Билет №1.Основные и вспомогательные сооружения дороги

Основные элементы дорог и дорожные сооружения.

На автомобильных дорогах имеются дорожные устройства и комплексы основных и вспомогательных сооружений. К основным относятся сооружения, обеспечивающие организацию движения транспорта, а к вспомогательным — предназначенные для обслуживания транспорта и основных устройств: заправочные пункты, станции технического обслуживания, здания дорожно-ремонтной службы, автомобильные станции, гаражи, заправочные, ремонтные, медицинские пункты, здания дорожной службы. Основными сооружениями дороги являются земляное полотно, дорожная одежда, водоотводные сооружения, путепроводы, тоннели, подпорные стены. К обустройству относят ограждения, дорожные знаки, озеленение, освещение, смотровые площадки и площадки отдыха.. Комплекс основных и вспомогательных сооружений зависит от назначения дороги. Современная автомобильная дорога представляет собой большой комплекс инженерных сооружений.

Билет№2.Классификация автомобильных дорог. Расчетные скорости.

Автомобильная дорога-это комплекс сооружений, предназначенных для перевозки грузов и пассажиров а/м транспортом с обеспечением требований эффективности работы а/т, БДД, охраны окружающей среды.

По административной принадлежности:

1-федеральные (Росавтодор);

2-региональные;

3-улицы и дороги НП;

4-внутрихоз. дороги.

Техническая классификация.

Класс определяется формой доступа а/м на эту дорогу:

1-а/м магистрали (пересечение на разных уровнях)

2-скоростные дороги (пересечение различных уровней, но возможно прилегание в одном уровне, в кот. не допускается пересечение потока прямого направления)

3-обычного типа (доступ возможен и на пересечении в одном уровне)

Категории:

Iа - а/м магистрали (только в разных уровнях, полос движения не меньше 4, ширина полосы П=3,75м, интенсивность N>=10 000 авт/сут) ск-ть 140

Iб – скоростные дороги (есть пересечение в одном уровне, N>=9000авт/сут) ск-ть 140

Iв – больше 4 полос, П=3,75м, пересечение в одном уровне со светофорным регулированием. Ск-ть 120

II–N=4000-8000авт/сут;

4полосы=>П=3,5м; ск-ть 120

2-3 полосы =>П=3,75м, ск-ть 120

III–2полосы,N=1500-4000авт/сут; ширина полосы П=3,5м; ск-ть 100

IV – 2полосы, П=3,5м, ск-ть 80

N=200-1500авт/сут;

V–1полоса,П=4,5м,N<200авт/сут; ск-ть 60

Билет № 3.Сопротивление Движению а/м. Уравнение тягового баланса

Сила тяги, развиваемая двигателем на ведущих колесах а/м, расходуется на преодоление сил сопротивления движению.

1)Рk-сила сопротивления качению,

Рk =f*G, f- коэффициент сопротивления качению, G – вес а/м;

f= fo*[1+0,01*(V-50)],

а/б и ц/б fo =0,015-0,02;

черный щебень fo =0,02-0,03;

щебень и гравий fo =0,03-0,04;

булыжная мост fo =0,04-0,05;

грунт fo =0,015-0,2;

2) Рw-сила сопротивления воздушной среде, Рw =к*F* V²/13, кг

к – коэффициент, учитывающий форму кузова а/м (к=0,02-0,07),

F–лобовая площадь а/м, (F=0,8*В*Н,

В –ширина кузова, Н–высота а/м );

v (м/с),V(км/ч):v=V/3600=>v²= V²/13

Рf и Рw всегда воздействуют на движущийся а/м.

3) Рi-сила сопротивления движению на подъем, Рi=G*i_прод

tg(a)=i, Рi=Gi,=> Рi=G*i;

4) Рj-инерционное сопротивление,

Рj = Рj^пост + Рj^вр, Рj^пост=m*a=a*G/g,

j=a/g, Рj^пост= G*j , (Рj/ Рj^пост)= δвр; δвр–коэффициент влияния вращающихся масс а/м,

δвр=1,04+n* iк², iк –передаточное число коробки передач.

Рj = δвр* G*j.

