Страница 2: ВСН 18-84. Указания по архитектурно-ландшафтному проектированию автомобильных дорог (46711)

3.2.2. Зрительную плавность дороги следует оценивать расчетами на ЭВМ; используя специальные программы. При их отсутствии такие расчеты могут быть выполнены и вручную. Для этого последовательно определяют расстояние до экстремальной точки на кривой, высоту глаз водителя над поверхностью кривой, видимый радиус, кривизны ведущей линии Rα, видимую ширину проезжей части Вα.

3.2.3. Расстояние от наблюдателя до экстремальной точки зависит от радиуса кривой в плане (или параметра переходной кривой) и положения наблюдателя на проезжей части и не зависит от продольного профиля. Это расстояние можно рассчитать по формулам 2 и 3 или определить по графику (рис. 3).

Для закруглений без переходных кривых

.                                                   (2)

Для закруглений с переходными кривыми и для клотоидной трассы

Sэ = 0,12А + 75 при С = 1,5;

Sэ = 0,19А + 90 при С = 5,0 ÷ 6,0.

где S0 - расстояние от наблюдателя до начала закругления, м (для оценки кривой в плане принимается равным 50 м); Rпл - радиус кривой в плане, м; С - расстояние от наблюдателя до ведущей линий. Для двухполосных дорог и поворота направо С =1,5 м, для поворота налево С=5,0 м (при ширине проезжей части 7,5 м С равно соответственно 1,5 и 6 м); А - параметр клотоиды, м.

3.2.4. Высота глаз наблюдателя над поверхностью кривой (Н) зависит от расчетной высоты глаз водителя над проезжей частью (h) и продольного профиля на участке, где расположена кривая в плане. На выпуклом продольном профиле высота глаз над поверхностью закругления уменьшается и за счет этого увеличивается видимая кривизна ведущей линии, при вогнутом продольном профиле высота глаз над поверхностью закругления увеличивается, а видимая кривизна ведущей линии уменьшается. Величину Н определяют расчетом. Расчетную формулу выбирают в соответствии со схемой сочетания кривой в плане и кривой в продольном профиле на рис. 5 или 6. Величина Н не зависит от формы кривой в плане.

Рис. 3. Зависимость расстояния до экстремальной точки на кривой в плане от радиуса круговой кривой (при отсутствии переходной кривой)

Рис. 4. Зависимость расстояния до экстремальной точки на закруглении в плане с переходными кривыми от параметра клотоиды

Рис. 5. Расчетные схемы для определения Н при расположении экстремальной точки в пределах вогнутой вертикальной кривой:

a - взаимное расположение кривой в плане и вертикальной кривой; б - расчетная схема в продольном профиле и расчетная формула;

h - расчетная высота глаз водителя над проезжен частью, м; Sэ - расстояние от наблюдателя до экстремальной точки, м (см. п. 3.2.3); S8 - расстояние от начала вертикальной кривой до экстремальной точки (для случая, когда начало вертикальной кривой лежит между наблюдателем и экстремальной точкой); Sк - длина части вертикальной кривой на участке Sэ, Rвып - радиус вертикальной выпуклой кривой, м; Rвогн - радиус вертикальной вогнутой кривой, м

Рис. 6. Расчетные схемы для определения Н при расположении экстремальной точки в пределах выпуклой вертикальной кривой:

а - взаимное расположение кривой в плане и вертикальной кривой; б - расчетная схема в продольном профиле и расчетная формула

Рис. 7. Видимая ширина проезжей части Вα в зависимости от радиуса круговой кривой (закругление без переходных кривых)

Рис. 8. Видимая ширина проезжей масти Вα в зависимости от параметра клотоиды (закругление с переходными кривыми)

Если кривая в плане расположена на прямой в продольном профиле, независимо от уклона этом прямой Н=h.

3.2.5. Видимую ширину проезжен части в экстремальной точке определяют расчетом по формуле (4) или графиком (рис. 7 и 8).

Вα = Вп.ч/Sэ . 0,017453,                                                    (4)

где Вα - видимая ширина проезжей части, град; Вп.ч - ширина проезжен части дороги в экстремальной точке, м; Sэ - расстояние от наблюдателя до экстремальной точки, м.

3.2.6. Радиус кривизны ведущей линии перспективы (Rα) определяют расчетом на ЭВМ или по графикам (рис. 9 и 10). Для закруглений только с круговой кривой без переходных кривых

Rα = Н3Rпл . 101/Sэ3 . 2,91,                                                 (5)

где Н - высота глаз наблюдателя над поверхностью кривой в плане, м (определяют по п. 3.2.4); Rпл - радиус кривой в плане, м.

