Обоснование ширины проезжей части

Необходимая ширина проезж.части складывается из кол-ва полос движения и их ширины.Необходимая ширина полосы дв-я складывается из ширины кузова автомобиля и расстояния от кузова до края смежной полосы и от колеса до кромки проезж-й части.Эти расстояния могут меняться в некоторых пределах,т.к. зависят от индивидуальных особенностей водителя.Их значения определяют по империческим формулам,полученным на основе большого кол-ва наблюдений.

Рисунок…

B=b+c+2y+x,где В-ширина проезд.части,м; b- ширина кузова авто,м; с-колея авто,м(расстояние между внешними гранями следа наиболее расставленных колёс); х-зазор между кузовами встречных авто-лей,м; у-расстояние от внешней грани следа колеса до кромки проезжей части,м.

Величины х и у определ-ся по ф-лам:

X=0,3+0,1√V₁+V₂

y=√0,1 +0,0075V где х и у в м, V – в км/ч.

На многополосных дорогах при движении автомобилей в направлении,например при обгоне:

Х=0,3+0,075√V₁+V₂

y=√0,1 +0,0075V

рисунок…

Уширение проезжей части на кривых в плане.

При повороте авто-ля,кадое его колесо движется по самостоятельной траектории,в результате чего ширина занимаемой авто-лем полосы проезжей части увеличивается.Т.К. условия на кривой должны быть аналогичны условиям движения на прямолинейных участках,то проезжая часть на кривых малых радиусов должна быть увеличина.

Допустим,что траектория движения авто в пределах кривой-окружность,тогда из подобия треугольников ABC и ВСD находим AC/BC=BC/CD или AC(2R-AC)=l²

Пренебрегая в скобках очень маленькой величиной АС по сравнению с 2R,получим,что ∆=АС= l²/2R.

Эта формула чисто геометрическая и не учитывает отклонений авто от идеальной траектории,т.е. она применима только для малых скоростей.Для больших скоростей рекомендуется ф-ла:

∆= l²/2R+0,05V/√R, (V в км/ч)

В пределах участков кривых в плане с радиусом 500м и менее(для дорог V категории 300м и менее)следует предусматривать уширения пр-й части за счёт обочины.Значения уширения следует прин по таблице(см ниже).Уширения следует производить с внутренней стороны закругления,но ширина обочины при этом должна быть не менее 1м.Отгон уширения следует выполнять на участках длинной 20м прилегающих к точке закругления с радиусом кривизны 500м(300м-для дорог V категории).

Радиус кривизны	Значение полного измерения
Дороги III и VI категории	Дороги V категории
Для двух полос	Для одной полосы	Для двух полос
	0,25	---	---
	0,40	---	0,25
	0,50	---	0,35
	0,75	---	0,50
	1,00	0,70	0,70
	2,10	1,40	1,40
	3,50	2,40	---
	---	3,50	---

Примечания к таблице:1.Значения уширений для других радиусов следует принимать по интрополяции. 2.Значение уширения многополосной пр-й части следует принимать пропорционально числу полос исходя из уширения для двух полос движения. 3.Полное уширение следует устраивать если произведение min радиуса на угол поворота превышает 50м,в противном случае величина уширения должна быть уменьшена.

Расчет величин радиусов кривых в плане

При проектировании а/д для обеспечения безопасности, удобства и экономичности движения с расчетными скоростями следует назначать такие радиусы кривых в плане, при кот. По возможности обеспечивается меньшее значение коэффициента поперечной силы µ. На авто, движущееся по криволинейному участку, действует центробежная сила: C=mυ²/R, где m-масса авто, υ-скорость авто, R-радиус.

Центробежная сила перпендикулярная направлению движения оказывает на авто опрокидывающее и сдвигающее воздействия. Перераспределят давление между левыми и правыми колесами и вызывает явление бокового увода шин; она осложняет управление автомобилем. На кривых малых радиусов увеличивается расход топлива и износ шин.В ночное время проезд криволинейных участков осложняется тем, что свет фар освещает дорогу на меньшее расстояние, чем на прямых участках. Чем меньше радиус, тем сильнее проявляются эти факторы. При движении по кривой на авто действуют две силы, приложенные к его ц.т.: центробежная сила с направлением во внешнюю сторону закругления и G- вес авто. Проектируя об силы на направление поперечного уклона проезжей части получим: У= Ccosα±Gsinα; У=(mυ²/R)cosα±mgi, где У-результативная сила, стремящаяся сдвинуть авто с дороги, называемая поперечной силой. Знак «+» или «-» для составляющей веса авто зависит от направления поперечного уклона дороги. Угол α незначителен и можно считать, что cosα=1, а sinα=tgα=i_п, тогда У=mυ²/R± mgi. Делим все составляющие уравнения на вес: У/G=υ²/gR±i, где У/G=µ - коэф. поперечной силы. Если задаваться допустимыми значениями µ, то можно определить радиус круговой кривой: R=υ²/g(µ±i). Предельные допустимые значения коэф-та поперечной силы зависят при проезде кривой малого радиуса от поперечной силы, стремящейся сдвинуть авто с дороги или опрокинуть его, затрудняет движение в рамках управления, снижает комфортабельность поездки, создает дополнительное сопротивление движению, увеличивает расход топлива и износ шин.

