Страница 5: Методические рекомендации по проектированию и оборудованию автомагистралей для обеспечения безопасности движения (48302)

Rv : Rp > 8,

где Rv - радиус вертикальной выпуклой кривой;

Rp - радиус кривой в плане.

4.5.4. Выбор радиусов вертикальных вогнутых кривых обычно связывают только с дополнительными перегрузками, возникающими при движении по ним. Но для обеспечения зрительной плавности дороги, особенно на участках совмещения вогнутой вертикальной и горизонтальной кривых, радиус вогнутой кривой должен быть увеличен по сравнению с минимально допустимым из условия ограничения перегрузки. Должно быть выдержано соотношение

RВ : Rp > 5,

где RB - радиус вогнутой вертикальной кривой.

4.5.5. Учитывая, что радиусы кривых в плане играют очень важную роль в обеспечении технической и психологической безопасности автомагистрали, радиус вогнутой вертикальной кривой следует рассчитывать в увязке с радиусом горизонтальной кривой:

,

где Rp следует выбирать согласно пп. 4.4.6 и 4.4.7.

При этом RB не должно быть меньше указанного в СНиП II-Д.5-72 для соответствующих скоростей движения.

4.5.6. Принятые радиусы вертикальных кривых должны не только удовлетворять требованиям безопасности движения, но и обеспечивать зрительную ясность и плавность дороги. С этой целью на участках дороги, в продольном профиле которых имеются сопрягающиеся вогнутые и выпуклые кривые, необходимо проверять обеспечение зрительной плавности согласно п. 5.1 и исключать возможность появления непросматриваемых зон в пределах необходимого расстояния видимости направления дороги.

5. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЗРИТЕЛЬНОЙ ПЛАВНОСТИ АВТОМАГИСТРАЛЕЙ

5.1. Критерии зрительной плавности дороги

5.1.1. Под зрительной плавностью дороги понимают отсутствие в перспективе дороги резких переходов между отдельными элементами трассы и переломов линий, образующих перспективное изображение дороги. Ощущение зрительной плавности дороги достигается только в случае, если соблюдается соотношение видимых поперечных размеров проезжей части и земляного полотна и видимой кривизны ведущей линии изображения.

Под зрительной ясностью дороги понимают отсутствие зрительных искажений отдельных участков в перспективе дороги и ясность в направлении дороги на расстояниях, исключающих неожиданное для водителя изменение дорожных условий. Видимые участки дороги и придорожной полосы должны заблаговременно сигнализировать водителю о последующем изменении направления.

5.1.2. Необходимое условие обеспечения плавности трассы - непрерывное и плавное изменение кривизны трассы, исключающее за счет применения переходных кривых появление скачкообразных изменений кривизны пространственной линии (закон непрерывности). Важная особенность движения автомобиля - нарастание центробежного ускорения при переходе с прямой на кривую в плане.

Для обеспечения зрительной плавности дороги нарастание центробежного ускорения должно быть значительно меньшим, чем допускаемое из условия комфортабельного движения по кривой.

Критерии зрительной плавности связаны с характеристиками зрительного восприятия - угловыми размерами изображения, плотностью объектов и фоном, на котором они воспринимаются. Видимым угловым размером отрезка линии называют угол, образованный линиями, проведенными от глаза к концам этот отрезка. Видимые угловые размеры элементов изображения дороги в картинной плоскости определяются отношением размеров изображения к расстоянию до картинной плоскости от наблюдателя и выражаемым в радианах или угловых минутах, т.е. в угловой мере.

5.1.3. При зрительной оценке плавности дороги ведущей линией, по которой рассчитывают характеристики видимого изображения дороги, служит внутренняя кромка проезжей части, если оценивается поворот дороги в плане, а при оценке участка с переломами в продольном профиле и прямым в плане - ближайшая к наблюдателю линия. Линия, на которой стоит наблюдатель, в расчет не принимается.

5.1.4. Для приближения к реальным условиям восприятия при визуальной оценке зрительной плавности перспективного изображения дороги, необходимо вычерчивать изображения не одной ведущей линии, а всей дороги.

