книги / Проектирование автомобильных дорог. Ч. 1

Рис. 12.11. Пример перспективы дороги, построенной на электронной вычисли­ тельной машине

расположенной в стороне возвышенности. Программы позволяют учесть рельеф придорожной полосы и выявить закрытые им участ­ ки дороги (рис. 12.11).

Для сложных участков дороги, например пересечений в разных уровнях, иногда изготовляют уменьшенные модели.

Для обеспечения пространственной плавности трассы большое значение имеет соблюдение принципов зрительного ориентирования водителей — такое взаимное сочетание элементов дороги и придо­ рожной, полосы, которое делает для водителя понятным направле­ ние дороги за пределами фактической видимости. При движении взгляд водителя скользит впереди автомобиля по поверхности до­ роги, следуя направляющим ориентирам, которыми являются хорошо различимые линии, параллельные пути движения: кромки покрытия, разделительные полосы на автомобильных магистралях, линии разметки покрытия, полосы придорожных насаждений, ограждения дороги и др. Расположение этих ориентиров должно создавать систему опорных точек, проследив направление которых, глаз водителя как бы продолжает для себя дальнейшее положение дороги.

Из средств-зрительного ориентирования наиболее эффективны­ ми являются сопряжения плана и профиля, придорожные насаж­ дения и специально устанавливаемые по краям обочин сигнальные столбики.

На рис. 12.12 показано, как увеличение радиуса кривой в плане делает для водителя понятным изменение направления дороги за переломом продольного профиля.

12.4. Трассирование дорог клотоидами и сплайнами

Наибольшая плавность трассы достигается при проложении ее в виде кривых непрерывно изменяющейся кривизны, гармонично вписанных в ландшафт. Такой способ трассирования, ранее приме-

231

Рис. 12.12. Улучшение ориентирования водителя в дорожных условиях:

а —<вид дороги, построенной без учета принципов зрительного ориентирования; б — обозна­ чение поворота увеличением длины кривой, начинающейся за переломом продольного про­ филя; I —(Продольный профиль; 2 — план

нявшийся преимущественно для автомобильных магистралей и до­ рог высших категорий, в последнее время получил широкое распро­ странение и для дорог более низких категорий. Пока еще наиболее часто применяют клотоидные трассы, состоящие в основном из со­ прягающихся круговых кривых и переходных кривых больших па­ раметров. Прямые вставки невелики, а иногда вообще отсутствуют (рис. 12.13).

В клотоидной трассе переходная кривая из вспомогательного элемента кривых малых радиусов становится самостоятельным элементом трассирования, равноправным с круговыми кривыми и часто вытесняющим прямые участки. Принцип трассирования ме­ няется. Вместо ходов по прямым между углами поворота и после­ дующего вписывания между ними круговых кривых по горизонта­ лям местности укладывают круговые кривые больших радиусов и сопрягают их переходными кривыми (рис. 12.14). Переходные кри­ вые применяют во вс^х случаях сопряжения элементов трассы автомобильной дороги (рис. 12.15).

Переходные кривые назначают большой длины, обеспечивая тем самым отсутствие зрительных искажений вида дороги при взгляде на впереди расположенные участки. Они существенно пре­ вышают длины, необходимые из условия плавности нарастания центробежного ускорения (см. п. 4.4).

Для обеспечения зрительной плавности при вписывании пере­ ходной кривой угол поворота трассы автомобильной дороги должен составлять не менее 3°, а длина переходной кривой — не менее XU длины круговой кривой. Параметр радиоидной спирали с уравнени­ ем RL = A2должен быть в пределах от 0,4 R до 1,4 R.

При сопряжении переходными кривыми обратных S-образных кривых желательно, чтобы обе переходные кривые имели одинако-

232

233

Рис. 12.14. Разница в принципах трассирования автомобильных дорог:

щие круговые кривые

Плавные трассы обычно проектируют по планам в горизонталях или по аэрофотоснимкам. Вначале на карте масштаба 1:2000 или 1:5000 намечают по условиям рельефа н ситуации контрольные точки, через которые нужно провести'трассу, чтобы удовлетворить принципам ландшафтного проектирования. Затем на картуз укла­ дывают гибкую линейку (рис. 12.16) и, придав ей плавные изгибы, наносят в первом приближении трассу, проходящую через намечен­ ные точки.