1. Устойчивость против заноса

Смешению авто под действием центробежной силы и поперечного уклона покрытия препятствует сцеплении шин с покрытием.

К ведущему колесу приложена поперечная сила У и тяговое (тормозное) усилие Р, кот. Создают в плоскости контакта шин с покрытием суммарное сдвигающее усилие Q, направленное под углом к траектории движения. Чтобы соблюдать устойчивость авто должно выполняться условие G_кφ_пр≥Q=√У²+P². G_к– нагрузка от ведущего или заторможенного колеса на покрытие; φ_пр- коэф. продольного сцепления шины с покрытием. Составляющие коэф-та продольно сцепления φ_пр в продольном φ_I и поперечном φ_II направлениях связаны зависимостью φ_II=√φ²_пр–φ²_I. Для устойчивости автомобиля на кривой против заноса необходимо соблюдение условия φ_IIG_к>У. Отсюда вытекает требование, чтобы φ_II>У/G=µ, т.е. коэф. поперечной силы µ не должен превышать остающуюся часть общего коэф-та сцепления φ_II, сопротивляющегося смещению шины вбок. Считается, что используемая часть коэф-та в продольном направлении φ_I должна составлять не менее 0,7-0,8 от его полного значения φ_пр. В этом случае соответственно коэф-т φ_II равен 0,7φ_пр или 0,6φ_пр. для устойчивости авто при движении по кривой без торможения необходимо, чтобы коэф. поперечной силы был меньше коэф-та сцепления µ<φ_пр.

2. Устойчивость против опрокидывания

Эта устойчивость обеспечивается превышением удерживающего момента над опрокидывающим. Составим уравнение моментов сил, действующих на авто относительно оси, проходящей через центры площадей контактов внешних колес У*h=mg(b/2-Δ), так как µ=У/mg, то µ=У/mg=(1/2h)(b-2Δ), Δ- смещении ц.т. авто из-за деформации рессор и эластичности шин. На основе статистики Δ можно применять равным 0,2b. Отношение b/h для легковых – 1,8-2,5; грузовых – 2-3; автобусов – 1,7-2,2,м. высота ц.т.: легковые – 0,45-0,6; грузовые – 0,65-1,0; автобусы – 0,7-1,2,м. Если считать, что наиболее невыгодное значение h и b/h у автобусов, то необходимо, чтобы коэф. поперечной силы µ не превышал 0,7.

3. Удобство проезда кривых

Оно заключается в том, чтобы обеспечить такой проезд кривой в плане, где действующая на водителя и пассажиров центробежная сила, наклоняющая их вбок, не превышала значения, при кот. проезд по кривой становится неприятным. Значения µ: 0,1- не глядя на дорогу пассажир не ощущает кривой в плане; 0,15- движение по криво ощущается слабо; 0,2- ощущается движение по кривой, испытывается неудобство; 0,3- выезд на кривую ощущается как толчок. Значит, µ не должен быть больше 0,15, а в сложных условиях 0,2.

4. Экономичность автоперевозок на кривых

Она связана с возникающим дополнительным сопротивлением движению из-за бокового увода шин. Колесо оставаясь в той же вертикальной плоскости начинает смещаться по направлению образующей некоторый угол по направлению движения (явление бокового увода) БРЕД Водитель должен компенсировать боковой увод соответственным поворотом колес под углом к движению. Эксперименты показали, что при углах бокового увода 3-4^о и менее для легковых и 4-5^о для грузовых, значение угла пропорционально боковой силе, приложенной перпендикулярно к плоскости качения колеса. δ=У/К_ув, где У-боковая сила, К_ув- коэф-т сопротивления уводу, зависящий от упругости пневмошины в поперечном направлении. С увеличением угла бокового увода возрастает затрата мощности двигателя на качение колеса и резко повышается износ шин. Если даже поперечная сила ограничена значением, при кот. угол увода не превышает 1^о износ шин увеличивается в 5 раз, а затраты мощности двигателя достигают 15%, что сопряжено с расходом топлива. Этим условиям для современных легковых авто соответствует коэф. поперечной силы, равный µ: µ=У/G=δК_ув/G=0,1. рекомендуемый коэф. µ=0,1.

