ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛЕВОПОВОРОТНЫХ ОТВЕТВЛЕНИЙ ТРАНСПОРТНЫХ РАЗВЯЗОК, С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЕРЕХОДНЫХ КРИВЫХ ПЕРЕМЕННОЙ СКОРОСТИ VGV_KURVE

Несмотря на огромный опыт проектирования и эксплуатации транспортных развязок различных конфигурации, до сих пор не установлены единые для всех нормативно-технические требования по наилучшему их конструктивному решению.

Особенно сложными и опасными участками движения транспортных потоков является пересечения и примыкания автомобильных дорог. Для увеличения пропускной способности и снижения дорожно-транспортных происшествий дорог в целом, строят транспортные развязки в разных уровнях. Поэтому проектные решения транспортных развязок обязаны обеспечивать удобство и безопасность движения.

Многие левоповоротные ответвления транспортных развязок, в России проектируют по одноцентровой схеме, которые не обеспечивают уровню удобства движения автомобилей, и как следствие, происходит резкое изменение эмоционального состояния водителя [7].

Движение водителя в зоне транспортной развязки принуждает его к характеру движения с переменной скоростью [4, 5]. Анализ геометрии переходной кривой типа клотоида, как в конструктивном, так и в фундаментальном аспекте несовершенна и даже небезопасна [2, 3]. Также проявление их негативных качеств неоднократно отмечал и В.Ф. Бабков. Так, например, в книге «Развитие техники дорожного строительства» он писал, что к широкому использованию клотоид способствовала логическая обоснованность их математического уравнения – постоянная скорость нарастания центробежного ускорения в процессе движения [1].

Переходная кривая типа спираль Корню полностью удовлетворяет по своей геометрии и назначению, если движение транспортных средств в ее пределах осуществляется только с постоянной скоростью (V = const) и отгон виража трассы выполнен на всем протяжении участка по линейному закону, т.е. без изломов продольного профиля. Выполнить эти требования при проектировании плавного соединения с развязкой (особенно левоповоротных съездов) часто оказываются невыполнимыми, так как движение транспортных средств с переменной скоростью приводит к резкому увеличению коэффициента сцепления φ колеса с автомобильной дорогой, что негативно сказывается на безопасности движения [6].

Этот недостаток был устранён в теоретическом обосновании закономерности переходной кривой переменной скорости движения транспортных средств VGV_Kurve [2], которое базировалось на практически тех же принципах постоянства (линейности) приращения, но не одного поперечного, а суммарного вектора поперечного и продольного ускорений. Результаты моделирования движения автомобилей, а также конструирование различных типов закруглений трасс и элементов левоповоротных ответвлений транспортных развязок доказали наличие преимуществ VGV_Kurve перед другими аналогами, по всей совокупности функциональных и геометрических свойств.

Основное преимущество переходной кривой VGV_Kurve состоит в минимизации фактора сцепления, определяющего уровень риска потери устойчивости криволинейного движения транспортных средств на протяжении всей кривой. Параметр величины этого фактора оценивался по разности  между максимальными  и минимальными  расчётными коэффициентами сцепления, необходимыми для предотвращения боковых заносов и проскальзывания.

Рисунок 1. Сравнение двух переходных кривых клотоиды и VGV_Kurve, при одинаковых условиях задач

Как видно из рисунка 1, при одинаковой длине переходных кривых и равных радиусах R, угол поворота  резко изменяется при клотоидном проектировании, что сказывается на ухудшении плавности движения транспортного средства и, как следствие, эмоциональном состоянии водителя.

Другое преимущество переходной кривой VGV_Kurve состоит в длине дуги  , которая может быть намного больше длин других кривых, при одинаковых радиусах R и одинаковых углах поворота  . Это преимущество увеличивает время воздействия на водителя транспортного средства неуклонно и плавно возрастающих значений угла поворота , боковой сдвижки p, кривизны k и центробежного ускорения  . Чем более продолжительное время воздействия этих факторов, тем больше повышается вероятность своевременного реагирования на них и, соответственно, надежность мер принуждения к безопасному и комфортному снижению скорости до нормативно допустимой величины от 10 до 60 км/ч и более (рис. 2).

Рисунок 2. Сравнение предельных длин L и сдвижек p переходных кривых типа клотоиды, Блосса, ПЕРС и VGV_Kurve при одинаковых условиях задач, когда R=300 м и β=20 ͦ

В отличие от других переходных кривых, длина L=500 м не является пределом для VGV_Kurve. Это представляет проектировщику неосуществимую с другими кривыми возможность поиска новых решений, которые будут удовлетворять функциональным требованиям.

Применение переходных кривых переменной скорости VGV_Kurve позволяет:

1. Повысить устойчивость транспортного средства против заноса и опрокидывания;

2. Уменьшить действие центробежного ускорения;

3. Повысить удобство управления транспортным средством;

4. Улучшить зрительную плавность и психологическую ясность направления движения автомобиля.

Список литературы:

1. Бабков В.Ф. Развитие техники дорожного строительства. – М.: Транспорт, 1988. — 244 с.
2. Величко Г.В. Развитие методологии нормирования и проектирования переходных кривых переменной скорости движения // Наука и техника в дорожной отрасли. – 2009. № 2. — 48 с.
3. Величко Г.В. Функциональное проектирование транспортных развязок // Наука и техника в дорожной отрасли. – 2009. № 3. — 48 с.
4. 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.
5. Лобанов Е.М., Визгалов В.М., Завадский В.Б. Проектирование и изыскания пересечений автомобильных дорог.М.: Транспорт, 1972. — 232 с.
6. Поспелов П.И., Федотов Г.А. Проектирование автомобильных дорог : Справочная энциклопедия дорожника. – Том 5. – М.: Транспорт, 2007. — 1466 с.
7. Руководство по оценке пропускной способности автомобильных дорог. Минавтодор РСФСР. – М.: Транспорт, 1982. — 88 с.