Для закругления с переходной кривой

Rα = Н2А2 . 101/Sэ3(Sэ - 50) . 2,91.                                           (6)

Рис. 9. Видимая кривизна ведущей линии в экстремальной точке Rα на закруглении без переходной кривой:

Н - высота глаз водителя над поверхностью кривой в экстремальной точке

Рис. 10. Видимая кривизна ведущей линии в экстремальной точке Rα на закруглении с переходной кривой и на клотоидной трассе:

Н - высота глаз водителя над поверхностью кривой в экстремальной точке

3.2.7. Если закругление дороги не удовлетворяет критерию плавности, рекомендуется увеличить радиус кривой в плане, ввести переходную кривую на закруглении без переходной кривой, или увеличить параметр переходной кривой. Нельзя уменьшить радиусы вогнутых вертикальных кривых (для увеличения высоты глаз наблюдателя (Н) над поверхностью кривой), так кик это приводит к снижению безопасности движения.

На вогнутых участках продольного профиля зрительную плавность следует обеспечивать только за счет изменения параметров плана трассы, на выпуклых участках рекомендуется улучшать ее одновременным увеличением параметров кривых в плане и радиусов вертикальных кривых.

3.3. Волнистость продольного профиля

3.3.1. Волнистость продольного профиля, возникающая при неблагоприятных сочетаниях вогнутых и выпуклых вертикальных кривых, характеризуется отношением видимых размеров стрелки прогиба ведущей линии к расстоянию между вершинами прогиба. Математической характеристикой зрительной плавности прогиба является угол при вершине прогиба ψ, образованный касательными в точках перегиба линии (рис. 11, 12, 13)

ψ = 4f/l,                                                                    (7)

где f - видимая стрелка прогиба; l - видимая длина прогиба.

3.3.2. Видимые размеры f и l и, следовательно, зрительная плавность волнистого продольного профиля зависит от высоты глаз водителя Н над участком прогиба, расстояния от наблюдателя до стрелки прогиба и кривизны трассы в плане.

Для участка дороги прямого в плане или на кривой в плане с углом поворота до 8º

ψ =                                                     (8)

где f - стрелка прогиба в продольном профиле, м (см. рис. 12); L - расстояние от водителя до начала прогиба, м (для дорог I категории 1500 м, для других категорий 1000 м); l - длина прогиба, м (см. рис. 13); Н - высота глаз водителя над хордой прогиба, м.

Для трассы, прямолинейной в плане,

H =                                         (9)

Рис. 11. Определение стрелки прогиба в продольном профиле на прямой в плане или при угле поворота трассы не более 8°:

а, б - сочетания одной вогнутой и двух выпуклых вертикальных кривых; в - сочетание вогнутой вертикальной кривой с выпуклой кривой и прямой

Рис. 12. Расчетная схема к определению ψ по формуле (10) при угле поворота трассы более 8°:

ω - угол поворота трассы

Рис. 13. Схема к расчету величины видимого угла при вершине прогиба в продольном профиле:

Н - высота глаз водителя над стрелкой прогиба: f - стрелка прогиба, t1 - расстояние до вершины прогиба

где h - высота глаз водителя над проезжен частью дороги, м (h = 1,2 м), t1 - расстояние от водителя до вершины перелома в продольном профиле, м; i1 и i2 - продольные уклоны, в долях единицы; Ссм - смещение водителя относительно ведущей линии, м (Ссм = 1,5 м).

Если между водителем и прогибом переломов в продольном профиле нет, H = = 1,92 м.

3.3.3. Если в плане трассы имеется поворот на угол более 8° или трасса является клотоидной, видимую длину прогиба определяют согласно рис. 13, a ψ по формуле

ψ =                                                 (10)

где f - стрелка прогиба, определяемая по продольному профилю, м; t - длина прогиба, м, определяемая по продольному профилю как расстояние между точками касания прямых к верхним точкам прогиба (по рис. 12).

3.3.4. Для криволинейной трассы величину угла рекомендуется находить в такой последовательности: определить хорду ЕG по рис. 12, соединяющую в плане крайние точки прогиба E и G; найти угол γ между хордой и лучом, направленным из точки G в начало прогиба Е; если этот угол меньше 3, считают, что прогиб лежит на прямой в плане ψ рассчитывают по формуле (8), если угол γ больше 3°, находят OA =tgγL; найти стрелку прогиба f согласно рис. 12 и угол ψ по формуле (10).

Если окажется, что ψ > 0,045, рекомендуется увеличивать длину ЕС за счет увеличения радиуса вертикальных кривых и уменьшения f.

Ориентировочно можно принять, что для обеспечения зрительной плавности дороги длину прогиба следует увеличить или стрелку прогиба уменьшить в К раз, где

К = ψ /0,015.

3.3.5. Условие зрительной плавности дороги на участке с прогибом в продольном профиле:

ψ < 0,015.

Если это условие не выполняется, рекомендуется увеличить радиусы вертикальных кривых, образующих прогиб, или угол поворота трассы в плане.

