Гохман В. А., Визгалов В. М., Поляков М. П. - Пересечения и примыкания автомобильных дорог

Гохман В. А., Визгалов В. М., Поляков М. П.

Пересечения и примыкания автомобильных дорог: Учеб. пособие для авт.-дор. спец. вузов. 2-е изд., перераб. и доп.— М.: Высш. шк, 1989.— 319 с: ил.

ISBN 5-06-000150-4

В книге изложены вопросы проектирования пересечений и примыканий автомобильных дорог в одном и разных уровнях. Дана методика технико-экономического сравнения вариантов пересечений и примыканий.

Во втором издании (1-е—1977 г.) рассмотрены вопросы использования ЭВМ при проектировании транспортных развязок, приведены расчеты их элементов.

© Издательство «Высшая школа», 1977

© Издательство «Высшая школа», 1989, с изменениями

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предлагаемая вниманию читателей книга представляет собой второе, переработанное и дополненное издание учебного пособия по проектированию пересечений и примыканий автомобильных дорог в одном и разных уровнях.

Учебное пособие написано в соответствии с программой курса «Изыскания и проектирование автомобильных дорог» для студентов специальности 29.10 «Строительство автомобильных дорог и аэродромов». Необходимость создания такого пособия объясняется тем, что в учебниках по данному курсу вопросам проектирования пересечений и примыканий автомобильных дорог уделяется недостаточное внимание. В то же время в связи с непрерывным увеличением интенсивности движения на дорогах, вызванным быстрым ростом автомобильного парка, проблема рационального проектирования пересечений и примыканий дорог с каждым годом становится все более актуальной. В учебном пособии приведены общие сведения о пересечениях и примыканиях автомобильных дорог, дана подробная их классификация.

Большое внимание уделено методике определения пропускной способности узлов автомобильных дорог в одном уровне, установлению расчетной скорости и назначению основных геометрических элементов. Рассмотрены «опросы проектирования транспортных развязок, т. е. пересечений и примыканий дорог в разных уровнях. Подробно изложена методика установления расчётной скорости на съездах транспортных развязок. Особое внимание уделено определению пропускной способности съездов. Детально разобраны конкретные примеры проектирования транспортных развязок. Дана методика технико-экономического сравнения вариантов узлов автомобильных дорог, а также порядок расчета суммы приведенных затрат по каждому варианту.

В книге использован отечественный и зарубежный опыт проектирования пересечений и примыканий внегородских автомобильных дорог, а также собственные исследования авторов в области проектирования транспортных развязок.

Второе издание учебного пособия существенно отличается от первого. В него включены материалы но реконструкции узлов автомобильных дорог в одном уровне, дана сравнительная оценка транспортных развязок с точки зрения безопасности движения. Рассмотрено проектирование транспортных развязок с использованием ЭВМ, приведены расчеты элементов примыканий листовидного, кольцевого и грушевидного типов, дано обоснование оптимального срока реконструкции узлов автомобильных дорог. Составлены подробные примеры проектирования транспортных развязок. С целью сокращения времени, необходимого для проектирования пересечений и примыканий автомобильных дорог, в приложении приведены разработанные авторами таблицы.

Отдельные разделы книги написаны: § 2.1—2.5, 7.2—7.4, приложения 1 и 4 доц., канд. техн. наук В. А. Гохманом; введение, § 1.1, 3.1—3.4, 4.1—4.4, 4.8, 5.1— 5.3, 6.1—6.5, заключение, приложения 2 и 3 доц., канд. техн. наук М. П. Поляковым; § 1.2, 1.3, 7.1 написаны совместно В. А. Гохманом и М. П. Поляковым.

Материал, изложенный в § 4.4—4.7, в первом издании книги был написан В. М. Визгаловым, в настоящем издании § 4.4 полностью переработан М. П. Поляковым. Теоретический материал, содержащийся в § 5.1—5.3, 6.2, 6.5, в первом издании учебного пособия был написан В. М. Визгаловым, в настоящем издании он полностью переработан М. П. Поляковым. Все примеры расчета, приведенные в § 5.1—5.3, 6.1—6.5, составлены М. П. Поляковым.

Авторы выражают свою искреннюю благодарность сотрудникам кафедры проектирования дорог Киевского автомобильно-дорожного института, возглавляемой проф., д-ром техн. наук Я. В. Хомяком, и кафедры проектирования дорог МАДИ (зав. кафедрой д-р техи. иаук, проф. В. Ф. Бабков) за сделанные ими замечания, которые способствовали улучшению содержания учебного пособия.

