УДК 528.48:625.739                                                                       Чередніченко П.П.

ДЕЯКІ АСПЕКТИ ПРОЕКТУВАННЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО ПЛАНУВАННЯ З’ЇЗДІВ НА ПЕРЕТИНАХ  МІСЬКИХ МАГІСТРАЛЕЙ  В РІЗНИХ РІВНЯХ. 

      Найскладнішою проблемою при проектуванні вертикального планування перетинів міських магістралей в різних рівнях є проектування планово-висотного положення з’їздів, яке суттєво визначає їх транспортно-експлуатаційні та дорожньо-будівельні показники, та проектування поверхні примикань з’їздів до магістралей [1,2].

      Дану  проблему доцільно вирішувати після  того, як уже виконане проектування вертикального планування проїжджої  частини магістралей перетину, що проектується. Окремі аспекти її вирішення  розглядались в роботах [3,4,7,8].  В  цих роботах в основному розглянуті випадки, коли заокруглення з’їзду можна проектувати безпосередньо як примикання до магістралі, так як повздовжній уклон лотка магістралі в місці примикання з’їзду передбачається рівним або меншим ніж найбільший допустимий поздовжній уклон заокруглення з’їзду, величина якого приймається в залежності від радіусу ділянки заокруглення.

      В даній статті розглядається випадки, коли поздовжній уклон магістралі в  місці примикання з’їзду більший  ніж допускають нормативні документи  для проектування окремих ділянок з’їзду в залежності від радіусу їх кривизни  [2,5,6], які рекомендують обмежувати величину найбільших уклонів у випадках коли величини радіусів горизонтальних кривих 50.00 м і менше.

       В роботах [3,4,7,8] розглянуті варіанти примикань з’їздів, які показані на рис. 1. 

а                                                                                 б

• Рис.1

      

• На рис. 1,а  показано примикання заокруглення з’їзду безпосередньо до основної проїжджої  частини магістралі, а на рис 1,б  до додаткової смуги для відповідних лівоповоротних потоків на перетинах магістралей в різних рівнях типу “лист конюшини”, яка влаштовується у випадку, коли  інтенсивність цих потоків перевищує 500 одиниць на годину. Останній випадок вирішення примикань з’їздів більш доцільний, так як дозволяє в межах трикутника ∆АВС забезпечити більший поперечний уклон ніж у першому випадку за рахунок надання додатковій смузі поперечного уклону більшого ніж на основних смугах, особливо коли в місці примикання з’їзду повздовжній уклон лотка магістралі більший ніж на заокругленні.

      

• Розглянувши вказані  трикутники знаходять координати точок С і С₁ на площині XY, їх відмітки та кути φ та φ₁ (див. рис. 1) за формулою (1) для випадку показаному на рис. 1,а
 


          φ = arccos [R / (R + b)],                                               (1) 


де  R - радіус заокруглення з’їзду, м;

      b - ширина проїжджої частини з’їзду, м,

та за формулою (2) для випадку, показаному на рис. 1,б 


φ₁ = arccos [(R + d) / (R + b)],                                            (2) 


де  d - ширина додаткової смуги для лівоповоротних потоків, м.

       У випадках (рис. 2), коли повздовжній  уклон лотка проїжджої частини  магістралі в місці примикання з’їзду більший ніж допустимий повздовжній  уклон лотка з’їзду на заокругленні слід примкнути з’їзд до магістралі горизонтальною кривою радіус, якої повинен бути більшим 50.00 м.  
 


Рис. 2

      В даному випадку можна підібрати  необхідну величину радіусу в  залежності від повздовжнього уклону магістралі в точці А. При цьому в обох випадках слід встановити довжину ділянки цієї горизонтальної кривої, яка б дозволила вписати вертикальну криву, починаючи з точки С, для переходу від повздовжнього уклону магістралі до необхідного повздовжнього уклону заокруглення з’їзду, а вже далі починаючи з точки С^' заокруглення запроектувати з необхідним повздовжнім уклоном у відповідності до прийнятої величини його радіусу згідно [2,5,6].

      На  цій розрахунковій схемі (див. рис.2) показано початок заокруглення з’їзду, яке в межах дуги АС^' запроектоване радіусом R_о більшим 50.00 м, що дозволяє проектувати цю ділянку заокруглення з найбільшими повздовжніми уклонами, як для прямолінійних ділянок, а  починаючи з точки С^' з радіусом R меншим 50.00 м, який відповідає необхідній величині повздовжнього уклону наступної ділянки заокруглення. Дуга СС^' відповідає довжині вертикальної увігнутої кривої, яка сполучає повздовжній уклон в точці С з повздовжнім уклоном заокруглення з’їзду в точці С^'.

      Для даного випадку кут φ знаходиться за формулою (1).

