Проектирование двух вариантов автомобильной дороги в сложных условиях, страница 4

4.3.Оценка по графикам коэффициентов безопасности

Практика эксплуатации показывает, что наиболее безопасной для движения является плавная трасса без резких переломов в плане и профиле, и допускающая движение автомобилей с высокими скоростями, мало отличающимися на смежных участках. Для оценки плавности продольного профиля и обеспечения безопасности строят эпюры скоростей движения, и, используя их, строят графики коэффициентов безопасности.

Коэффициентом безопасности называют отношение минимальной скорости движения, обеспечиваемой тем или иным участком дороги, к максимально возможной скорости въезда автомобилей на этот участок:

Соотношение скоростей принимают по эпюре скоростей движения при изменении координат скоростей по длине дороги.

4.3.1.Оценка для первого варианта трассы

Так как, скорость на всём протяжении дороги одинакова, коэффициент безопасности на всём протяжении равен 1.

4.3.2.Оценка для второго варианта трассы

Так как, скорость на всём протяжении дороги одинакова, коэффициент безопасности на всём протяжении равен 1.

4.4.Оценка по пропускной способности

Максимальное количество автомобилей, которое может пройти по дороге за определённый отрезок времени при определённом режиме движения, называется пропускной способностью.

Различают максимальную теоретическую способность, определяемую расчётом по формулам динамической задачи теории движения транспортных потоков для идеализированного колонного движения однотипных автомобилей в благоприятных дорожных условиях, и практическую типичную пропускную способность – наибольшее число автомобилей, которое может быть пропущено участком дороги в благоприятных погодных условиях. Для второго случая пропускную способность определяют с использованием опытных коэффициентов, отражающих влияние дорожных условий на изменение пропускной способности по сравнению с горизонтальным прямым участком.

Последовательность построения графика изменения пропускной способности дороги:

1.Руководствуясь планом и профилем дороги, выделяют однородные элементы и зоны их влияния.

2.Для каждого элемента выписывают значения частных коэффициентов снижения пропускной способности.

3.По формуле вычисляют пропускную способность в приведённых легковых автомобилях:

      ,где

β – итоговый коэффициент снижения пропускной способности, равный произведению частных коэффициентов:

       ,где

β_i – частные коэффициенты, учитывающие снижение пропускной способности за счёт влияния неблагоприятных условий.

Р_MAX – максимальная приведённая к легковому автомобилю пропускная способность, авт/час.

Принимаем  P_max=2000 авт./час – для двух полосных дорог в обоих направлениях.

КП 05055017 – 291000 – 2001

Лист

13

4.Вычисляют величину пропускной способности с учётом фактического состава потока автомобилей по дороге:

            ,где

n – количество транспортных средств данного типа, в долях;

ψ – величина коэффициента привидения данного типа автомобиля к легковому автомобилю;

i – тип транспортного средства

5.Строят график изменения пропускной способности дороги.

6.Над графиком пропускной способности строят график изменения коэффициента загрузки каждого участка дороги Z. При этом:

          ,где

N₁ – часовая интенсивность движения, авт/час:

      ,где

N –  интенсивность движения в транспортных единицах, авт/сут.

4.4.1.Оценка для первого варианта трассы

1.Так как, на всём протяжении дорога не проходит по населённым пунктам, а также ввиду того, что на дороге нет участков с большими подъёмами, радиусами кривых в плане меньше 600м, зон ограниченной видимости и пересечений в одном уровне принимаем значения частных коэффициентов снижения пропускной способности постоянными на всю длину дороги. 

2.Значения частных коэффициентов снижения пропускной способности сводим в таблицу №9:

Таблица №9 «Значения частных коэффициентов снижения пропускной способности»

3.Определяем пропускную способность в приведённых легковых автомобилях:

 =0,8322000=1664авт/час

 4.Вычисляем величину пропускной способности с учётом фактического состава потока автомобилей по дороге:

КП 05055017 – 291000 – 2001

Лист

14

912 авт/час

5.Строим график изменения пропускной способности дороги.

6.Определяем часовую интенсивность движения в транспортных единицах:

 авт/час

Определяем коэффициент загрузки:

 <Z_кр=0,65 – следовательно, уровень загрузки соответствует требованиям для II технической категории дорог.

Вывод: на всём протяжении дороги уровень загрузки равен 0,65.

4.4.2.Оценка для второго варианта трассы

Расчёт для второго варианта трассы полностью соответствует расчёту для первого варианта трассы см. пункт 4.4.1.

Вывод: на всём протяжении дороги уровень загрузки равен 0,65.

5.Технико-экономическое сравнение вариантов трассы

Технико-экономическое сравнение вариантов трассы производится по множеству показателей. В данном курсовом проекте сравнение будем производить по 3 группам показателей.

5.1.Технико-экономические показатели

1.Коэффициент удлинения трассы:

        ,где

L_TP – длина варианта трассы, км;

L_ВЛ – длина воздушной линии, км.

Вариант №1:

Вариант №2:

2.Средняя величина углов поворота:

            ,где

r_i – величина угла поворота, рад;

L – длина варианта трассы, км.

Вариант №1:

КП 05055017 – 291000 – 2001

Лист

15

Вариант №2:

3.Средневзвешенный коэффициент аварийности:

             ,где

K_i – итоговый коэффициент аварийности на i-ом участке трассы;

l_i – длина i-ого участка трассы, м;

L – длина варианта трассы, м.