Рi и Рj в зависимости от продольного профиля дороги и режима движения а/м могут или отсутствовать, или даже иметь отрицательный знак, способствуя движению (например, при спуске под гору или при торможении).

Уравнение движения а/м:

Рт= Рf + Рw + Рi + Рj, Рт –сила тяги.

Рт - к*F* V²/13= f*G + G*i+ δвр* G*j (делим на G)=>

(Рт - к*F* V²/13)/G=D

- динамический фактор.

D=f+i+δвр*G*j -уравнение тягового баланса а/м.

Билет №4Динамический фактор. Определение макс уклона

Динамический фактор (D) –это резерв тягового усилия, отнесенный к единице веса а/м; он является диагностический фактором а/м;

D= (Рт - Рw)/G, Рт –сила тяги,

Рw -сила сопротивления воздушной среде, Рw =к*F* V²/13 (V в км/ч),

D=f+i+ δвр*G*j–уравнение тягового баланса а/м. D х-т запас тягового усилия, на единицу веса а/м, движущегося с V, который может быть израсходован на преодоление дорожных сопротивлений (f+i) и на ускорение а/м j. График зависимости D от V при полной нагрузке на а/м называется динамической характеристикой.

I, II, III…- передачи. D=bк+ак* V², bк и ак – эмпирические коэффициенты.

Расчет максимального продольного уклона.

imax=D-f.

На участке без уклона а/м движется с постоянной V, затем при подъеме возникает отрицательное ускорение (j<0). В определенный момент а/м достигает расчетной V и движется с ней до конца уклона, на этом участке D=f+i (динамический фактор а/м, т.е. запас тягового усилия, на единицу веса а/м, движущегося с V, расходуется на преодоление дорожных сопротивлений f+i, сопротивления качению и сопротивления движению при уклоне). После преодоления уклона возникает положительное ускорение (j>0) и а/м вновь набирает V до постоянной

Биле№5

Два условия движения ам.понятие о тормозной силе

1.сила тяги должна быть больше суммы всех сопротивлений P_T >P_f+ P_w+P_i+P_j

2.P_T<T_max –макс сила сцепления колеса

Тормозная сила-это сила, возникающая при затормаживании колеса в пятне контакта его с опорной поверхностью.

На величину этой силы оказывают влияние различные факторы, многие из которых представляют собой объект изучения современных исследователей. Поэтому в предлагаемой схеме торможения колеса приняты некоторые упрощения.

Автомобильное колесо в процессе своей работы взаимодействует с автомобилем и дорогой. Это взаимодействие представляется в виде приложенных к колесу сил и моментов, схема которых показана на рис. 2. Такими силами для тормозящего колеса будут:

Gк -сила веса автомобиля приходящаяся на данное колесо;

Rz -нормальная реакция опоры;

Мт-тормозной момент, создаваемый тормозным механизмом, связанным с колесом;

Рт-тормозная сила колеса, являющаяся продольной реакцией дороги;

Рх-продольная сила автомобиля. Этой силой выражается воздействие на колесо соответствующей доли массы автомобиля, стремящейся по инерции продолжить равномерное прямолинейное движение.

Величина тормозной силы зависит от тормозного момента, создаваемого тормозным механизмом и будет равна:

Рт=Мт/rд

где: Мт-тормозной момент, создаваемый тормозным механизмом;

rд -динамический радиус колеса .

Билет №6Коэффициенты продольного и поперечного сцепления

Отношение максимального тягового усилия на колесе Pk к вертикальной нагрузке на покрытие Gk, при превышении которого начинается пробуксовывание ведущего колеса или проскальзывание заторможенного, называют коэффициентом сцепления фи

В зависимости от направления сдвигающей силы, действующей на колесо, различают два вида коэффициента сцепления: коэффициент продольного сцепления ФИпр,соответствующий началу проскальзывания заторможенного или пробуксовывания движущегося колеса при качении или торможении без действия на колесо боковой силы. Его использую при вычислении пути, проходимого ам при экстренном торможении и при оценке возм-ть трогания ам с места.

Коэффициент поперечного сцепления ФИпоп-поперечная составляющая коэффициента сцепления при смещении ведущего колеса, катящегося под воздействием боковой силы под углом к плоскости качения, когда колесо, вращаясь, скользит вбок. Коэффициент ФИпоп характеризует устойчивость ам при проезде кривых малых радиусов.

