Легковые автомобили становились ниже, возвышение глаза водителей над уровнем проезжей части делалось все меньшим. Сейчас его принимают равным 1,0 м в Австрии, ФРГ и Франции, 1,15 м в Австралии и США и 1,20 м в ГДР. Это увеличивает требования к видимости и ведет, как следствие, к значительному возрастанию объемов земляных работ при вписывании выпуклых вертикальных кривых. Изменение требований к размерам выпуклой кривой при алгебраической разности уклонов продольного профиля 50%о, рассчитанной в соответствии с действовавшими в разное время техническими условиями на проектирование автомобильных магистралей разных стран, можно проследить на следующем примере:

Однако для последнего 20-летия более характерна устойчивая тенденция к поискам путей уменьшения стоимости дорожного строительства, вызванная как вздорожанием материалов и энергии, так и уменьшением ассигнований на дорожное хозяйство. Выход ищут в снижении нормативов на элементы трассы и поперечного профиля дорог, а также в некотором понижении расчетного уровня обслуживания и надежности дорожных одежд— в сокращении планируемых межремонтных сроков.

Можно привести ряд характерных примеров. В технических условиях на проектирование дорог Великобритании 1981 г. предельный продольный уклон на магистральных дорогах увеличен с 40 до 80%о, при обязательном устройстве дополнительных полос проезжей части. В ряде стран увеличена интенсивность движения, при которой предусматривают переход от двухполосной проезжей части к четырехполосной. В Новой Зеландии этот критерий равен 12 тыс. авт/сут., а в Бельгии — 9 тыс. авт/сут. В ФРГ предельную пропускную способность двухполосной дороги с шириной проезжей части 7 м считают равной 1700 авт/ч при скорости 70 км/ч и 1400 авт/ч при скорости 80 км/ч, т. е. примерно 14—17 тыс. авт/сут. По сути, это означает допущение более высокого уровня загрузки дороги и снижение скорости транспортного потока.

Характерна тенденция к снижению расчетных скоростей и увязке их с назначением дороги и дальности перевозок.

При сохранении расчетных скоростей для автомобильных магистралей на уровне 120 км/ч ограничения особенно сильно коснулись расчетных скоростей для дорог остальных технических категорий. Возникла идея отказа от постоянных расчетных скоростей, присвоенных определенным категориям дорог, и назначения их с учетом особенностей работы дороги.

Это связано с рядом причин:
— в условиях интенсивных потоков движения высокие расчетные скорости могут реализовать только отдельные одиночные автомобили в хороших погодных условиях в часы спада интенсивности движения. Взаимные помехи, возникающие в плотных транспортных потоках, приводят к снижению их средней скорости;
— скорости должны быть связаны с назначением дороги. Иногда бывает нужно торопиться к самолету в аэропорт, но, наоборот, по дороге в зону отдыха каждому хочется ехать с умеренной скоростью, любуясь природой, настраиваясь на предстоящий отдых. На подходах к большим городам с интенсивным пригородным движением важнее обеспечить высокую пропускную способность местных грузовых и пассажирских сообщений, чем высокую скорость;
— скорость психологически связана с дальностью поездки. Редко кто будет ехать на короткое в 20—30 км расстояние с весьма высокой скоростью;
— экономия энергетических ресурсов, необходимость бережного отношения к невозобновляющимся запасам нефти делают целесообразным ориентироваться на «экономическую скорость», соответствующую минимальным расходам топлива. Для современных ав-. томобилей она близка к 70 км/ч [308];
— требования обеспечения безопасности движения уже заставили во всех странах, в том числе и в СССР, ввести общее ограничение скорости. Поэтому, если и ведется расчет элементов трассы на высокие скорости движения, то этим, по сути, предусматривается повышение безопасности движения при неблагоприятных условиях погоды, когда сцепление снижается.

Действующие в настоящее время технические условия на проектирование автомобильных дорог в большинстве стран предусматривают скорости на автомобильных магистралях не выше 120 км/ч. Это соответствует результатам проведенного в ФРГ комплексного анализа влияния ограничения скоростей на показатели эксплуатации автомобиля, по большинству из которых снижение скорости дает положительный эффект — уменьшаются количество дорожно-транспортных происшествий, загрязнение воздуха отработавшими газами двигателей и расход топлива. При проектировании дорог на скорость, допускаемую ограничениями, несколько снижается занимаемая дорогой площадь земли. По большинству показателей оптимальной является скорость 80—100 км/ч. Однако, поскольку при назначении ограничения приходится считаться со сложившимся на дорогах за много лет режимом движения и психологией водителей, из-за чего количество нарушений установленного режима возрастает в тем большей степени, чем ниже установленная скорость, для автомобильных магистралей пришли к выводу о возможности установления предельной скорости 120 км/ч, хотя более экономичными являются скорости 100 км/ч.