      Величини  відміток точок А, В, С, окремих точок дуги АС і ΔАВС знаходимо з рівнянь ліній повздовжнього профілю і відповідних ліній поперечного окреслення проїжджої частини магістралей, задаючись величинами абсцис в локальній системі координат повздовжніх профілів осі магістралей до яких приєднується з’їзд [10].

      Координати  окремих точок дуги АС для визначення їх відміток знаходимо з параметричних рівнянь кола  в системі координат показаній на  рис. 1, які мають такий вигляд 


      Х = Х_о + R Сos t;                                            (3) 


Y = Y_о + R  Sin t,                                            (4) 


де  Х_о та Y_о – координати центру кривої в указаній на рис. 1 локальній системі координат, м;

      t – кутовий параметр, величину якого слід змінювати від (180^о – φ)  до 180^о, з кроком 3-5^о (початок відліку цього параметру співпадає з позитивним напрямком осі абсцис), в градусах.

      Для підрахунків відміток цих точок  слід зробити перехід від цієї локальної системи координат  до локальної системи координат  повздовжнього профілю магістралі до якої приєднується з’їзд (фактично знайти відстані Z від осі проїжджої частини магістралі до знайдених точок). Принцип підрахунку величин відміток цих точок розглянуто в [10].

      Для подальшого проектування повздовжніх  профілів з’їздів (доцільно це роботи по лінії їх лотків) слід знайти величину повздовжнього уклону і_C  в точці С, щоб виконати плавне сполучення суміжних ділянок. Його величину знаходимо за формулою  


      і_C = ( H_N –H_C ) / S,                                                (5) 


де  H_N і H_C - відмітки точок N і С (для більшої точності визначення величини цього уклону точку N слід брати найближчу до точки С), м;

      S – довжина дуги nc, м.

      Порівнюючи  величину цього уклону з величиною  уклону, який передбачається на заокругленні з’їзду вибирають схему його приєднання до проїжджої частини магістралі.

       Розв’язавши вищенаведені задачі приєднання з’їздів до магістралей [3,4,9],  у всіх наведених випадках на рис. 1 та 2, на кінцях заокруглень  з’їзду в точках М і М₁ (рис. 3) слід визначити відмітки та уточнити уклони.

      На  рис. 3 показано розрахункова схема  планового положення лівоповоротного  з’їзду для обмежених умов проектування перетину магістралей в різних рівнях по типу “листу конюшини” (при довільних  умовах доцільніше проектувати з’їзд  однієї кривизни). Розрахунок окремих ділянок планового положення цього варіанту з’їзду розглянуто в [8].

      Положення лівоповоротних з’їздів на перетинах  типу “листу конюшини” суттєво  вплине на підхід до проектування планового  положення їх правоповоротних з’їздів. Підхід до проектування повздовжніх профілів правоповоротних з’їздів на перетині типу “лист конюшини” та з’їздів на решті типів перетинів магістралей в різних рівнях та на ділянці ММ₁ наведеного виду з’їзду може бути таким.

      На  рис. 4 показано розрахункову схему  поздовжнього профілю з’їзду для випадку, коли рельєф території перетину підказує рішення проектування на ділянці ММ₁ (з’їзд знаходиться на схилі)  вертикальної увігнутої кривої, яка б сполучила прямі лінії з уклонами і₁ та і₂, що продовжують повздовжній профіль ділянок заокруглень.

        


      Рис. 4 


      В даному випадку уклони в місцях примикання з’їзду до магістралей та на заокругленнях  не перевищують допустимі. Тому при  вписуванні цієї вертикальної кривої слід дотримуватись обмежень щоб  її кінці не виходили за межі відрізка ММ₁ або в дуже скрутних умовах не наклались на сусідні вертикальні криві. Вирішення такої задачі розглянуто в [8,9].

      У випадку коли при проектуванні повздовжнього  профілю з’їзду умови рельєфу  території перетину магістралей  в різних рівнях (перетин знаходиться  на рівнинній території) змушують знайти рішення при мінімізації земляних робіт при його влаштуванні (рис. 5) необхідно знайти величину прямої вставки між вертикальними кривими L в залежності від її повздовжнього уклону і_х.

      

• Рис. 5
 


      В даному випадку заокруглення запроектовані з найбільшими допустимими повздовжніми уклонами і₁ та і₂. При вирішенні цієї задачі слід добитись щоб сума довжин вертикальних кривих і отриманої величини прямої вставки не перевищувала довжину відрізку ММ₁. Ця умова може бути записана в такому вигляді 


R₁ (i_x – i₁) + L + R₂ (i₂ – і_x) ≤ X_M1 – X_M.                             (6) 


      Всі умовні позначки в формулі (6) відповідають позначкам на рис 5.

      Вирішення задачі в цьому випадку розглянуто теж в [8,9].

