МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО
СТРОИТЕЛЬСТВА
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
СОЮЗДОРНИИ
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ОЦЕНКЕ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
ПО СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ
Одобрены Минтрансстроем
Москва 1982
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОЦЕНКЕ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ ПО СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ. Союздорнии. М., 1982.
Изложена методика оценки проектных решений по наибольшей технической скорости движения одиночных транспортных средств, а также по средней скорости движения потока автомобилей. Учитываются характерные режимы движения одиночных автомобилей в различных дорожных условиях.
Для оценки проектных решений по средней скорости движения транспортных потоков разработан метод коэффициентов, учитывающий снижение скорости движения потока в зависимости от элементов плана, продольного и поперечного профилей и интенсивности движения.
Рассматриваются параметры, влияющие на скорость движения, которые позволяют с большей точностью подходить к оценке проектных решений.
Табл. 12, рис. 7.
Предисловие
«Методические рекомендации по оценке проектных решений автомобильных дорог по скорости движения» разработаны Союздорнии в развитие раздела «Безопасность и организация движения» СНиП II-Д.5-72 «Автомобильные дороги. Нормы проектирования».
Настоящие «Методические рекомендации» предназначены для оценки проектных решений при разработке проектно-сметной документации на строительство и реконструкцию автомобильных дорог. Оценка проектных решений производится как по наибольшей технической скорости движения, устанавливаемой для автомобилей и автопоездов, наиболее характерных для движения по проектируемой дороге, так и по средней скорости движения транспортного потока, что позволяет более объективно судить о качественной стороне принимаемых проектных решений.
«Методические рекомендации разработали канд. техн. наук Н.Ф. Хорошилов, инженеры О.Н. Яковлев, Н.А. Рябиков, Н.С. Беззубик, А.В. Ионов (Союздорнии) при участии инженеров Н.Н. Чуклинова (ВНИИБД МВД СССР), М.Т. Работяги (МАДИ).
1. Общие положения
1.1. Оценку проектных решений по скорости движения следует производить при разработке проектно-сметной документации на строительство и реконструкцию автомобильных дорог I, II и III категорий и в отдельных случаях - IV и V категорий, особенно на сложных участках, при проектировании которых используются предельные значения норм по отдельным элементам или допускаются отступления от них.
1.2. Принимаемые в проектах решения по назначению различных элементов дорог и их совокупности следует оценивать как по максимальной скорости движения, устанавливаемой для автомобилей и автопоездов, наиболее характерных для движения по проектируемой дороге, так и по средней скорости движения транспортного потока, что позволяет более объективно судить о качественной стороне принимаемых проектных решений.
2. Оценка обеспеченности расчетной скорости движения
2.1. Для оценки проектных решений автомобильных дорог по степени обеспеченности расчетной скорости движения принимается метод определения максимальных скоростей движения автомобилей в зависимости от параметров основных элементов плана и продольного профиля дороги.
2.2. Оценивать проектные решения следует по максимальной скорости движения одиночных автомобилей, наиболее характерных для движения по проектируемой дороге. Для автомобильных дорог I - III категорий в качестве расчетного автомобиля принимают, как правило, автомобиль ГАЗ-24, а для дорог IV и V категорий - грузовой автомобиль ЗИЛ-130 или КамАЗ-5320. В случаях, когда автопоезда составляют 15 % или более от общего транспортного потока, следует дополнительно проводить анализ максимальных скоростей движения автопоездов, принимая за расчетный автопоезд в составе тягача ЗИЛ-130 или КамАЗ-5320 с прицепами соответствующей грузоподъемности.