В известной степени эта идея реализована в технических условиях на проектирование дорог ФРГ 1984 г. (RAS-L-1), где техническая классификация дорог подчинена их хозяйственному значению [315]. Все дороги вне пределов населенных пунктов разделены на пять групп, которым соответствуют различные скорости:

В зависимости от интенсивности движения дороги первых трех групп могут устраиваться четырехполосными с разделительной полосой и двухполосными. Четырехполосные рассчитывают на большую из скоростей.

На расчетную (Entwurfgeschwindigkeit, design speed) скорость, которая назначается с учетом административно-хозяйственного значения дороги и сроков окупаемости затрат на строительство, рассчитывают только основные элементы дороги, влияющие на безопасность движения, — в ФРГ и в Австрии минимальные допустимые радиусы кривых в плане и выпуклых вертикальных кривых. Остальные элементы дороги, в том числе допускающие улучшение в процессе последующей эксплуатации (например, ширину проезжей части), рассчитывают на «проектную скорость», соответствующую скорости, которую в аналогичных условиях на существующих дорогах не превышают 85% водителей. Для дорог без разделительной полосы проектная скорость зависит от извилистости трассы и ширины проезжей части и может изменяться для разных участков одной дороги. По Техническим условиям ФРГ при ширине проезжей части 7 м она составляет 100 км/ч на длинных прямых и около 70 км/ч при извилистости 360°/км. Из значения проектной скорости исходят при определении поперечных уклонов виражей и требуемой видимости. В Австралии и Великобритании проектную скорость называют «скоростью, соответствующей окружению» (operating speed), и исходят из нее при проектировании всех элементов дороги, кроме минимальных радиусов кривых в плане.

Для дорог с разделительной полосой проектная скорость выше расчетной на 10—20 км/ч.

В технических условиях последних лет для снижения стоимости строительства уменьшают ширину земляного полотна и проезжей части. Чтобы ширину полосы отвода сделать постоянной, переменную крутизну откосов насыпей и выемок при рабочих отметках до

2 м создают, принимая постоянным заложение подошвы откосов. Крутизна меняется при этом от 1:1,5 при отметке 2 м до 1:6 при отметке 0,5 м. Обтекаемые поперечные профили, плавно сливающиеся с формами прилегающих элементов рельефа, применяют лишь при предъявлении к дороге повышенных архитектурных требований, например на парковых дорогах.

Ширину разделительной полосы во многих странах уменьшили с 8—12 до 3—4 м при обязательной установке на ней ограждений. Устройство широких разделительных полос предусматривается уже не как средство повышения безопасности движения, а как резерв для последующего уширения проезжей части, поскольку после ввода дороги в эксплуатацию прилегающие к ней земли резко возрастают в цене.

В Технических условиях ФРГ 1984 г. уменьшена ширина полос движения на проезжей части двухполосных дорог с 3,75 до 3,25 м при малой доле грузовых автомобилей и до 3 м при проектной скорости 50—60 км/ч. Ширина грунтовой части обочин на дорогах всех категорий уменьшена до 1,5 м, стояночных полос для испортившихся автомобилей, ожидающих приезда машин технической помощи — до 2,5—2 м. Краевые полосы на двухполосных дорогах уменьшены до 0,25 м.

В Бельгии на автомобильных магистралях ширина полос движения уменьшена с 3,75 до 3,5 м, разделительных полос — с 6,5 до

3 м, боковых полос — с 2,5 до 0,75 м. В результате стоимость строительства и затраты на него энергии снизились на 20%. Аналогично для двухполосных дорог снижение стоимости строительства и затрат энергии составило соответственно 20 и 15%. В Нидерландах на второстепенных двухполосных дорогах при расчетной скорости 80 км/ч принята ширина полосы движения 3,1 м, при 100 км/ч — 3,25—3,5 м.

Характерна тенденция к увеличению поперечного уклона проезжей части, который, например, для цементобетонных покрытий принимают 25°/оо в целях быстрейшего отвода воды для предупреждения аквапланирования колес во время сильных дождей.

При массовом строительстве пересечений в разном уровне до сих пор проявляются две тенденции — индивидуальное проектирование более экономичных пересечений типа неполного клеверного листа исходя из фактических грузопотоков с устройством разворотов на малонапряженных направлениях (США, Канада) и использование полных клеверных листов, допускающих малую загрузку отдельных съездов в расчете на возможное в дальнейшем изменение грузопотоков (ФРГ).