Субъективная плавность одной и той же линии в зависимости от того, предъявляется она одна или в составе изображения дороги, не одинакова: воспринимаемая как плавная в перспективном изображении дороги при одиночном предъявлении линия вызывает ощущение резкой кривой. Вероятность возникновения ощущения плавного поворота дороги зависит не только от видимого радиуса кривизны ведущей линии, но и от дополнительных линий и признаков. Зрительная плавность дороги улучшается при наличии виража, разметки проезжей части, средств зрительного ориентирования, элементов ландшафта и дорожной обстановки, облегчающих восприятие глубины пространства. Видимые угловые размеры радиусов кривизны ведущей линии в плоскости перспективы или на сетчатке глаза, вызывающие различные ощущения плавности, приведены в табл. 5.1. Эти показатели используются при оценке зрительной плавности автомагистралей.

Таблица 5.1

5.1.5. Одной характеристики кривизны для оценки зрительной плавности дороги недостаточно.

Для пространственных кривых одинакового радиуса видимая кривизна линии зависит от расстояния от наблюдателя до начала кривой. В общем случае для пространственных кривых любых радиусов видимая кривизна линий определяется расстоянием от наблюдателя до точки касания луча зрения к кромке кривой. Перспективные изображения разных участков дороги могут иметь одинаковую кривизну ведущей линии, но вызывать разные зрительные ощущения. Объясняется это тем, что при зрительном восприятии изображения дороги ощущение плавности определяется не только кривизной линий, но и соответствием в одном поперечном сечении видимых размеров элементов дороги.

5.1.6. Соотношение между максимальной кривизной ведущей линии перспективы и видимой шириной проезжей части, при которых возникают ощущения плавного поворота Пл, резкого поворота Рп или излома Из, представлены на рис. 5.1. Пороговые значения этих соотношений (все возможные сочетания кривизны линий и видимых размеров проезжей части на закруглениях в плане) делят на три области, вызывающие зрительное ощущение плавного, резкого поворота и излома. Знание этого соотношения для реального дорожного закругления позволяет с надежностью не менее 85 % определить его зрительную плавность. Это соотношение следует рассматривать как качественный критерий плавности.

5.1.7. Более общая характеристика зрительной плавности кривой - связь между длиной дуги и радиусами кривизны в ее концах. Этот показатель, учитывая его однозначную связь со зрительным ощущением плавности кривой, называют параметром видимой кривой и определяют в картинной плоскости как произведение длины Lα кривой от ее начала до экстремальной точки и радиуса Rα э кривизны в этой точке, т.е.

,                                                                 (5.1)

где Lα и Rα э - длина кривой и радиус кривизны, размеры которых выражены в угловой мере. Имеется связь между зрительным ощущением плавности закругления дороги и параметром ведущей линии в картинной плоскости (рис. 5.2).

Рис. 5.1. Соотношение кривизны Rα э ведущей линии с видимой шириной Bα э проезжей части в экстремальной точке дороги, обеспечивающих зрительную плавность дороги

Рис. 5.2. Схема расположения на кривой экстремальной точки (еxtr) и начала кривой (а) и пороги восприятия (б):

1 - излома; 2 - плавных линий; S - расстояние от глаза водителя до картинной плоскости; Рк - параметр видимой кривой; Об - обеспеченность

5.1.8. При расчете параметра Рк важно правильно определить положение начала и конца кривой Lk. При этом необходимо учитывать особенность зрительного восприятия кривизны линий.

Дуга кривой воспринимается как отрезок прямой линии при условии, что при ее видимом угловом размере в 1° угол между касательными в ее концах составляет в среднем менее 2,5°. Если же дуга сопряжена с прямой, то начало кривой воспринимается в точке, в которой касательная с направлением прямой образует угол, больший 2°. При сопряжении кривых с разной скоростью нарастания кривизны точка их сопряжения зрительно ощущается в том случае, если скорость нарастания кривизны этих кривых различается более чем в 2 раза.

5.1.9. При оценке зрительной плавности дороги за начало кривой в картинной плоскости следует принимать точки: при сопряжении прямой и переходной или круговой кривой на прямолинейном продольном профиле - действительное положительное начало кривой; на криволинейном продольном профиле, исключающем появление в картинной плоскости прямой в ведущей линии - точку, где кривизна линии (при расстоянии от наблюдателя до картинной плоскости, равном 1 м) более 0,8 м-1. Эти показатели необходимы при выполнении анализа плавности дороги с применением ЭВМ.