На дорогах с твердыми покрытиями коэффициент сцепления зависит главным образом от трения скольжения между шиной и покрытием. На деформируемых дорогах коэффициент сцепления зависит прежде всего от сопротивления грунта срезу и от внутреннего трения в грунте. Выступы протектора ведущего колеса, погружаясь в грунт, деформируют и уплотняют его, увеличивая до некоторого предела сопротивление срезу. Однако затем начинается разрушение грунта, вследствие чего коэффициент сцепления уменьшается.

Большое влияние на коэффициент сцепления оказывает рисунок протектора. При истирании выступов протектора во время эксплуатации ухудшается сцепление шины с дорогой. Наименьший коэффициент сцепления имеют шины, у которых полностью изношен рисунок протектора.

В любых условиях движение колеса с изношенным протектором шин приводит к снижению коэффициента продольного и поперечного сцепления

При смачивании твердого покрытия коэффициент сцепления резко падает из-за образования пленки из частиц грунта и воды, уменьшающих трение между шиной и дорогой. Коэффициент сцепления понижается особенно значительно, если на покрытии имеется пленка глины. Сильным дождем она может быть смыта, тогда величина сцепления приближается к значениям, характерным для сухого покрытия.

С увеличением скорости движения автомобиля коэффициент сцепления обычно уменьшается.

Билет №7 Тормозной путь автомобиля

Длина пути, на котором водитель может остановить автомобиль, движущийся с расчетной скоростью-тормозной путь-важная характеристика безопасности движения.Она имеет большое значение для обоснования ряда норм на элементы плана и профиля ам дорог

Ртор=Ртс+Рφ

Ртс- потеря энергии тормозной системы,

Рφ – сцепление и трение между колесом и покрытием.

Ртор=γ*G, γтор=Ртор/G,

γтор– коэффициент удельной тормозной силы.

Vк=0,Ртор=Рφ=φ1*G,γт=φ1

V= ,Sтор= V²/2a

Рт= f*G+ Рw+ G*i+ δвр*G*j+ G*γт=0

δвр *j=f+ Рw/G+i+γт, δвр=1, j=a/g,

а=g*(f+ Рw/G+i+γт),

Sтор= V²/(2* g*(f+ Рw/G+i+γт))

Sтор=Кэ* V²/(254*(f+ i+γт)), где

Кэ - коэффициент, учитывающий экспериментальное состояние тормозов, Кэ1,4 ,γт=φ1.

Билет 8 Расстояние видимости поверхности дороги и встречного автомобиля.

Рассчетная видимость-расстояние перед ам, на котором водитель должен видеть перед собой дорогу, чтобы, заметив препятствие, осознать его опасность и успеть объехать или затормозить и остановиться

Расстояние видимости поверхности дороги:

Для обеспечения безопасности движения водитель должен видеть на большое расстояние перед а/м.

Sп- расстояние видимости поверхности.

Sп=l1+Sтор+l0,

l1–путь, проходимый а/м за время реакции водителя. tр=1сек (0,5сек на горной дороге, 2-2,5 сек на магистралях), l1=v*tр= tр *V/3,6 ,

Sтор - тормозной путь а/м, Sтор=Кэ*V²/(254*(f+i+γт)),

l0 – величина запаса (5-10м).

Sп=tр*V/3,6+Кэ*V²/(254*(f+i+γт))+l0.

I-275м, II-250м, III-200м, IV -150м.

Расстояние видимости встречного автомобиля:

Sa= 2l1+Sтор+2l0,

Sa=tр*V/1,8+Кэ*V²/(127*(f+i+γт))+l0

Билет 9 Пропускная способность дороги. Коэффициент загрузки.

Пропускная способность – это максимальное количество а/м, которое может проезжать через поперечное сечение дороги в единицу времени [авт/час].

Pi – пропускная способность отдельной полосы;

n–кол-во полос движения

.

L и V для всех а/м одинаковые.

Δt=L/V; за час P=3600/Δt=3600/(L/V);

P=3600V/L (V в м/с)

P=1000V/L (V в км/ч).

