3.4. Определение ширины земляного полотна с обоснованием ширины обочин

Ширина земляного полотна определяется сложением ширины проезжей части и обочин.

(9)

где B_з.п. – ширина земляного полотна, м;

B_п – ширина проезжей части, м;

a – ширина обочин, м.

Пример:

Ширину обочин принимаем равной a=3,75 метров для возможного съезда автомобиля с проезжей части, не затрагивая проезжей части и устройство укрепительных полос шириной 0,75 метров с каждой стороны для предупреждения заноса автомобиля при съезде на обочину и предупреждения разрушения кромки проезжей части (по СНиП 2.05.02-85*).

3.5. Предельный продольный уклон

Для определения предельного продольного уклона необходимо воспользоваться динамическими характеристиками расчётного автомобиля. Продольный уклон определяем графоаналитическим методом.

Динамический фактор, выражающий удельную силу тяги автомобиля, которая расходуется на преодоление дорожных сопротивлений:

(10)

f – коэффициент сопротивления качению:

при скоростях более 50 км/ч:

(11)

где i – продольный уклон дороги;

j – относительное ускорение, принимаем j=0 , так как рассматривается случай равномерного движения автомобиля на подъёме с постоянной скоростью;

δ – коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс.

Следовательно, для равномерного движения автомобиля с постоянной скоростью динамический фактор определяется по формуле:

(12)

Динамический фактор также определяется также по следующему выражению:

(13)

где F_k – полная сила тяги, Н;

P_w – сопротивление воздушной среды, H;

G – вес автомобиля, H.

Сопротивление воздушной среды P_w определяется по формуле:

(14)

где K – коэффициент обтекаемости, для легковых К=0,2;

для грузовых К=0,6;

для автобуса К=0,4;

w – лобовая площадь, для грузовых ;

для легковых ;

V – расчётная скорость движения автомобиля, км/ч.

Итоговая формула для определения максимального продольного уклона:

(15)

При определении динамического фактора возможно использовать известное значение полной силы тяги либо график динамической характеристики автомобиля (Приложение №1):

Рассмотрим на примере легкового автомобиля ВАЗ 2101:

При расчётной скорости 110 км/ч – динамический фактор равняется D=0,05. Коэффициент сопротивления качению с поправкой на скорость движения:

Наибольший продольный уклон

Аналогичные расчёты производятся для остальных расчётных видов автомобилей и сводятся в таблицу.

Табл. 2

-	Марка автомобиля	D	V, км/ч	fv	imax
Легковые	ВАЗ	0,05	110	0,015	35
	ГАЗ
Грузовые	ГАЗ
	ЗИЛ
	МАЗ
	КАМАЗ
	АВТОБУС
	АВТОПОЕЗД

По полученным значениям максимального продольного уклона для каждой марки автомобиля выбирается за максимально допустимое то значение, которое бы реализовало возможность подъема большинству марок автомобилей.

Полученное значение наибольшего продольного уклона должно также обеспечить возможность движения автомобилей на подъёмах без пробуксовывания. Это условие будет обеспечено, если принятые при расчёте продольного уклона динамические факторы не будут превышать значений динамических факторов по условию сцепления.

Так как:

(16)

где F_к – полная сила тяги, Н;

G_сц – часть веса автомобиля, приходящаяся на ведущую ось автомобиля (сцепной вес), Н;

φ_сц­ – коэффициент продольного сцепления колеса с покрытием (при расчётах по сцеплению принимаем неблагоприятные для движения мокрое и грязное состояние покрытия φ_сц­=0,2).

С другой стороны:

(17)

где G – полный вес автомобиля,

G=m*g (18)

Получаем итоговое условие:

(19)

Тогда для автомобиля (передний или задний привод):

(20)

Продольный уклон, который автомобиль ВАЗ 21103 может преодолеть без пробуксовывания:

(21)

Аналогично производим расчёты для всех марок автомобилей, результаты сводят в таблицу:

Табл. №3

-	Марка автомобиля	Gсц	M	mзад	G	Pw	Dсц	imax(сц)
Легковые	ВАЗ	7554	1515	745	14862,2	342,5	0,079	64
	ГАЗ
Грузовые	ГАЗ
	ЗИЛ
	МАЗ
	КАМАЗ
	АВТОБУС
	АВТОПОЕЗД

Если полученные значения будут выше значений продольного уклона проверенных по условию силы тяги для каждой марки автомобиля, значит автомобили смогут преодолеть подъем полученный по условию силы тяги. Если условие

(22)

не выполняется, необходимо выбирать из полученных значений i_max(сц), которое будет удовлетворять обоим условиям (по силе тяги и по сцеплению).