5.1.10. Три показателя - радиус кривизны в экстремальной точке, угловые размеры ширины проезжей части в этой точке и параметр видимой кривой - надежные критерии зрительной плавности дорожного закругления. Качественная оценка зрительной плавности дороги требует расчета радиуса кривизны в экстремальной точке и видимых угловых размеров ширины проезжей части в этой же точке, а количественная оценка - расчета параметра видимой кривой в ведущей линии.

5.1.11. Зрительная плавность автомагистралей часто нарушается не только неудачно выбранными параметрами закругления в плане, но и сочетаниями элементов продольного профиля. Наиболее опасны в этом отношении прямые вставки. Чем больше длина прямой вставки между двумя вертикальными кривыми, тем зрительно жестче становится дорога. Это особенно заметно при наличии длинных прямых в плане трассы.

Рис. 5.3. Допустимая длина L прямой вставки между двумя кривыми с радиусом R в продольном профиле.

Цифрами на кривых показан продольный уклон

5.1.12. Ощущение нарушения зрительной плавности, связанное с присутствием прямой линии в перспективном изображении дороги, определяется соотношением видимой кривизны участков вертикальных кривых и видимых размеров прямой. Чем больше радиус вертикальных кривых, тем большей может быть прямая вставка, не нарушающая при этом зрительную плавность дороги.

5.1.13. Ведущий участок при зрительном восприятии прямой в продольном профиле - вогнутая кривая.

5.1.14. Для прямого в плане участка дороги допустимая длина прямой вставки между вертикальными вогнутыми и выпуклыми кривыми, не нарушающая зрительной плавности дороги, может быть определена по графику (рис. 5.3).

5.1.15. Для участка дороги с переломом в продольном профиле, расположенном на кривой в плане, длина прямой вставки может быть увеличена при условии, что она полностью будет совмещена с кривой в плане.

5.1.16. В трассе автомагистрали следует избегать пространственной прямой, которая получается при совмещении прямой в плане и в продольном профиле Нежелательно совмещение даже короткой прямой вставки в продольном профиле с прямой в плане. Наилучшие результаты достигаются при клотоидном трассировании, исключающем появление прямых в плане трассы. В этом случае длину прямой вставки в продольном профиле можно не ограничивать при параметрах клотоид на участке (где эта прямая расположена) меньших максимальных (Amax < 1200 м).

5.2. Определение экстремальных точек в перспективном изображении дороги

5.2.1. При оценке зрительной плавности дороги с использованием критериев плавности, приведенных в п. 5.1, необходимо знать положение точки на перспективном изображении дороги, в которой следует определять радиус кривизны ведущей линии и видимую ширину проезжей части. Эти характеристики изображения определяют зрительную плавность дороги.

На трассе существуют точки, обеспечение зрительной плавности дороги с которых наиболее сложно. Точки, в которых определяются характеристики зрительной плавности, и точки, с которых оценивается зрительная ясность дороги, называются экстремальными.

5.2.2. При восприятии закругления дороги в реальных условиях экстремальную точку можно видеть только на внутренней кромке проезжей части или бровке земляного полотна. Однако в связи с тем, что бровка не всегда различима на фоне откосов насыпи, в поле зрения водителя имеется лишь одна линия с экстремальной точкой - внутренняя кромка проезжей части. Эта линия и является ведущей при оценке плавности перспективного изображения дороги.

5.2.3. В плоскости перспективы дуга окружности выглядит как дуга эллипса, положение точки с максимальной кривизной на которой зависит от взаимного расположения в пространстве реальной кривой и точки, с которой эта кривая рассматривается. Экстремум проявится только в том случае, если наблюдатель окажется с внешней стороны линии. В плоскости перспективы наибольшая кривизна будет в точке кривой, в которой луч зрения касается видимой кривой.

5.2.4. Положение экстремальной точки вычисляют из условия реального восприятия через удаленность наблюдателя от начала закругления, радиус кривой и удаление водителя от внутренней кромки проезжей части:

Sэ = S + 2l                                                                    (5.2)

при ,                                (5.3)

где Sэ - расстояние от наблюдателя до экстремальной точки при заданном S;

S - расстояние от наблюдателя до начала закругления, а в формуле (5.3) - до начала переходной кривой согласно п. 5.2.6, равное 50 м;

2l - расстояние от начала кривой до экстремальной точки;