Все замечания и пожелания, которые будут приняты с благодарностью, просьба направлять в адрес издательства: 101430, Москва, ГСП-4, Неглинная ул., 29/14.

Авторы

ВВЕДЕНИЕ

Апрельский (1985 г.) Пленум ЦК КПСС сформулировал концепцию ускорения социально-экономического развития страны на базе научно-технического прогресса. При этом имеется в виду не просто повышение темпов роста народного хозяйства. Речь идет о новом качестве нашего развития, быстром продвижении вперед на наиболее важных направлениях, интенсификации производства, эффективных формах управления, более полном и всестороннем решении социальных проблем. Задача ускорения социально-экономического развития страны находилась в центре внимания работы XXVII съезда КПСС.

Основные направления экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года, принятые XXVII съездом КПСС, предусматривают увеличение производительности труда в 2,3—2,5 раза. В результате этого за 15 лет вдвое увеличится национальный доход и объем промышленного производства. В этот период дальнейшее развитие получит автомобильная промышленность, автотранспорт, а также его пути сообщения— автомобильные дороги, которые должны сыграть большую роль в решении задачи ускорения социально-экономического развития страны.

Автомобильные дороги являются одним из наиболее важных элементов всей транспортной системы страны. Они почти полностью обеспечивают перевозку автомобильным транспортом продукции сельскохозяйственного производства и в значительной степени грузов различных отраслей промышленности. Автомобильный транспорт перевозит значительно больше грузов и пассажиров, чем другие виды транспорта. Например, в 1985 г. автомобильный транспорт выполнил 82,5 % грузовых и 91,3 % пассажирских перевозок, а железнодорожный транспорт осуществил только 12,6 % грузовых и 8,1 % пассажирских перевозок.

Создание в нашей стране разветвленной сети автомобильных дорог и непрерывный рост автомобильного парка вызывают необходимость расширения строительства новых и реконструкции существующих пересечений и примыканий автомобильных дорог, обеспечивающих достаточную пропускную способность, удобство и безопасность движения.

В настоящее время известно большое количество самых разнообразных схем пересечений, примыканий и разветвлений автомобильных дорог в одном и разных уровнях. Некоторые из этих схем предложены авторами данного учебного пособия. В будущем различными учеными и инженерами, как в нашей стране, так и за рубежом, будут разрабатываться новые схемы узлов автомобильных дорог. Эти схемы должны отличаться простотой, наглядностью, обеспечивать удобство, безопасность и комфортабельность движения автомобилей с расчетными скоростями, а также быть экономически выгодными.

В каждом конкретном случае выбор схемы узла автомобильных дорог производят на основании технико-экономического сравнения возможных вариантов. Эта задача является чрезвычайно трудоемкой и весьма ответственной. Особенно это касается транспортных развязок, представляющих собой сложные и дорогостоящие инженерные сооружения. Они занимают большую площадь земли (эта площадь иногда составляет 50 га и более), а суммарная длина их съездов и переходно-скоростных полос может достигать 2...2,5 км. Строительная стоимость транспортных развязок составляет в среднем 1,5...3 млн. руб., а в некоторых случаях она возрастает до 8... 10 млн. руб. и более.

Проектирование транспортных развязок представляет собой трудоемкий процесс, требующий нескольких месяцев (4...5 и более) напряженной работы. Поэтому необходимо совершенствовать методы их проектирования. Большую помощь проектировщику оказывают ЭВМ, которые значительно сокращают трудоемкие вычислительные операции и в то же время обеспечивают высокую точность расчета. ЭВМ позволяют широко осуществлять вариантный поиск оптимального решения.

В последние годы в СССР и за рубежом стали применять автоматизированное проектирование автомобильных дорог, в том числе и транспортных развязок (САПР-ЛД). При этом процесс проектирования представляет набор арифметических и логических операций. Для осуществления автоматизированного проектирования необходимо организовать диалог между человеком и машиной.

В этом диалоге арифметическую работу и простейшую логику выполняет ЭВМ, а сложную логику и принятие решений—человек. Внедрение САПР-АД дает больший экономический эффект за счет значительного повышения качества объекта проектирования и снижения стоимости строительства. Применение САПР-АД, безусловно, будет способствовать ускорению научно-технического прогресса в области проектирования транспортных развязок.