2.3. Оценивать проектные решения по максимальной скорости движения следует с учетом основных расчетных скоростей, приведенных в табл. 3 СНиП II-Д.5-72. Участки дорог со значениями максимальной скорости (среднее значение для двух направлений) менее 0,9 основной расчетной скорости для соответствующей категории дороги следует перепроектировать, а в особо сложных условиях местности, где изменение проектных решений вызывает значительное увеличение строительных затрат, при соответствующем технико-экономическом обосновании основная расчетная скорость может быть снижена, но не менее значений, допускаемых на трудных участках пересеченной и горной местности (см. табл. 3 СНиП II-Д.5-72). При этом должны быть предусмотрены меры по обеспечению безопасности движения и устойчивого равномерного движения автомобилей на смежных участках.
3. Влияние элементов дорог на ограничение максимальной скорости движения автомобилей
3.1. При оценке проектных решений вначале устанавливаются участки ограничения максимальной скорости движения.
3.2. Максимальная скорость движения автомобилей ограничивается параметрами элементов дорог: величинами радиусов кривых в плане в сочетании с поперечным уклоном проезжей части; величинами радиусов выпуклых кривых в продольном профиле с учетом обеспечения видимости в вертикальной плоскости; величинами радиусов вогнутых кривых в продольном профиле с учетом допускаемого центробежного ускорения; величинами продольных уклонов; переломами проектной линии в продольном профиле, не сопряженными кривыми.
3.3. Максимальная скорость движения на участках кривых в плане, в зависимости от величин их радиусов и поперечных уклонов проезжей части определяется по формуле
(1)
где υ - максимальная скорость движения, км/ч;
R - радиус кривой в плане, м;
ib - величина поперечного уклона проезжей части на кривой в десятичных дробях (табл. 8 СНиП II-Д.5-72);
γ2φ2 - используемая доля коэффициента сцепления в поперечном направлении: γ2φ2 = 0,19 ¸ 0,00054; для автопоездов γ2φ2 = 0,154 ¸ 0,0007.
3.4. Максимальная скорость движения на участках переходных кривых в зависимости от их длины и радиуса кривой в плане определяется по формуле
(2)
где R - радиус кривой в плане, м;
L - длина переходной кривой, м;
j - скорость нарастания центробежного ускорения, принимаемая 0;8 м/с3.
3.5. Максимальная скорость движения на выпуклых кривых в продольном профиле определяется в зависимости от радиуса кривой Rвып по табл. 1 настоящих «Методических рекомендаций».
3.6. Максимальная скорость движения υ на участке вогнутых кривых в продольном профиле определяется с учетом допускаемого центробежного ускорения по формуле
(3)
где Rвогн - радиус вогнутой кривой, м;
а - центробежное ускорение, принимаемое в зависимости от категории дороги 0,2 - 0,3 м/с2, в исключительных случаях - 0,5 - 0,7 м/с2.
Таблица 1
|
Rвогн, м |
υ, км/ч |
Rвып, м |
υ, км/ч |
|
600 |
30 |
12000 |
119 |
|
1000 |
40 |
13000 |
122 |
|
2000 |
55 |
14000 |
125 |
|
3000 |
68 |
15000 |
128 |
|
4000 |
78 |
16000 |
130 |
|
5000 |
85 |
17000 |
133 |
|
6000 |
90 |
18000 |
135 |
|
7000 |
95 |
19000 |
138 |
|
8000 |
100 |
20000 |
140 |
|
9000 |
105 |
23000 |
145 |
|
10000 |
110 |
25000 |
150 |
|
11000 |
115 |
3.7. Максимальную скорость движения υ в зависимости от алгебраической разности уклонов Δi на переломах проектной линии, не сопрягаемых вертикальными кривыми, определяют по табл. 2 настоящих «Методических рекомендаций».
3.8. Максимальную скорость в зависимости от продольного уклона для основных расчетных автомобилей ГАЗ-24 и ЗИЛ-130 следует определять по табл. 3, а для остальных автомобилей - по графикам рис. 1 настоящих «Методических рекомендаций».