Рис. 12.15. Различные способы сочетания переходных кривых:

234

При этом в целях рационального согласования кривых в про­ дольном профиле и в плане углы поворотов стараются разместить на линиях водоразделов и дне долин. Полученную трассу рас­ сматривают как магистральный ход, уточняемый в процессе раз­ бивки пикетажа и определения геометрических элементов дороги в плане.

При ручном проектировании клотоидной трассы используют на­ боры шаблонов круговых и переходных кривых, изготовленные в масштабе плана (рис. 12.17). Вначале подбирают круговые кривые, отмечая их начало и конец и записывая на плане их радиусы. При­ меряя далее шаблоны клотоидных кривых разных параметров, подбирают по имеющимся на них пометкам радиусов круговых кривых необходимые параметры. Пикетаж трассы определяют рас­ четом, используя таблицы для переходных кривых больших пара­ метров.

Выполнение этой трудоемкой работы в проемных организациях облегчается использованием ЭВМ. Разработан ряд программ, отли­ чающихся по идее алгоритмов. Один из них, основанные на методе опорных элементов, исходят из точно вычерченных с по­ мощью шаблонов на планах в горизонталях или на фотосхемах трасс.

235

Рис. 12.17. Шаблоны для нанесения клотоидной трассы/

В машину вводят данные о координатах фиксированных эле­ ментов— прямых участках, центрах круговых кривых и их радиу­ сах, о полуфиксированных элементах, которые могут смещаться в определенных пределах. Машина увязывает эти элементы между собой при помощи клотоид, прямых или окружностей, определяя параметры соединяющих элементов и выдавая координаты для разбивки трассы.

При методе сплайнов производится математическое осреднение введенного в машину большого числа точек трассы, намеченной по шаблонам или просто от руки. При этом одни контрольные точки

236

\

фиксируются точно, около других могут быть заданы возможные зойы смещения. Машина подбирает окончательное положение трас­ сы] исходя из требований минимальной суммы квадратов,.отклоне­ нии проектируемой трассы от первоначально намеченных *точек ее прохождения.

К трассе предъявляются дополнительные критерии оптими­ зации, например скорость нарастания центробежного ускорения

и др.

12.5.Трассирование дороги в увязке

сокружающим ландшафтом

Современная автомобильная дорога — капитальное сооружение, рассчитанное на многие годы, которым ежедневно пользуются ты­ сячи людей. Поэтому к дорогам, как ко всем сооружениям массо­ вого пользования, должны предъявляться высокие эстетические требования в отношении их внешнего оформления, выполняемого в увязке с окружающим природным ландшафтом и архитектурой сооружений, расположенных вдоль дороги,

Это достигается в первую очередь согласованием трассы дороги •с рельефом окружающей местности и формами ландшафта. Плав­ ное включение дороги в окружающую местность повышает удобст­ во движения, помогает лучше раскрыть перед едущими красоту природы, а также устранить вызванные проложением дороги нару­ шения закономерностей природного ландшафта. Такие дороги наи­ более безопасны для движения, не утомительны для водителей и пассажиров и поэтому имеют лучшие транспортно-эксплуатацион­ ные показатели.

Согласование дороги с ландшафтом должно основываться на соответствии элементов дороги элементам ландшафта (рельефу, водным пространствам, лесным массивам, сельскохозяйственным угодьям, населенным пунктам, ранее построенным инженерным со­ оружениям и т. д.) и проложении трассы с учетом закономерностей их сочетания.

Дорога хорошо сочетается с ландшафтом, если она проложена по граничной зоне его элементов (у подножья холмов, по опушкам лесов, по террасам речных долин) или вдоль естественной (обыч­ но искривленной) оси ландшафта, например водотока, идущего по долине, без резких нарушений сложившихся форм логически не­ оправданными пересечениями (рис. 12.18). При этом необходимо ориентироваться на имеющиеся в каждом ландшафте основные характеризующие его элементы. Дорога должна следовать круп­ ным определяющим линиям ландшафта, не считаясь со множест­ вом малых и мельчайших складок местности, пересечения которых

237

Рис. 12.18. Дорога с клотоидыой трассой, проложенная по граничной зоне эле­ ментов ландшафта

могут быть сглажены устройством пологих откосов земляного по­ лотна.

Несоблюдение этого правила приводит к нарушению простран­ ственной плавности трассы.