В составе транспортного потока, кроме одиночных автомобилей, имеются автопоезда. Уравнение динамического фактора по силе тяги в случае движения автопоезда на подъём определяется по формуле:

(23)

где f – коэффициент сопротивления качению автопоезда;

G_бр^max – полный вес тягача и прицепа с грузом; вес прицепа – 120 кН;

P_w – сопротивление воздушной среды автопоезда.

Коэффициент сопротивления качению из-за дополнительных сопротивлений в местах сцепления. Коэффициент сопротивления качению принимаем на 8% больше

(24)

Сопротивление воздушной среды также возрастает. Для практических расчётов принимают, что коэффициент обтекаемости возрастает на 25-30%.

Значение динамического фактора также подлежит корректированию по формуле:

(25)

где D - динамический фактор тягача с расчётной скоростью V (по заданию).

Наибольший продольный уклон

‰(26)

Значение, полученное при расчетах для автопоездов может быть изменено в большую сторону при условии движения автопоезда на пониженных передачах, что в действительности происходит на практике (при движении на подъем водитель автопоезда переходит на пониженную передачу, обеспечивая тем самым больший запас силы тяги для преодоления уклона). При неудовлетворительных результатах необходимо произвести проверку при движении автопоеда на II передаче.

Далее проверяется возможность движения автопоезда на участках дороги с предельным уклоном без буксования при мокром и грязном покрытии аналогично представленным выше расчётам:

(27)

‰(28)

3.6. Минимальные радиусы кривых в плане

Определение минимального радиуса кривой в плане осуществляется исходя из оценки двух условий:

1-е условие: исходя из наименьшего значения коэффициента поперечной силы (безопасность движения, удобство).

Минимальный радиус кривой в плане с устройством виража определяется по формуле:

(29)

где µ – коэффициент поперечной силы, i_В – уклон виража, в долях единицы,

V – расчетная скорость, км/ч.

При определении минимальных радиусов по условиям безопасности движения и удобства пассажиров значение коэффициента поперечной силы (µ) не следует принимать более 0,15. Это соответствует движению по мокрому, но чистому покрытию со скоростью 60 км/ч, причем, пассажиры не испытывают неудобств.

Поперечный уклон виража принимается по СНиП 2.05.02-85* «Автомобильные дороги».

Минимальный радиус кривой без виража (R_рек) определяется по формуле:

(30)

где i_n - поперечный уклон проезжей части дороги двускатного профиля

СНиП 2.05.02-85* «Автомобильные дороги».

2-е условие: исходя из условия обеспечения видимости при движении по кривой в ночное время:

Минимальная величина радиуса кривой в плане, при которой видимость дороги на кривой будет соответствовать расчётному значению видимости S:

(31)

где S – расчётное расстояние видимости, м, принимается по расчету или по нормативам

(большее значение);

α – угол раствора пучка света, α=2°.

3.7. Минимальные параметры переходных кривых

Если к переходной кривой не предъявляются специальные требования обеспечения зрительной плавности трассы, то длину ее назначают исходя из условия, чтобы центробежная сила нарастала во время проезда кривой достаточно замедленно, не вызывая неприятных ощущений у пассажиров:

(32)

где L_пк – минимальная длина переходной кривой, м;

V – расчетная скорость движения, км/ч;

R – радиус кривой в плане, м;

J – скорость нарастания центробежного ускорения, J≤0,8 м/с³.

На дорогах общего пользования переходные кривые устраиваются при R≤2000 м.

3.8. Расстояние видимости поверхности дороги, встречного автомобиля. Расстояние видимости из условия возможности обгона грузового автомобиля

3.8.1. Расстояние видимости поверхности дороги.

Расстояние видимости поверхности дороги определяется по формуле:

, м (33)

где t_р –– время реакции водителя, t_р =1 сек; V – расчётная скорость движения автомобиля, км /ч; φ – продольный коэффициент сцепления колеса с покрытием (0,7 – 0,05); K_Э - коэффициент эффективности торможения, принимается при скоростях более 80 – 100 км/ч = 2,3, при меньших значениях скоростей =1,1.

3.8.2. Расстояние видимости встречного автомобиля

Расстояние видимости встречного автомобиля равно:

, м (34)

Обозначения те же, что и в формуле (8)

3.8.3. Расстояние видимости при обгоне грузового автомобиля.

Расстояние видимости при обгоне:

(35)

где V₁ –– расчетная скорость движения обгоняющего автомобиля, км/ч;

V₂ –– расчетная скорость движения обгоняемого автомобиля, км/ч;

V₃ –– расчетная скорость движения встречного автомобиля, км/ч;

φ – продольный коэффициент сцепления колеса с покрытием (0,7 – 0,05);

K_Э - коэффициент эффективности торможения, принимается при скоростях более 80 – 100 км/ч = 2,3, при меньших значениях скоростей =1,1;

l₀ – расстояние от остановившейся машины до препятствия, 10-15 м;

l₄ – длина машины, м.