Таблица 2
|
Значения на трудных участках |
|||||
|
пересеченной местности |
горной местности |
||||
|
υ, км/ч |
Δi, ‰ |
υ, км/ч |
Δi, ‰ |
υ, км/ч |
Δi, ‰ |
|
150 |
2,2 |
120 |
3,4 |
80 |
7,6 |
|
120 |
3,4 |
100 |
4,9 |
60 |
13,5 |
|
100 |
4,9 |
80 |
7,6 |
50 |
19,5 |
|
80 |
7,6 |
60 |
13,5 |
40 |
30,5 |
|
60 |
13,5 |
40 |
30,5 |
30 |
54,2 |
Таблица 3
|
Скорость, км/ч, автомобиля |
Уклон, ‰ |
Скорость, км/ч, автомобиля |
|||
|
ГАЗ-24 |
ЗИЛ-130 |
ГАЗ-24 |
ЗИЛ-130 |
||
|
0 |
145 |
90 |
0 |
145 |
90 |
|
-10 |
146 |
96 |
10 |
140 |
80 |
|
-20 |
146 |
96 |
20 |
134 |
69 |
|
-30 |
144 |
95 |
30 |
126 |
59 |
|
-40 |
141 |
92 |
40 |
119 |
51 |
|
-50 |
137 |
88 |
50 |
112 |
44 |
|
-60 |
133 |
84 |
60 |
106 |
38 |
|
-70 |
128 |
80 |
70 |
100 |
35 |
|
-80 |
123 |
75 |
80 |
94 |
30 |
|
-90 |
118 |
70 |
90 |
88 |
27 |
|
-100 |
113 |
63 |
100 |
82 |
25 |
3.9. При детальной оценке изменения максимальной скорости движения одиночного автомобиля по участку дороги рекомендуется строить эпюру скорости движения. При этом следует устанавливать промежуточные значения максимальных скоростей между скоростями ограничений с учетом пп. 3.10 - 3.12 настоящих «Методических рекомендаций».
3.10. Изменение скорости движения на переходных участках разгона и торможения определяется по следующим формулам:
(4)
где Lp - путь, необходимый для перехода от скорости ограничения υ1 к более высокой скорости υ2, м;
υ1, υ2 - скорости движения в начале и конце участка, км/ч;
D - средневзвешенный динамический фактор для интервала скоростей υ2 - υ1 (табл. 4 настоящих «Методических рекомендаций»);
ωk - коэффициент сопротивления качению, ωk = 0,02;
i - продольный уклон в десятичных дробях.
Рис. 1. Графики для определения максимальных скоростей движения автомобилей в зависимости от продольных уклонов
Таблица 4
|
Средневзвешенный динамический фактор автомобилей |
||||
|
ГАЗ-24 |
ЗИЛ-130 |
КамАЗ-5320 |
ЗИЛ-130 с прицепом |
|
|
0 - 10 |
0,333 |
0,358 |
0,321 |
0,270 |
|
10 - 20 |
0,356 |
0,192 |
0,180 |
0,140 |
|
20 - 30 |
0,367 |
0,120 |
0,120 |
0,080 |
|
30 - 40 |
0,348 |
0,085 |
0,078 |
0,052 |
|
40 - 50 |
0,292 |
0,065 |
0,056 |
0,043 |
|
50 - 60 |
0,224 |
0,055 |
0,040 |
0,035 |
|
60 - 70 |
0,185 |
0,043 |
0,028 |
0,030 |
|
70 - 80 |
0,150 |
0,033 |
0,015 |
0,020 |
|
80 - 90 |
0,116 |
0,021 |
0,010 |
|
|
90 - 100 |
0,100 |
|||
|
100 - 110 |
0,084 |
|||
|
110 - 120 |
0,066 |
|||
|
120 - 130 |
0,047 |
|||
|
130 - 140 |
0,040 |
|||
|
140 - 150 |
0,034 |
|||
(5)
где Lт - тормозной путь, м;
υ1 - скорость ограничения, км/ч;
υ2 - скорость на подходе к ограничению, км/ч;
γ1 - коэффициент использования тормозов;
φ1 - коэффициент продольного трения колеса с дорогой;
ωb - коэффициент сопротивления воздуха, ωb = 0,015 ¸ 0,030 для легковых автомобилей и 0,05 ¸ 0,07 для грузовых;
k - коэффициент увеличения тормозного пути за счет неполного и несвоевременного торможения (в зависимости от типа автомобиля), k = 2,0 ¸ 2,5.