Начало строительства автомобильных магистралей способствовало существенному развитию методов проложения дорог на местности, которые в дальнейшем постепенно стали распространяться на дороги всех технических категорий. Сосредоточение на магистралях большого числа людей выдвинуло задачи архитектурно-ландшафтной организации дорог и дорожного окружения.

Перед пассажирами и водителями автомобилей раскрывается непрерывно меняющаяся панорама местности. Психологические особенности ее восприятия могут делать поездку как приятной и успокаивающей, так и беспокоящей и тревожащей, как, например, в горной местности с нависающими над дорогой скалами и крутыми поворотами с ограниченной видимостью или на дорогах с частыми изменениями скорости при въездах на трудные участки с предельными допускаемыми значениями элементов плана и продольного профиля. Наблюдения показали, что расчетные схемы, используемые при обосновании технических условий на элементы плана и продольного профиля трассы, предусматривают напряженный режим движения, который при наличии возможности водители корректируют, проезжая кривые в плане с меньшим значением центробежного ускорения и следуя при обгоне по траекториям больших радиусов. Высокие скорости большинство водителей развивает только при фактических видимостях, существенно превышающих расчетные, из условия торможения и при отсутствии на дороге участков, вызывающих необходимость частых и существенных изменений скорости. Это обстоятельство и непривлекательный для глаза вид длинных прямолинейных участков, которые в пересеченной местности резко перерезают элементы рельефа, имеющие, как правило, плавные очертания, привели к появлению новых принципов проложения трассы — «пространственная плавность и согласование трассы с ландшафтом». Полотно современной дороги, запроектированной в соответствии с этими принципами, гармонично вписывается в основные элементы ландшафта и ситуации, а ее трасса представляет собой пространственную извилистую линию с плавно изменяющейся кривизной.

Зародившись перед началом второй мировой войны, методы ландшафтного проектирования и пространственного трассирования к 60—70-м годам оформились в систему эмпирических правил, соблюдение которых обеспечивает зрительную плавность дороги. Однако сложность и случайность очертаний элементов рельефа не давали возможности в холмистом рельефе вписаться в ландшафт без существенных земляных работ сочетанием прямолинейных участков и соединяющих их круговых кривых. Этой цели лучше удовлетворяла предложенная еще в 40-х годах «клотоидная трасса» из сопрягающихся отрезков кривых переменной кривизны — клотоид (радиоидальных спиралей). Прямые участки превратились во второстепенные участки трассы, а основными стали круговые кривые и клотоиды. На построенных в послевоенный период автомобильных магистралях протяжение прямых участков не превышает 5—15%, круговые кривые составляют 35—50% и клотоиды 30—60%. Однако увеличение плотности транспортных потоков вынудило в последнее десятилетие отступить oj принципа непрерывной криволинейности и периодически предусматривать на магистралях специальные «обгонные участки», прямолинейные с видимостью на большое расстояние.

Широкому использованию клотоид способствовала кажущаяся логическая обоснованность их уравнения — постоянная скорость нарастания центробежного ускорения в процессе движения. Однако изучение режимов движения по клотоидным трассам показало, что кривые малых радиусов автомобиль проезжает с постепенным снижением скорости. При этом траектория существенно отклоняется от клотоиды и соответствует так называемым «тормозным кривым». В 70-х годах клотоидную трассу начали заменять «сплайнами» — отрезками кубических полиномов, которые точно вписываются в намеченную на плане от руки плавную трассу.

Наиболее характерным для современного подхода к проектированию дорог стал учет психофизиологии водителей — особенностей восприятия ими условий движения по дороге. Движение автомобиля в транспортном потоке требует от водителей сосредоточения внимания. Наиболее спокойному и уверенному управлению соответствует некоторая оптимальная нервно-эмоциональная напряженность. При неожиданном ухудшении дорожных условий — кривых малых радиусов с необеспеченной видимостью, скрытых поворотах дороги, неожиданного примыкания полевой дороги и т. п. напряженность водителей резко возрастает и часто бывает достаточно незначительного дополнительного осложнения обстановки движения, чтобы случилось дорожное происшествие. К не менее тяжелым последствиям приводят слишком легкие дорожные условия, например, длинные прямые участки в однообразной ровной степной местности, где у водителей происходит ослабление внимания, приводящее к возникновению у них своеобразного полудремотного состояния отключенности. На практике принимаются меры активизации внимания водителей в однообразных дорожных условиях путем устранения монотонности дороги посадками на придорожной полосе декоративных растительных групп или установкой абстрактных скульптур, привлекающих внимание водителей необычностью своих форм (рис. 9.5). В местах, требующих особенной внимательности водителей или обязательного проезда с пониженной скоростью, находят применение искусственные «трясущие» или «шумовые полосы» (Rumble sgreeps) или длинные плавные волнообразные неровности («Sleeping policemen»), вынуждающие водителей уменьшить скорость.