Студенты вузов специальности «Строительство автомобильных дорог и аэродромов» и инженерно-технические работники дорожных проектных организаций должны уметь проектировать узлы автомобильных дорог в одном уровне и транспортные развязки. Овладеть необходимыми знаниями поможет им настоящее учебное пособие.

ГЛАВА 1

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЕРЕСЕЧЕНИЯХ И ПРИМЫКАНИЯХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ И ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР РАЗВИТИЯ ПЕРЕСЕЧЕНИЙ И ПРИМЫКАНИЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

История развития пересечений и примыканий автомобильных дорог неразрывно связана с историей автомобильного транспорта. На ранних ступенях развития автомобильного транспорта, когда скорости и интенсивность движения автомобилей были небольшие, все пересечения и примыкания автомобильных дорог осуществлялись в одном уровне, причем никаких специальных мер для обеспечения безопасности движения и пропускной способности на них не предусматривалось.

В 20-х годах текущего столетия вследствие непрерывного увеличения скоростей и интенсивности движения автомобилей вопрос обеспечения безопасности движения и пропускной способности на пересечениях и примыканиях дорог стал приобретать все большее значение, так как с развитием автомобильного движения число несчастных случаев стало непрерывно расти. В этот период пересечения и примыкания дорог по-прежнему продолжали осуществляться в одном уровне, но на них стали предусматривать специальные меры для повышения безопасности движения и пропускной способности. К таким мерам в первую очередь относятся обеспечение видимости на подходах к пересечениям и примыканиям и установка специальных дорожных знаков.

Однако, несмотря на все эти меры, простые крестообразные пересечения дорог в одном уровне имеют ряд существенных недостатков, а именно: они способствуют дорожно-транспортным происшествиям, значительно сокращают пропускную способность пересекающихся дорог и снижают скорости движения.

В ФРГ на пересечениях и примыканиях автомобильных дорог в одном уровне происходит в среднем 33% всех дорожно-транспортных происшествий, в Англии и Италии — 26, в США — 21, в ЧССР— 18,4, в СССР— 16,1%.

В настоящее время вопросы обеспечения безопасности движения стали проблемой мирового значения, изучением которой занимается Организация Объединенных Наций. По данным ООН, на автомобильных дорогах земного шара в результате аварий ежегодно погибает около 250 тыс. чел. и более 7 млн. получают ранения; только на автомобильных дорогах Европы ежегодно погибает более 50 тыс. чел. и около 1 млн. получают ранения.

С целью повышения безопасности движения и увеличения пропускной способности пересекающихся дорог в начале 20-х годов в некоторых странах стали устраивать так называемые канализированные пересечения, на которых для каждого направления движения выделялись самостоятельные полосы (каналы), отделенные друг от друга островками, полосами и разметкой проезжей части. Широкое распространение получили канализированные пересечения в США, ФРГ, Англии, Италии и других странах.

На автомобильных дорогах нашей страны преобладают необорудованные пересечения в одном уровне, однако в последние годы на некоторых автомагистралях были построены канализированные пересечения. Такиепересечения, в частности, имеются на автомагистралях Москва — Харьков, Москва— Воронеж, Москва — Горький, а также на некоторых дорогах Прибалтийских республик.

Наиболее совершенным типом пересечения автомобильных дорог является кольцевое пересечение. Оно осуществляется в виде достаточно широкого кольца, к которому примыкают пересекающиеся дороги. Кольцевое пересечение может выполняться с направляющими островками (рис. 1.1).

Островки направляют движение и позволяют более четко отделить потоки, сворачивающие вправо на ближайшую дорогу, от потока, продолжающего движение по кольцу.

Широкое распространение кольцевые пересечения получили в Англии, Голландии, ФРГ, Швеции, США, Канаде и некоторых других странах. Кольцевые пересечения автомобильных дорог устраивают также в СССР. Такие пересечения были построены, например, на автомагистралях Киев—Харьков—Ростов, Алма-Ата-Фрунзе—Ташкент, Баку—Сумгаит и т. д. Однако широкого распространения в СССР кольцевые пересечения не получили.