L~Sп~tp*V/3,6+Кэ*V²/(254*(φ1±i))+l0

n=Nч^пр/(P*Zдоп)округляется до целого четного числа.

P - пропускная способность одной полосы движения.

Nч^пр - часовая приведенная к расчетному а/м интенсивность движения.

m – количество типов а/м,

Кпрi- коэффициент приведения а/м данного типа к расчетному а/м.

0,15 – считается, что в час пик по дороге проходит ~15% суточной нормы а/м.

Zдоп- допустимое значение к-та загрузки дорожного движения.

Z= Nч^пр/Pg ≤ 1, Zдоп=0,45-0,6.

Zдоп=0,45 (на 2хполосной дороге) Zдоп=0,6 (на дорогах с РП)

Билет 10 Определение кол-ва полос движения

n=Nч^пр/(P*Zдоп)округляется до целого четного числа.

P - пропускная способность одной полосы движения.

Nч^пр - часовая приведенная к расчетному а/м интенсивность движения.

m – количество типов а/м,

Кпрi- коэффициент приведения а/м данного типа к расчетному а/м.

0,15 – считается, что в час пик по дороге проходит ~15% суточной нормы а/м.

Zдоп- допустимое значение к-та загрузки дорожного движения.

Z= Nч^пр/Pg ≤ 1, Zдоп=0,45-0,6.

Zдоп=0,45 (на 2хполосной дороге) Zдоп=0,6 (на дорогах с РП)

Билет 11 Определение ширины полосы движения.Краевые укрепительные полосы

b=n*П, n - кол-во полос движения,

П-ширина 1 полосы, b-ширина ПЧ.

x=y=0,5+0,005V для 2-полосной дороги

П=0,5(а+с)+x+y;

П=0,5(а+с)+1+0,01V;

Или: х=0,35+0,005V с раздел полосой

П=0,5(а+с)+x+y;

П=0,5(а+с)+0,85+0,01V

x и y - зазоры безопасности;

а – ширина кузова;

с – колея а/м (расстояние между внешними гранями колес);

V- скорость а/м.

I- 3,75м

II- 3,75-3,5м

III-3,5м

IV- 3м

V-4,5м (т.к. одна полоса движения)

B=b+2bоб+(bрп).

Билет №12 Устойчивость автомобиля против заноса на кривой в плане

Билет 13 Нормирование коэффициента поперечной силы, исходя из 4х условий

Билет 14.Определение минимального радиуса кривой в плане с виражом и без него

А)с виражом

R=V^2/127(μ+iвир)

V-расчетная скорость ам

Μ-коэффициент поперечной силы(0,15)

i-уклон виража(0,04)

В)без виража

R=V^2/127(μ-iпоп)

Iпоп-поперечный уклон(0,02)

Μ-0,08

Билет№15 Определение длины переходной кривой

Расчет переходной кривой из условия въезда на круговую кривую с расчетной скоростью

Переходные кривые устраиваются на кривых малого радиуса для повышения безопасности движения и удобства управления автомобилем. В качестве переходных кривых применяются различные математические кривые с постепенно уменьшающимся радиусом кривизны от бесконечности до радиуса круговой кривой.

Наиболее часто используется клотоида (радиоидальная спираль), уравнение которой

ρ =A^2/S

где ρ – радиус кривизны;

S – расстояние от начала клотоиды до данной точки;

A – параметр клотоиды, равный ;

R – радиус кривизны конца клотоиды и круговой кривой;

L – длина переходной кривой (клотоиды).

Длина переходной кривой определяется из требования, чтобы величина нарастания центробежного ускорения ј не превышала 0.2-0.5 м/с3, по формуле

L=V^3/47RJ

где v – расчетная скорость, км/ч,

47 – коэффициент, приводящий размерности к м.

Чем меньше j, тем плавнее переход с прямого участка на кривую

Билет №16 Нормирование поперечного уклона на виражах, длина отгона виража

Переход от двускатного поперечного профиля проезжей части на прямом участке к односкатному профилю на вираже осуществляют плавно в пределах участка, называемого отгоном виража.

Билет № 17.Уширение проезжей части на кривых в плане

Билет №18 Требования к обеспечению видимости на кривых в плане. Срезка для улучшения видимости.