Рис. 2. Примеры абстрактных скульптур, установленных на автомобильных магистралях:
а — ЧССР (Братислава — Брно); б — Испания (Барселона — Таррагона); в — Франция (Орлеан — Соран)

В дополнение к обеспечению механической устойчивости автомобилей начал формироваться новый принцип проектирования трассы дорог из условий обеспечения постоянной оптимальной нервно-эмоциональной напряженности водителей. Основы обеспечения этих требований закладываются в правила ландшафтного проектирования. В нормативах на элементы трассы они пока получили лишь частичное отражение в виде дифференцированного назначения времени реакции водителей на дорогах различных категорий.

Считают, что наиболее совершенной является трасса, которая «ведет» водителя, как бы управляя ритмом его движения посредством закономерного изменения размеров смежных элементов трассы и соблюдения принципа «зрительного ориентирования» (Optische Fiihrung, Guidage Visuele), «подсказывая» дальнейшее направление

трассы за пределами непосредственной видимости. Соблюдение этого принципа трассирования значительно облегчает работу водителей, но его нарушение, когда создается ошибочное представление о направлении дороги, может стать причиной тяжелых дорожно-транспортных происшествий. Современные идеи проложения трассы не сразу были признаны широкими кругами дорожников-строителей, которые усматривали в них элементы «архитектурного украшательства», ведущие к необоснованному удлинению трассы и осложнению строительства.

Следует отметить, что для дорог с двухполосной проезжей частью в условиях возросшей интенсивности, когда автомобили движутся группами или короткими колоннами, требования обеспечения безопасности и пропускной способности начинают входить в противоречие с практикой современного ландшафтного проектирования как подчинения дороги формам рельефа и ландшафта. В Англии отмечено, что на современных автомобильных дорогах количество и тяжесть происшествий на 1 млн. автомобиле-километров пробега больше, чем на построенных по техническим условиям 1930 г., требовавшим, чтобы дорога была насколько возможно пряма.

При извилистой трассе большое значение приобретает видимость из условия обгона. На правоповоротных кривых идущие впереди автомобили начинают ограничивать видимость, что повышает опасность обгонов на кривых с радиусами менее 1000 м. Наблюдения показывают, что из-за осложнения условий обгона средняя скорость транспортных потоков снижается, тем сильнее, чем больше извилистость дороги, характеризуемая количеством градусов поворота на километр протяженности.

Для повышения транспортных качеств двухполосных дорог английские технические условия 1984 г. предусматривают введение не реже чем через 3 км «обгонных» участков в виде прямых вставок или кривых. Для уменьшения объемов земляных работ видимость предусматривается из условия остановки автомобиля, с обязательным устройством дополнительных полос проезжей части в обоих направлениях. В этом случае они являются обгонными участками.

Сосредоточивая на себе большие потоки движения и огромное количество людей, автомобильные дороги становятся мощным орудием агрессивного воздействия человека на окружающую среду. Строительство дороги, связанное с перемещением значительных земляных масс и добычей больших объемов каменных материалов, часто выполняемое с игнорированием элементарных основ ландшафтной архитектуры, нарушает сложившееся в природе равновесие и может отражаться на устойчивости горных склонов, режиме стока поверхностных и грунтовых вод, активизировать образование оползней и осыпей, проявление термокарстовых явлений в зоне вечной мерзлоты. Придорожные снегозащитные насаждения, собирая за зиму большие объемы снега, могут явитьсЯ причиной переувлажнения прилегающих участков полей, создать затруднения при весенней пахоте.

Проводимое без учета всех этих обстоятельств дорожное строительство причиняет большой ущерб окружающей среде. Американский архитектор Л. Мамфорд писал, что «…во многих районах страны постройка дорог имела примерно те же результаты для растительности и всего ранее созданного человеком, как проход урагана или взрыв атомной бомбы. Нигде «бульдозерный» склад ума так не опасен, как у работающих в густо населенной местности. Когда инженер начинает смотреть на свою работу как на нечто более важное, чем интересы людей, для которых он работает, он, не колеблясь, опустошает леса, уничтожает водотоки, парки, застроенные места, только для того, чтобы провести свою дорогу прямо к назначенной цели».