      Може  трапитись випадок коли вертикальні криві, що будуть проходить через точки М і М₁ (тобто їх положення зафіксоване: відомі координати цих точок, радіуси цих кривих та повздовжні уклони в цих точках) повинні будуть сполучені прямою лінією (рис.6). Необхідно знайти величину повздовжнього уклону цієї лінії. 
 
 


• Рис. 6
 


      Підхід  до вирішення даної задачі розглянуто в [9]. Основна умова щоб отримана величина повздовжнього уклону не перевищувала нормативний або винятково допустимий для проектування з’їздів на перетинах магістралей в різних рівнях. В протилежному випадку необхідно змінити планове положення з’їзду так щоб зменшилась різниця відміток в точках примикань до магістралей або збільшити радіуси заокруглень, що дасть можливість запроектувати їх з більшими повздовжніми уклонами. Окремі підходи до вирішення задач  проектування повздовжніх профілів з’їздів розглянуті в [7,8], а вирішення інших можливих задач їх проектування в роботі [9].

      При варіантному проектуванні перетинів  міських магістралей в різних рівнях необхідно досягти такого просторового (планово-висотного) положення з’їздів, щоб виконались умови цільової функції запропонованої в [1]. Вона має вигляд 


      Е = F a + D + М + Р + Z + S_тp + V_дтп → min,                (7) 


де  Е - щорічні економічні приведені витрати на влаштування та експлуатацію перетинів магістралей в різних рівнях, в грн;

      F – площа території перетину магістралей в різних рівнях, в кв.м;

      а – ринкова річна вартість одного кв. м території в місці розташування перетину магістралей, в грн.;

      D - річні дорожні витрати на зведення перетину в різних рівнях, в грн.;

      М – річні експлуатаційні витрати на підтримання споруд перетину в різних рівнях в задовільному стані, в грн.;

      Р – річні приведені витрати на заходи, які необхідно провести в зв’язку з перекладкою підземних інженерних комунікацій, зносом будівель і споруд,  їх поновленням на іншій території , переміщенням цінних історичних об’єктів та ін., в грн.;

      Z – річні приведені витрати на заходи пов’язані зі зниженням негативного впливу транспорту на навколишнє середовище, в грн.;

      S_тр – річні транспортні витрати на рух транспорту в межах перетину магістралей, в грн.;

      V_дтп – вірогідні щорічні втрати від дорожньо-транспортних пригод при влаштуванні варіантів перетину в різних рівнях, в грн. 
 


      ЛІТЕРАТУРА. 


      1. Ботвиновська С.І., Осєтрін М.М., Чередніченко П.П. Алгоритм оптимізації планововисотного положення з’їздів на перетинах міських магістралей в різних рівнях. - В зб. ”Мiстобудування та територiальне планування”, вип. 10. - Київ, КНУБА, 2001. - с. 9-13.

      2. Осєтрін М.М. Міські  дорожньо-транспортні споруди. Навчальний посібник для студентів ВНЗ. - К.: ІЗМН, 1997. - 196 с.

      3. Осєтрін М.М., Чередниченко  П.П. Геометричне  моделювання планововисотного  положення з’їзду  на перетині магістралей  в різних рівнях. - В зб."Прикладна  геометрія та інженерна графіка", вип.61. - Київ, КДТУБА, 1997. - с.176-179.

      4. Осєтрін М.М., Чередниченко  П.П. Проектування  поверхні проїжджої  частини в місцях  сполучення магістралей  та з’їздів. - В  зб. "Інженерна  геодезія", вип.38. -Київ, КДТУБА,1997. - с.86-90.

      5. Руководство по проектированию городских улиц и дорог / ЦНИИП-градостроительства. - М.:Стройиздат,1980. - 222 с.

      6. Справочник  проектировщика. Градостроительство /Под.  ред. Белоусова  В.Н. - М.:Стройиздат,1978. - 367 с.

      7. Чередниченко П.П.  Деякі питання  проектування  поздовжніх профілів спусків на на перетинах магістралей в різних рівнях. - В зб."Автомобільні дороги та дорожнє будівництво",вип.45. -К.:Будівельник, 1989.- с.16-20.

      8. Чередниченко П.П.  Вертикальне планування  окремих ділянок  з’їздів на перетинах  магістралей в різних рівнях. - В зб. "Інженерна геодезія", вип.38. - Київ, КДТУБА, 1997. - с.138-145.

      9. Чередниченко П.П.  Можливий алгоритм  проектування поздовжніх  профілів магістралей  в автоматизованому  режимі. – В зб. “Інженерна геодезія”,  вип.40. – К.: КДТУБА, 1998. – с.224-232.

      10. Чередніченко П.П.  Геометричне моделювання  вертикального планування  територій міських  магістралей. –  В зб. ."Містобудування  та територіальне  планування", вип.5. - Київ, КНУБА, 2000. - с. 247-254. 
 
 


WWW.LIBRAR.ORG.UA – Бібліотека України