В то же время имеющиеся статистические данные свидетельствуют о значительном уменьшении количества дорожно-транспортных происшествий после сооружения кольцевых пересечений. Например, по данным английской Дорожной исследовательской лаборатории, после реконструкции 22 перекрестков на кольцевые пересечения количество дорожно-транспортных происшествий снизилось в среднем на 70%.

С появлением автомагистралей вопрос обеспечения безопасности движения и пропускной способности на пересечениях и примыканиях автомобильных дорог принял особенно актуальное значение. Обеспечение скоростного автомобильного движения с гарантией наибольшей его безопасности вызвало необходимость устройства новой обязательной формы пересечений с другими дорогами, а именно в разных уровнях. Пересечения и примыкания автомобильных дорог в разных уровнях получили название транспортных развязок.

Наибольшее распространение транспортные развязки получили в США, Канаде, ГДР, ФРГ, Италии и некоторых других странах. Первое пересечение автомобильных дорог в разных уровнях было построено в 1928 г. в США [11]. Оно выполнено по типу клеверного листа*. Через транспортную развязку в среднем проходило 62 500 авт/сут. В наиболее напряженные периоды дня она пропускала до 6074 авт/ч.

После постройки этой транспортной развязки в США приступили к строительству пересечений и примыканий автомобильных дорог в разных уровнях. Уже к 1936 г. в США насчитывалось свыше 125 транспортных развязок. Наиболее распространенным типом пересечения продолжал оставаться клеверный лист. Вместе с тем широкое применение получили неполный клеверный лист и распределительное кольцо с двумя и пятью путепроводами.

Из различных типов примыканий автомобильных дорог в разных уровнях в США особенно широкое распространение получило примыкание по типу трубы, которое впервые было применено в 30-х годах в Германии, и значительно меньшее распространение — грушевидный тип примыкания.

Примыкание по типу трубы (рис. 1.2) является типичной транспортной развязкой для автомагистрали Пенсильвания—Турнпайк, построенной в начале 40-х годов. Это одна из первых в США автомагистралей высшего класса. Она протянулась почти на 600 км и имеет специальные подъездные пути к десяти городам.

В 1944 г. в США были изданы первые технические условия на проектирование транспортных развязок. В этих технических условиях, которые отразили почти двадцатилетний опыт эксплуатации транспортных развязок, были сформулированы основные требования к назначению их геометрических элементов. Расчетные скорости на съездах увязывались с расчетными скоростями на подходящих к транспортным развязкам дорогах.

В последние годы в США и во многих других странах для изучения условий движения автомобилей на пересечениях автомобильных дорог в разных уровнях стали применять вычислительные моделирующие машины. Использование таких машин дает возможность получать надежные данные для сравнительной оценки различных вариантов транспортных развязок.

В Канаде транспортные развязки начали строить несколько позже, чем в США. Первой транспортной развязкой, построенной в Канаде (1936), было примыкание по типу трубы. Первое пересечение по типу клеверного листа в Канаде было построено в 1937 г.

Наиболее распространенным типом примыкания автомобильных дорог в разных уровнях в Канаде продолжает оставаться примыкание по типу трубы, а наиболее распространенным типом пересечения— клеверный лист. Однако наряду с клеверным листом довольно широкое распространение получило также пересечение по типу распределительного кольца.

В Германии транспортные развязки начали строить в начале 30-х годов. Из различных типов пересечений автомобильных дорог в разных уровнях особенно широкое распространение получил неполный клеверный лист с двумя двухпутными съездами, расположенными в соседних четвертях, а также клеверный лист. Значительно реже применялось пересечение по типу распределительного кольца (кольцо с пятью путепроводами было построено, например, на дороге Кельн—Леверкузен).

Из различных типов примыканий и разветвлений автомобильных дорог в разных уровнях в Германии особенно широкое распространение получили транспортные развязки, выполненные по типам трубы и треугольника, которые впервые были применены именно в этой стране. Примыкания автомобильных дорог в разных уровнях по типу трубы были осуществлены в начале 30-х годов на кольцевой Берлинской автомагистрали в местах примыкания к ней автомобильных дорог. Первое разветвление автомобильных дорог в разных уровнях по типу треугольника было построено в Германии в 1935 г. на автомагистрали, ведущей из Франкфурта-на-Майне, в месте ее разветвления в направлении на Гейдельберг и Маннгейм (рис. 1.3). Поэтому данная транспортная развязка известна также под названием треугольника Маннгейма.