Особенности проектирования автомагистралей

Автомагистрали предназначены для движения с высокими скоростями. Эти скорости должны учитываться при обосновании норм и технических условий на проектирование.

Расчет элементов автомагистралей в плане и продольном профиле, основываясь на известных из общего курса «Проектирования дорог» закономерностях, учитывает следующие особенности движения с высокими скоростями:

1. Снижение величины коэффициента сцепления с возрастанием скорости. По опытным данным для влажного бетонного покрытия коэффициент сцепления шины с покрытием при скорости 180 км/ч более чем в 2 раза ниже, чем при скорости 30 км/ч. В первом приближении уменьшение коэффициента сцепления со скоростью может быть выражено зависимостью

2. Необходимость в связи с высокими значениями центробежной силы на кривых в плане определять величину радиусов кривых из условия удобства проезда для пассажиров исходя из малых значений коэффициентов поперечной силы μ = 0,1 и менее.

3. Необходимость обязательного введения переходных кривых для обеспечения плавности въезда автомобилей с прямых участков дороги на кривую.

4. Увеличение длины тормозного пути, отражающееся на необходимом расстоянии видимости в плане и профиле. Это увеличение связано не только с большой скоростью и со снижением коэффициента сцепления, но и с рядом дополнительных обстоятельств, не учитываемых расчетными формулами тормозного пути: во-первых, при торможении с полностью заблокированными колесами при высокой начальной скорости шина нагревается в такой степени, что резина начинает плавиться и коэффициент сцепления уменьшается еще больше; во-вторых, при резком торможении при высокой скорости самое незначительное нарушение регулировки тормозов может вызвать занос автомобиля даже при сухом покрытии. Поэтому водители тормозят с неполным использованием возможностей тормозных систем или путем ряда последовательных притормаживаний.

5. При движении с высокими скоростями боковые отклонения автомобиля от линии, по которой его мысленно направляет водитель, увеличивается. Его «динамический» габарит как бы возрастает.

Кроме того, зазор между встречными или обгоняющими автомобилями, психологически необходимый для уверенного управления автомобилями, возрастает. Поэтому обычная геометрическая схема размещения автомобилей по ширине продольного профиля требует для надежности расчетов экспериментально-обоснованных параметров.

Проектируя автомагистрали, нельзя рассматривать элементы дороги в плане и профиле изолированно друг от друга, без учета их взаимного сочетания.

Необходимо тщательно анализировать взаимное сочетание смежных элементов трассы автомагистралей с двух точек зрения:

1. Скорость, обеспечиваемая тем или иным элементом трассы, не должна отличаться более чем на 15 % от максимальной скорости, которую может развить автомобиль в конце предшествующего участка дороги. Соблюдение этого требования необходимо для обеспечения безопасности движения, поскольку, как показывает опыт, именно в местах резкого изменения скоростей движения, сосредоточиваются дорожно-транспортные происшествия.

2. Сопряжения между собой элементов плана и профиля дороги при взгляде на них издалека едущими по дороге не должны создавать впечатления резких изломов или крутых поворотов. Водителя и пассажиры автомобилей видят перед собой дорогу в несколько искаженном виде. Поворот дороги на небольшой угол при кривой малого радиуса кажется резким изломом. Кривая, сопрягающаяся с прямым участком без переходной кривой, воспринимается как поворот по кривой весьма малого радиуса. Водители реагируют на эти кажущиеся ухудшения дорожных условий непроизвольным снижением скорости, приводящим к уменьшению пропускной способности дороги.

Поэтому при трассировании дорог для движения с большими скоростями должны соблюдаться определенные пропорции между длинами смежных прямых и кривых, между величиной углов поворота и длиной вписанной в них кривых, а также между длинами основных круговых и переходных кривых. Последние при трассировании автомагистралей превращаются из вспомогательных деталей кривых малых радиусов в самостоятельный элемент трассирования, равноправный с прямыми и кривыми. В некоторых случаях переходные кривые большой длины («эстетические переходные кривые») вводятся специально для придания дороге зрительной плавности.

3. На автомагистрали должна быть обеспечена видимость на расстояния, существенно превышающие рассчитанную из условия торможения.

Движение с высокими скоростями возможно лишь при видимостях, больших рассчитанных из условия обгона, т.е. порядка 700 - 800 м. Совершенно недопустимы короткие пониженные участки дороги, на которых водитель не видит поверхности проезжей части.

Поперечный профиль автомагистралей имеет существенные отличия от поперечных профилей дорог более низших категорий (рис. 2), а именно:

а) встречные потоки движения делятся непересекаемой автомобилями полосой («разделительная полоса»);

б) поток автомобилей, движущийся в одном направлении, делится по скоростям путем выделения на каждой проезжей части нескольких полос движения.

Ширина каждой проезжей части, предназначенной для движения в одном направлении, должна быть рассчитана не менее чем на две полосы движения, одна из которых предназначена для обгона, а при высокой интенсивности движения - для легковых автомобилей, едущих с высокими скоростями.

На подъемах крутизной более 3 - 4 %, когда грузовые автомобили и автопоезда значительно снижают скорость и переходят на пониженные передачи, возникает необходимость выделения дополнительной полосы для тихоходных автомобилей, т.е. разделения потока автомобилей на три категории.

Для правильного использования ширины проезжей части автомагистралей ее покрытие не должно граничить непосредственно с обочиной. В условиях движения с высокой скоростью съезд колеса автомобиля с основного покрытия на обочину из-за разности коэффициентов сопротивления качению угрожает опасностью заноса. Как показывают наблюдения за распределением проездов автомобилей по ширине проезжей части, чем резче различие в прочности и шероховатости покрытия проезжей части и укрепленной обочины, тем дальше стараются водители вести автомобили от обочины. Поэтому между краем покрытия и обочиной при автомагистралях устраивают так называемые «краевые полосы» шириной 0,5 - 0,75 м. Иногда их делают из белого бетона, создавая таким образом хорошо видимую в любое время суток ленту, окаймляющую дорогу и облегчающую вождение автомобиля. Гораздо чаще, однако, краевую полосу создают, уширяя покрытие проезжей части и отделяя используемую ее часть «разграничительной линией», нанесенной краской.

Краевые полосы, использование которых для движения запрещается, являются дополнительным резервом ширины проезжей части, позволяя водителям уверенно вести автомобили у края проезжей части, зная, что случайный переезд колесом границы покрытия не угрожает заносом.

Обочины на автомагистралях обязательно укрепляют. Покрытие на них должно быть беспыльным и неразмокающим в дождливые периоды года, чтобы съезжающие на них автомобили, возвращаясь на дорогу, не натаскивали на покрытие грязи, делающей его скользким. Следует отметить, что съезд автомобилей на обочины автомагистралей разрешается только в случае неисправности. Обочине придается ширина не менее трех метров, чтобы съехавший на нее автомобиль не влиял на условия движения по дороге. Остановки для отдыха, осмотра окружающего ландшафта разрешаются только на специально оборудованных площадках в стороне от дороги. На автомагистралях с весьма большой интенсивностью движения на обочинах оборудуются специальные «стояночные полосы».

Разделительная полоса, как и следует из ее названия, должна обеспечивать движение встречных потоков автомобилей без взаимных помех, а также устранять психологическое воздействие на водителей проезжающих с большой скоростью встречных автомобилей. Поэтому ширина разделительной полосы должна быть не меньше зазора безопасности, принимаемого при теоретических расчетах ширины проезжей части по формулам М.С. Замахаева, Д.П. Великанова или Н.Ф. Хорошилова. Практически ей придают ширину от 3 до 12 м.