Переходные кривые.

Условие движения в момент въезда автомобиля с прямого участка на кривую изменяется, начинает действовать центробежная сила. Особенно это заметно при радиусах менее 600м. Чтобы изменение условий движения не происходило слишком быстро между прямыми участками и кривой малого радиуса вводятся переходная кривая, в пределах которой кривизна оси дороги плавно изменяется от нуля – на прямолинейном участке, до 1/R – в начальной точке круговой кривой.

Принимаем условие, что режим движения автомобиля и изменение действующих на него сил при проезде переходной кривой удовлетворяет след. требованиям, обеспечивающим удобство и безопасность движения:

1. Скорость автомобиля при въезде на кривую V_пр снижается до скорости на кривой V_кр прямопропорционально продолжительности проезда с постоянным допустимым отрицательным ускорением:

Где Т-продолжительность проезда переходной кривой, имеющей длину – L.

2. Центробежное ускорение возрастает прямопропорционально продолжительности движения по переходной кривой, т.е. в некоторой точке переходной кривой с радиусом r расположенных на расстоянии L от начала переходной кривой, которую автомобиль проезжает через t секунду после въезда на переходную кривую.

Параметр J может быть определен подстановкой в это уравнение данных для конца переходной кривой , r = R, t = T

На дорогах I-II категории как правило автомобиль проезжает кривую без снижения скорости. В этих случаях применяются переходные кривые простого очертания. Их уравнения:

или С= r

Это уравнение называется уравнением клатоиды.

Введение переходных кривых вызывает смещение основной кривой внутрь угла с изменением ее длины. Значит при назначении радиуса кривой трасса должна быть разбита с радиусом (p-смещение)

y – ордината переходной кривой в точке примыкания круговой кривой.

Проектирование плана трассы.

Наикратчайшее расстояние – прямая, однако не всегда целесообразно вести дорогу по прямой.

При необходимости обхода препятствия изменяем направление трассы углом поворота с вписыванием кривой.

Угол поворота характеризуется величиной L, радиусом R, длинной кривой К, длиной касательных, т.е. tg.

;

Разница в длине трасы по прямым, проходящим через вершины угла и кривой К, называется домером: Д=2Т-К

Удлинение дороги, вызванные введение углов поворота характеризуют коэффициентом развития или коэффициентом удлинения трассы равным отношению фактической длинны дороги к длине прямой, соединяющей начальный и конечный пункты.

Пикетное положение:

1-ая вершина - ПК ВУ1=ПК НХ+П1

2-ая вершина - ПК ВУ2=ПК ВУ1+П2=Д

Конец хода ПК КХ=∑П - ∑Д

Для каждого варианта трассы составляется ведомость прямых, кривых, углов поворота.

Должно выполнятся 3 проверки:

по длине трассы

по домерам

по румбам

Вертикальные кривые.

При проектировании продольного профиля вертик кривые вписывают по квадратичной параболе.

Y=± X²/(2R)

R-радиус кривизны

«+»-выпуклая

«- «-вогнутая

Т.к. радиусы вертик. Кривых на а.д. очень большие, то абсциссу Х можно принимать равной длине участка кривой L.Уклон в некоторой точке вертик. кривой А на расстоянии l_a отее вершины равен

i_a = dy/dx=x/R=l_a/R (1)

Согластно зависимости (1) можно получить ряд других зависимостей,которые связывают уклоны касательных к кривой с другими ее элементами

- расстояние от вершины кривой до т.А с уклоном i_a

l_a=R* i_a

- расстояние между точками кривой А и В имеющими уклон i_a i_в

l= l_a – l_в =(i_a –i_в)R

- разность отметок т.С с уклоном i_с и вершины кривой

Н_с = l_a²/(2R)=(R i_c)²/(2R)= i_a²R/2

- разница отметок точек, уклоны которых составляют

Н= Н_с - Н_а=(l_a ² -l_a ²)/(2R)

Обычно значение радиуса выпуклой кривой определяется из условия обеспечения расчетной видимости поверхности дороги водителем.Расчет призводится из простых геометрических соотношений

Расчетные расстояния видимости над выпуклой кривой состоит из двух отрезков l₁ и l_2.Из подобия треугольников АВС и АСD, а также принимая во внимание в связи с большой величиной R по сравнению с h считаем,что

h₁ =АE=АF,тогда

l₁=