Произведение коэффициентов γ1φ1 в зависимости от состояния покрытия и погодных условий изменяется от 0,2 для условий пониженного сцепления до 0,5 для условий нормального сцепления.
Рис. 2. Графики для определения путей разгона автомобиля ГАЗ-24
Рис. 3. Графики для определения путей разгона автомобиля ЗИЛ-130
Рис. 4. Графики для определения путей разгона автомобиля КамАЗ-5320
Рис. 5. График для определения тормозных путей
Построение эпюр скоростей на переходных участках разгона и торможения следует производить по графикам рис. 2 - 5.
3.11. При определении скорости движения в местах переходов автомобилей со спусков или подъемов с малыми уклонами, которым соответствует высокая скорость движения, к значительным подъемам с соответствующей им намного меньшей скоростью изменение скорости следует принимать постепенным с учетом прохождения автомобилями некоторой части подъемов за счет кинетической энергии. Длину инерционных путей в этих случаях следует определять по графикам рис. 6 настоящих «Методических рекомендаций» или по формуле
(6)
где Lи - путь, проходимый автомобилями за счет кинетической энергии, м;
υ1 - скорость в момент перехода автомобиля на подъем, км/ч;
υ2 - максимальная скорость для конкретного автомобиля на данном подъеме, км/ч.
Рис. 6. Схема построения линии скорости:
а) в пределах кривой в продольном профиле; б) по участку дороги
3.12. Скорость движения в пределах кривых в продольном профиле определяется по формуле (7) с учетом средней величины уклона отдельных участков (в зависимости от длины вертикальной кривой ее заменяют ломаной линией, разделенной на ряд участков длиной 50, 100 или 200 м). Уклон на участке принимается постоянным и равным среднему значению уклонов крайних точек участков.
(7)
где υk - скорость в конце участка, км/ч;
υн - скорость в начале участка, км/ч;
L - длина участка, м;
iср - средневзвешенный уклон на участке в десятичных дробях.
3.13. Построение эпюры максимально возможной скорости движения выполняется на листах продольных профилей или на отдельных листах. Горизонтальный масштаб следует принимать таким же, как при построении продольного профиля. Все графики для построения эпюры скорости движения даны в масштабе: горизонтальном 1:5000, вертикальном 1:10.
3.14. Исходя из имеющихся элементов трассы: продольных уклонов, радиусов кривых в плане и продольном профиле, а также переломов проектной линии в продольном профиле, наносятся линии ограничения скорости движения, полученные по формулам (1) - (3), табл. 1 - 3 и рис. 1 настоящих «Методических рекомендаций». Ограничения скорости наносятся пунктирными линиями только в пределах соответствующих участков (например, длина кривой) (приложение 1 настоящих «Методических рекомендаций»).
На лист, предназначенный для построения эпюры скорости, наносится масштабная сетка, выписываются параметры элементов, пикеты и километры. Продольные уклоны выписываются в тысячных долях: для подъемов - со знаком плюс, для спусков - со знаком минус. При оценке трассы в обоих направлениях знаки уклонов для построения эпюры скорости в обратном направлении соответственно принимаются с противоположным знаком.
3.15. Линии максимально возможных скоростей движения в зависимости от продольных уклонов наносятся по табл. 2 и графикам рис. 1 настоящих «Методических рекомендаций».