3.4. Длина прямой вставки в продольном профиле

3.4.1. Прямая вставка в продольном профиле между двумя вертикальными кривыми нарушает зрительную плавность, если эта прямая воспринимается как самостоятельный элемент трассы. Это происходит, если видимая длина примой составляет более 0,1 от видимого наименьшего радиуса кривизны ведущей линии. В качестве ведущей линии принимают правую кромку проезжей части.

3.4.2. Если прямая вставка расположена между двумя вогнутыми или выпуклыми вертикальными кривыми разного радиуса допустимая длина прямой определяется кривой меньшего радиуса. Если с прямой сопрягаются кривые вогнутая и выпуклая, то определяющей является вогнутая кривая.

3.4.3. Если условие плавности lвα : Rвα < 0,1 не выполняются, рекомендуется уменьшить длину прямой вставки за счет увеличения радиуса вогнутой вертикальной кривой.

3.4.4. Для трассы прямолинейной в плане и углов поворота менее 8° видимый радиус кривизны ведущей линии в вертикальной плоскости

Rвα =                                    (11)

где Rв - радиус вертикальной кривой, м; С - расстояние от водителя до плоскости вертикальной кривой или ее хорды в плане, м (для трассы прямой в плане С = 1,5 м); S0 - расстояние от водителя до начала вертикальной кривой, м; Sэ - расстояние от водителя до экстремальной точки на кривой, м (рис. 14); для вогнутой вертикальной кривой:

Sэ =

дли выпуклой вертикальной кривой:

Sэ =

hв - высота глаз водителя над касательной (в продольном профиле) к началу вертикальной кривой, м.

3.4.5. Допустимая длина прямой вставки в продольном профиле, не нарушающая зрительную плавность дороги

lв =                                             (12)

где lв - допустимая длина прямой вставки в продольном профиле, м; Rвα - видимый радиус кривизны вогнутой вертикальной кривой, определенный по формуле (11); S0 - расстояние от водителя до начала вертикальной кривой, м; К - высота глаз водителя относительно вставки согласно рис. 14,б.

Рис. 14. Схема к расчету расстояния от наблюдателя до экстремальной точки на вертикальной кривой:

Н - высота глаз водителя над касательной к началу вертикальной кривой; S0 - расстояние до начала вертикальной кривой

3.4.6. Прямая вставка в продольном профиле не ограничивается, если вогнутая вертикальная кривая совмещена с горизонтальной кривой и угол поворота трассы в плане более 8º.

4. РАЦИОНАЛЬНЫЕ СОЧЕТАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПЛАНА И ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ДОРОГИ

4.1. Выбор параметров трассы дороги

4.1.1. Для обеспечения зрительной ясности и плавности дороги параметры элементов плана и продольного профиля дороги требуются большие, чем минимальные по СНиП 2.05.02, обеспечивающие безопасность движения при напряженной работе водителя.

Дорога, запроектированная с соблюдением всех требовании СНиП 2.05.02, но с трассой, составленной из минимальных элементов, будет жесткой, не отвечающей требованиям зрительной плавности. В каждом конкретном случае основанием для отказа от минимальных норм должны являться технико-экономические расчеты и требования обеспечения безопасности, зрительной ясности и плавности дороги.

4.1.2. Безопасность движения, зрительная ясность и плавность дороги во многом зависит от расстояния видимости, минимальное значение которого для каждой категории дороги нормируется СНиП 2.05.02. Оно рассчитано из условия ψ =0,4 и времени реакции водителя 1,0 с. Минимальное расстояние видимости можно использовать везде, где его увеличение может привести к резкому возрастанию объемов земляных работ.

Однако повсеместное применение этого норматива приводит к образованию сложных дорожных условий: затрудняется или становится невозможным обгон, в перспективе дороги появляются зрительные провалы, дорога становится зрительно жесткой.

Рекомендуется везде, где это возможно, не нарушая требований СНиП 2.05.02, обеспечивать расстояние видимости из условия выполнения обгона или, как минимум, времени реакции водителя для дорог I категории 2,5 с, 2 и III категорий 2,0 с, IV категории 1,5 с. Рекомендуемые расстояния видимости при расчете вертикальных кривых и срезок видимости на кривых в плане приведены в табл. 1.

4.1.3. Увеличение расстояний видимости снижает количество и особенно тяжесть дорожно-транспортных происшествий и повышает транспортно-экслуатационные качества дороги. Этим компенсируется увеличение стоимости строительства, связанного с дополнительным объемом земляных работ на выпуклых кривых. Расстояние видимости в продольном профиле обеспечивается за счет вертикальных выпуклых кривых. Минимальные радиусы их, если это не приводит к значительному увеличению объема земляных работ, рекомендуется выбирать такими (табл. 2), чтобы они обеспечивали видимость поверхности дороги с ориентацией на время реакции водителя, рекомендуемые п. 4.1.2.

Таблица 1