В степных районах не возникает каких-либо ограничений в проложении дороги в плане и продольном профиле. Часто возможны прямые участки дорог протяженностью до нескольких десятков километров. Однако движение по длинным прямым участкам в однообразной открытой равнинной местности для водителей грузо­ вых автомобилей сопряжено с повышенной утомляемостью и сни­ жением внимательности.

Водители легковых автомобилей, наоборот, теряют контроль над. скоростью. В ночное время на длинных прямых участках повыша­ ется опасность ослепления водителей светом фар встречных авто­ мобилей.

Все это приводит к увеличению числа дорожно-транспортных происшествий.

Целесообразно, чтобы длина прямых на дорогах I категории непревышала 3,5—5 км. Это не требует искусственного искривления

238

тркссы, так как даже в степях с равнинным рельефом при деталь­ ном изучении обычно обнаруживается много причин, оправдываю­ щих введение углов поворота. К их числу относятся неблагоприят­ ные грунтовые условия — участки поверхностного заболачивания и пятна избыточного засоления, места с необеспеченным стоком, лесные массивы и рощи в малолесных районах, мелкие элементы рельефа, не находящие отражения на картах в горизонталях, но влияющие на условия водоотвода, ценные сельскохозяйственные угодья, населенные пункты, понижения местности, над которыми в безветренные летние ночи образуются туманы, ухудшающие ви­ димость.

Допустимая длина прямых участков связана также с окружаю­ щей местностью. Всякие выделяющиеся элементы привлекают к себе внимание водителей и способствуют повышению их сосредото­ ченности. В связи с этим всегда оправдывается направление доро­ ги на хорошо заметный издалека ориентир, выделяющийся на об­ щем фоне местности, — холмы, высокие здания и заводские соору­ жения, терриконы каменноугольных шахт.

При отсутствии на местности естественных ориентиров их мож­ но создавать искусственно в виде групп деревьев на придорожной полосе.

Ландшафт лесостепи характеризуется более развитыми, чем в степях, формами рельефа, наличием долин водотоков — заросших балок (на севере), действующих оврагов (на юге). Для лесов ха­ рактерно островное расположение.

Элементы рельефа не создают существенных препятствий для трассирования, так как за малыми исключениями дороги можно прокладывать по любому направлению, удовлетворяя требованиям технических условий.

В южной части лесостепей и в степной зоне большое значение приобретает сохранение существующих лесов и даже отдельных групп деревьев. Целесообразно обходить дорогой даже небольшие рощи, прокладывая дорогу вдоль их опушки. При неизбежности пересечения луцще, чтобы дорогд входила в лес на кривой (рис. 12.19).

Перед входом в лес следует сажать постепенно сгущающиеся группы деревьев, чтобы уменьшить внезапную ветровую нагруз­ ку на автомобиль, выезжающий из леса.

При пересечении лесов на прямых участках некрасивы как стро­ го симметричное разрезание леса, так и отделение от леса узкой полосы.

Холмистый ландшафт складывается из крупных элементов рельефа. Для сокращения объемов земляных работ целесообразно проложение трассы в виде плавной извилистой линии, вписанной в рельеф и расположенной в переходной зоне между крупными эле­ ментами ландшафта.

239

Чем выше категория дороги и шире земляное полотно, Teifi с более крупными элементами рельефа должна увязываться доро­ га. Влияние пересекаемых дорогой небольших впадин и отрогов холмов следует устранять планировочными работами и плавцым сопряжением земляного полотна с прилегающей местностью путем устройства обтекаемых откосов. Нарушение принципа сочетания элементов плана и профиля между собой и с элементами ландшаф­ та в условиях холмистого ландшафта резко бросается в глаза, по­ скольку с возвышенных участков дорога обычно бывает открыта для обзора на большом протяжении.

В горной местности высотные элементы ландшафта настолько преобладают, что всякое неподчинение им дороги бывает сопряже­ но с большими скальными работами и устройством дорогостоящих инженерных сооружений.

Согласование с ландшафтом для горных дорог сводится к оги­ банию элементов горного рельефа с отклонением от них по возмож­ ности на меньшее расстояние, необходимое для соблюдения мини­ мальных требований к элементам плана и профиля в трудных ус­ ловиях рельефа.

Построенная дорога приобретает организующую роль в форми­ ровании нового ландшафта горной местности. Инженерные соору-

Рис. 12.19. Пересечение дорогами лесных участков:

а — нерекомендуемое прямое пересечение; б — правильное пересечение по кривой.

240