Еще резче характеризует американское дорожное строительство У. Дуглас: «Автострады и вообще все дороги — сущее проклятье для девственной природы. Природная среда понесла непоправимый урон от безудержного развития дорожного строительства».

Наиболее ощутимым для населения фактором влияния движения по дороге является транспортный шум. Многие из рекомендуемых способов борьбы с шумом практически нереальны, как, например, расположение вдоль дорог только технических зданий, другие дорогостоящи — прокладка дороги в тоннелях и глубоких выемках — и создают новые проблемы удаления накапливающихся в ограниченном воздушном пространстве отработавших газов. Основным направлением борьбы с шумом становятся защитные звукоотражающие и звукопоглощающие стенки. Однако это решение требует сильно удорожающей его архитектурной обработки дтенок раскраской, разнообразием форм составляющих их сборных элементов из бетона, стали или алюминия, пластиков, маскировки растительностью. Все большее распространение получает мнение, что проведение в дорожном строительстве природоохранных мер должно сопровождаться не только сохранением придорожной полосы, но и улучшением ее, раскрытием красивых видов для едущих, устройством придорожных водоемов, уменьшением поверхностной эрозии, укреплением придорожных оврагов и посадкой растительности, очисткой воды, стекающей с придорожной полосы в пределах водоохранных зон, и т. п.

Вопросы защиты окружающей среды привлекают к себе большое внимание в последние годы, но теоретические и проектные разработки пока еще значительно опережают свою практическую реализацию. Между тем само присутствие на дороге больших масс людей становится причиной загрязнения придорожной полосы накапливающимся мусором, стихийного возникновения придорожных свалок, поломки деревьев и кустарников и тому подобных проявлений варварства. Поэтому стремятся предотвратить возможность стихийного съезда автомобилей на придорожную полосу, а отдых сосредоточивают на специально оборудованных площадках.

Необходимость пропуска по дорогам потоков автомобилей, превышающих их нормальную пропускную способность, выдвинула проблему организации движения, наиболее распространенным элементом которой является ограничение скоростей движения. На автомобильных магистралях потребовалось более гибкое регулирование скоростей посредством знаков с меняющейся информацией, управляемых ЭВМ по сигналам установленных на дороге датчиков. В зависимости от состояния покрытия — мокрое, обледеневшее или загрязненное — меняются максимальные допускаемые скорости движения, а в ряде случаев указываются рекомендуемые скорости, обеспечивающие не только безопасность, но и наибольшую пропускную способность. При густой дорожной сети, существенном снижении скорости транспортного потока и возникновении опасности затора включаются указатели перевода части движения на параллельные маршруты. Первым этапом организации движения, учитывающим дорожные условия и доступным во всех случаях, является принятая в Финляндии гибкая система ограничения скоростей, сочетающая индивидуальное ограничение на отдельных участках маршрутов с местными ограничениями в местах ухудшения транспортно-эксплуатационных показателей дороги.

Современными дорогами пользуются миллионы людей, а для водителей они являются местом повседневной работы. Поэтому на дорогах должны быть предусмотрены нормальные условия для всех участников движения. Между тем при строительстве дорог часто создается лишь возможность проезда автомобиля без какого-либо обеспечения условий труда и отдыха для водителей, необходимых удобств для пассажиров и туристов. В этом отношении современные дорожники отстают от древних строителей дорог, когда путешественник мог получить полное обслуживание в караван-сараях, расположенных на расстоянии дневного перехода.

Единственно правильное решение — предусматривать уже в проектах рациональное размещение на дороге комплекса сооружений обслуживания движения. Отдельные сооружения этого комплекса, увязанные с ландшафтом и общим стилем архитектуры дороги, могут строить и содержать различные организации.

Комплекс сооружений обслуживания движения может включать:
— придорожные гостиницы, в том числе и для кратковременного на несколько часов отдыха;
— палаточные кемпинги для сравнительно коротких, на один-два дня, остановок автотуристов;
— бензозаправочные станции с киосками для продажи предметов первой необходимости;
— станции технической помощи; столовые, закусочные, кафе;
— средства связи, в том числе придорожную систему телефонного или радиовызова медицинской или технической помощи;
— службу информации водителей о маршруте, его состоянии, проезжаемости, объездах, местах ограничений скорости, опасных участках.

Перечень объектов комплекса обслуживания движения зависит от назначения дороги и интенсивности движения. В США, например, в районах с теплым климатом устраивают придорожные кинематографы, в которых зрители сидят в своих автомобилях, смотрят на большой экран, а звуковое сопровождение картины слушают по своим радиоприемникам.





Похожие статьи:
Земляное полотно и дорожные одежды

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Развитие дорожного строитеьства

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум