Элементы автомобильных дорог

В простейшем случае трасса дороги может быть представлена ломаным «тангенциальным» ходом, состоящим из прямых линий (вставок) с вписанными в углы их поворота горизонтальными и вертикальными круговыми кривыми.

Наибольшее распространение в настоящее время имеют клотоидные и сплайн-трассы со сложными взаимными вставками прямых и кривых различных переменных радиусов. Эти трассы проектируются с использованием гибких сплайн-линеек.

В случае «тангенциальной» трассы основными ее элементами в плане являются точки начала и конца трассы (НТ и КТ), прямые вставки и закругления в плане (круговые кривые). Круговые кривые в свою очередь представляются следующими элементами (рис. 12.1):

Рис. 12.1. Элементы закруглений и связь между ними.

На рис. 12.1 показаны:

• 1. Точка ВУ — вершина угла поворота трассы;
• 2. Угол поворота Q — угол между предыдущим и последующим направлениями трассы в горизонтальной плоскости с указанием направления поворота относительно исходного — вправо или влево, например, Л 90 означает, что трасса поворачивает от исходного направления влево на 90°, П 45° - поворот трассы вправо на 45°;
• 3. Радиус кривой R (в простейшем случае круговой), вписанной в угол поворота, м;
• 4. Кривая К — длина в метрах вписанной в угол поворота дуги окружности, характеризуется радиусом R, точками начала НК и конца КК кривой;
• 5. Тангенс Т — расстояние от начала кривой (НК) до вершины угла поворота (ВУ) или от ВУдо конца кривой (КК):
• 6. Биссектриса 6 — расстояние от ВУ до середины кривой СК (длина отрезка биссектрисы угла Q по ее длине до кривой К):
• 7. Домер Д — разность длин двух тангенсов 2Т и кривой К:

Д — 2 х Т — К.

Геометрические элементы круговой трассы связаны следующими соотношениями:

Таким образом, основными характеристиками являются угол поворота Q, под которым надо повернуть трассу, и R — радиус кривой (чем он больше, тем плавнее трасса, но тем она сложнее при разбивке и постройке). Иногда ограничениями R являются стесненные условия, особенно это характерно для горной местности (серпантины).

Разумеется, аналогичные (хотя и гораздо более громоздкие) соотношения имеют место в клотоидных и в сплайн-трассах.

Продольный профиль трассы — это проекция ее оси на вертикальную плоскость (рис. 12.2). Отдельные участки продольного профиля характеризуются крутизной (уклоном). Эта величина является одним из важнейших показателей качества дорог (если не важнейшим) наряду с радиусами кривых вставок. Уклон характеризует транспортно-эксплуатационные возможности дорог (причем, как автомобильных, так и железных). Чем больше уклоны, тем меньшие скорости могут развивать автомобили (поезда) или их потоки. Этим регламентируется пропускная способность дорог.

Рис. 12.2. Элементы продольного профиля трассы дороги (в рамках изображены поперечные профили в характерных местах).

Однако естественные уклоны местности в местах строительства дорог (по оси трассы) нередко (а то и всегда) превышают предельно допустимые. В этих случаях при проектировании и строительстве дорог производится смягчение уклонов. При этом устраиваются насыпи или выемки грунта. Производство таких работ заранее проектируется. Расчетный (проектный) профиль дороги называется «красным», а существующий — «черным». Разница между отметками красного и чеоного поосЬилей по тоассе называется «оабочими отметками».

по ним рассчитываются, в зависимости от требуемой ширины проезжей части дороги, объемы насыпей или выемок грунта. Этот показатель является, вообще говоря, основной статьей в стоимости дорог высоких категорий (1 — 3).

Переломы продольного профиля, связанные с изменением его уклона по длине трассы, смягчаются вертикальными кривыми: вогнутыми, если кривая имеет выпуклость вниз и выпуклыми, если выпуклость — вверх. Величины радиусов вертикальных кривых также во многом определяют транспортноэксплуатационные качества автомобильных дорог. В частности, они ограничивают видимость в продольном направлении и, таким образом, оказывают сильное влияние на условия и безопасность движения. Величины максимальных уклонов продольного профиля и радиусов вертикальных кривых регламентируются для дорог различных категорий нормативными документами.

В поперечном направлении автодороги имеют следующие основные элементы:

• — проезжая часть — поверхность дороги, в пределах которой происходит движение транспортных средств (на дорогах 1 категории они разделяются разделительной полосой);
• — обочины — края дороги для стоянки транспортных средств;
• — боковые канавы (кюветы) — для осушки проезжей части, обочин и земляного полотна;

откосы — спланированные наклонные плоскости, ограничивающие земляное полотно;

— бровки земляного полотна — линии сопряжения обочины с откосами.