3.16. Во всех случаях, когда продольные уклоны позволяют перейти от скорости, ограниченной дорожными условиями, к более высокой скорости, линия максимально возможной скорости может быть найдена в зависимости от типа расчетного автомобиля по графикам путей разгона (рис. 2 - 4) или по формуле (4) настоящих «Методических рекомендаций».
3.17. На графике путей разгона находят линию скорости, соответствующую величине уклона на данном участке. На этой линии отмечают точку, соответствующую скорости ограничения на предыдущем участке. График накладывают на эпюру скоростей и отмеченную точку совмещают с конечной точкой линии ограничения скорости на предыдущем участке.
После совмещения точек линию скорости с графика путей разгона переносят на эпюру скоростей и продолжают по всей длине участка до точки изменения уклона. В случае изменения уклона на участке, где скорость может продолжать возрастать, построение линии скорости производится с соответствующими перестановками графика путей разгона по тому же способу.
3.18. При построении линии скорости на участках кривых в продольном профиле значительной длины кривую заменяют ломаной линией, т.е. разделяют ее на ряд равных участков длиной от 50 до 200 м (в зависимости от общей длины кривой). Зная величину среднего уклона для каждого участка, строят эпюру скорости путем последовательного перемещения графика путей разгона.
3.19. Построение эпюры скорости на участках торможения следует выполнять по графикам тормозных путей рис. 5 или по формуле (5).
На графике тормозных путей находит линию скорости, соответствующую величине уклона, на котором осуществляется торможение. На этой линии отмечают точку, соответствующую скорости, которая должна быть достигнута в результате торможения. График накладывают на эпюру скоростей и отмененную точку совмещают с точкой начала линии ограничения скорости (точки m, с, ε на рис. 6, б). Линию торможения переносят на эпюру скоростей до точки тачала торможения (точка n.).
Точка начала торможения определяется как точка пересечения линии торможения с линией скорости, соответствующей движению автомобиля до начала торможения. На рис. 6, б показано определение точки начала торможения перед ограничением скорости. Из точки с строят линию торможения с-р до пересечения с линией скорости а-в на участке разгона. Точка пересечения n и является точкой начала торможения.
3.20. В случае, когда тормозной путь должен определяться не от линии установившейся для определенного уклона скорости, а от линии возрастающей скорости, например, для участков между первым и вторым ограничениями (на рис. 6, б) ограничения отмечены точками m, а и c, d), построение эпюры скорости заключается в следующем.
На схему рис. 6, б наносится линия скорости на участке разгона, но не закрепляется, а лишь слегка намечается карандашом (линия а-в), затем от точки с начала ограничения скорости наносится линия скорости с-р на участке торможения; пересечение этих линий и даст искомую точку n.
3.21. При переходе с отрицательных или малых положительных уклонов, которым соответствует достаточно высокая максимальная скорость движения, к значительным подъемам (с соответствующей им намного меньшей скоростью) изменение скорости происходит не мгновенно (в виде уступа), а постепенно. Некоторая часть подъема преодолевается за счет кинетической энергии автомобиля с более высокой скоростью, чем максимальная средняя установившаяся скорость, соответствующая величине этого подъема. Линия максимально возможной скорости на участке, проходимом автомобилем за счет кинетической энергии, наносится с помощью графиков определения инерционных расстояний рис. 7 или расчетным путем по формуле (6) настоящих «Методических рекомендаций». Нанесение линии скорости на участках действия инерционных сил заключается в следующем: на графике инерционных расстояний находим точку пересечения линии скорости с линией разности уклонов, совмещаем точку на графике с точкой эпюры скорости, от которой требуется найти инерционные расстояния. Перенеся линию графика с разностью уклонов до пересечения с линией скорости на последующем участке, получим линию скорости на участке, проходимом автомобилем с повышенной скоростью по сравнению со скоростью, соответствующей уклону. Линия максимальной скорости движения строится для всего оцениваемого участка трассы.