19.Определение минимального радиуса вертикальных кривых

Минимальный радиус вертикальной выпуклой кривой определяется из условия обеспечения видимости поверхности до-

рожного покрытия:

R = l²/2d

где l – расстояние видимости поверхности дороги, м; d – высота глаз водителя легкового автомобиля над поверхностью дороги (d = 1,2 м).

Минимальный радиус вертикальной вогнутой кривой определяется из условия обеспечения видимости поверхности

проезжей части дороги в ночное время при свете фар:

R=l²/2(h_фар+0,0175*l)

где S – то же, что и в формуле; hф – высота света фар легкового автомобиля над поверхностью проезжей части (hф = 0,7 м); 0,0175 – тангенс угла наклона пучка света.

Радиус вертикальной вогнутой кривой из условия ограничения центробежной силы (за критерий принимается самочув-

ствие пассажиров и перегрузка рессор):

где V – расчетная скорость легкового автомобил

я, км/ч.

20.Общие принципы трассирования автомобильных дорог Принципы трассирования

Традиционный принцип трассирования автомобильных дорог, который можно назвать принципом «тангенциального трассирования», состоит в том, что на план либо карту наносят с помощью линейки ломаный (тангенциальный) ход, в изломы которого вписывают круговые кривые либо круговые кривые со вспомогательными переходными. Минимальные радиусы закруглений принимают не менее значений, определяемых действующими нормативами для автомобильных дорог соответствующих категорий.

Основной недостаток принципа «тангенциального трассирования» состоит в том, что магистральный ход, укладываемый сообразно рельефу и ситуации, во многом определяет положение самой трассы автомобильной дороги в плане.

Это приводит к получению негибкой пространственной линии автомобильной дороги с невыдержанными принципами обеспечения зрительной ясности и плавности трассы, которая, в частности, нередко характеризуется наличием длинных прямых и коротких круговых кривых минимальных радиусов, наличием закруглений за переломами продольного профиля, повышенными объемами земляных работ, повышенной аварийностью и т.д. Принцип «тангенциального трассирования» применим лишь на некоторых участках трассы в случаях, когда направления трассы, определяющие углы поворота, жестко фиксированы ситуационными условиями. В остальных случаях свободного трассирования принцип «тангенциального трассирования» использовать не следует ни при ручном, ни тем более при автоматизированном проектировании.

Принцип «гибкой линейки» существенно отличен от идеи «тангенциального трассирования» и является основой автоматизированного проектирования плана автомобильных дорог. Суть принципа «гибкой линейки» состоит в том, что на крупномасштабном плане либо карте, сообразуясь с рельефом и ситуацией, вписывают плавную линию от руки или с помощью специальной гибкой линейки - сплайна. При этом положение магистрального хода - углы поворота, положение их вершин, а также параметры закруглений определяются трассой автомобильной дороги, уложенной в рельеф и ситуацию, а не наоборот, как это принято при тангенциальном трассировании.

Принцип «гибкой линейки» с успехом используют и при неавтоматизированном проектировании, когда закругления трассы представлены лишь в виде обычных круговых кривых либо круговых кривых со вспомогательными переходными. Для этого по плавной эскизной линии трассы автомобильной дороги устанавливают положение магистрального хода, измеряют углы поворота q и по масштабу значения биссектрис Б на закруглениях. По известным значениям q и Б определяют радиусы закруглений с последующим их округлением до кратных значений:

Принцип «гибкой линейки» является фундаментальной основой определения положения клотоидных трасс автомобильных дорог, обеспечивающих их наибольшую зрительную плавность и ясность, уровни удобства и безопасность движения и т.д. Укладку и расчет клотоидной трассы осуществляют по крупномасштабным планам как вручную с использованием прозрачных шаблонов клотоид и круговых кривых, так и автоматизированно на компьютерах.

Получившие распространение методы автоматизированного проектирования плана автомобильных дорог, базирующиеся на принципе «гибкой линейки» (например, «однозначно определенной оси» или «сглаживания эскизной линии») различаются, главным образом, способами аппроксимации эскизной трассы, однако в результате автоматизированной увязки план дороги в конечном итоге представляется сочетанием обычных элементов клотоидной трассы: клотоидами, отрезками клотоид, круговыми кривыми и прямыми.