Вариант №1:

Вариант №2:

4.Коэффициент безопасности:

                 ,где

V_MIN – максимальная скорость на данном варианте трассы, км/час;

V_MAX - минимальная скорость на данном варианте трассы, км/час.

Для обоих вариантов трассы:

5.Время пробега

Время пробега характеризуется среднетехнической скоростью:

                         ,где

Ω – площадь, снятая с эпюры скоростей;

L – длина варианта трассы.

Для обоих вариантов трассы:

км/час

6.Время доставки грузов:

Для первого варианта трассы:

 часа

Для второго варианта трассы:

 часа

КП 05055017 – 291000 – 2001

Лист

16

5.2.Стоимость строительства

               ,где

К₀ – единовременная стоимость строительства;

К_С – стоимость строительства;

К_З – стоимость земли.

          ,где

К_УД – средняя стоимость строительства 1км автомобильной дороги, К_УД=650 тыс.руб.;

L_TP – длина трассы, м.

       _,где

Е_З – коэффициент эффективности с/х производства, Е_З=0,08;

К_В – коэффициент интенсификации с/х производства, К_В=1,2;

Р_СР – средняя ширина постоянной полосы отвода, м;

S_З – себестоимость одного гектара земли, S_З=230 руб;

Для первого варианта трассы:

 тыс.руб.

 тыс.руб.

 тыс.руб.

Для второго варианта трассы:

 тыс.руб.

 тыс.руб.

 тыс.руб.

5.3.Экономическая эффективность

Экономическая интенсивность оценивается по суммарным приведённым затратам:

    ,где

К₀ – единовременная стоимость строительства дорожной одежды;

Е₀ – нормативный коэффициент эффективности капиталовложений в дорожное строительство, Е₀=0,14;

Е_НП – нормативный коэффициент приведения разновременных затрат к базисному году,

         Е_НП =0,08;

t_СР – срок службы покрытия, t_ср=18лет;

С_ТР – текущие эксплуатационные затраты;

t_i – период времени от базового года до года, в котором осуществляются затраты.

1.Определение текущих эксплуатационных затрат:

         ,где

 - стоимость содержания дороги,

 - стоимость среднего ремонта,

 - стоимость перевозки грузов,

 - потери от ДТП.

1.1.Определим стоимость содержания дороги:

КП 05055017 – 291000 – 2001

Лист

17

Для первого варианта трассы:

 тыс.руб.

Для второго варианта трассы:

 тыс.руб.

1.2.Определим стоимость среднего ремонта:

Для первого варианта трассы:

 тыс.руб.

Для второго варианта трассы:

 тыс.руб.

1.3. Определим стоимость перевозки грузов:

                ,где

Т_РАБ – количество рабочих дней в году, Т_РАБ=250дней;

N_ПЕР – перспективная интенсивность движения, N_ПЕР=4100авт/сут;

L_ТР – длина дороги;

S_ПЕР – переменная составляющая, S_ПЕР=0,0729руб;

S_ПОСТ – постоянная составляющая, S_ПОСТ=0,39руб;

d_T – средняя тарифная ставка водителя, d_T=0,539руб;

V_СР.Т. – средняя скорость транспортировки, V_СР.Т.=120км/час.

Для первого варианта трассы:

 тыс.руб.

Для второго варианта трассы:

 тыс.руб.

1.4.Определим потери от ДТП:

      ,где

n – количество участов;

l_i – длина i-го участка дороги, км;

at_i – количество ДТП на i-ом участке дороги;

С_СР – средние потери от одного ДТП, С_СР=4680 руб.

mt_i – итоговый коэффициент, учитывающий тяжесть ДТП;

Nt_i – интенсивность движения на i-ом участке дороги.

 Для первого варианта трассы:

 тыс.руб.

Для второго варианта трассы:

 тыс.руб.

Тогда, текущие эксплуатационные затраты для первого варианта трассы:

  тыс.руб.

Текущие эксплуатационные затраты для второго варианта трассы:

  тыс.руб.

КП 05055017 – 291000 – 2001

Лист

18

Определим суммарные приведённые затраты для первого варианта трассы:

 тыс.руб.

Определим суммарные приведённые затраты для второго варианта трассы:

 тыс.руб.

Результаты расчётов сводим в таблицу №10:

Таблица №10

Вывод: на основании таблицы №10 выбираем 1 вариант трассы

6.Продольный профиль для выбранного варианта трассы

6.1.Обоснование руководящих отметок и контрольных точек

Так как сток поверхностных вод обеспечен высоту насыпи назначаем из условия снегонезаносимости:

,где

h_CH – расчётная высота снежного покрова, м;

Δ –возвышение бровки насыпи над уровнем снежного покрова, зависящая от категории дороги,

Δ=0,7м (II-категория дороги).

В районах где расчётная высота снежного покрова более одного метра необходимо проверять достаточность возвышения бровки насыпи над снеговым покровом по условию беспрепятственного размещения снега сбрасываемого с дороги при снегоочистке:

    ,где

b – ширина земляного полотна, b=15м;

a – расстояние отбрасываемого снега с дороги при снегоочистке, a=8м.

Тогда высота насыпи:

Так как толщина снежного покрова больше 1 метра определим h_SC:

         Тогда:                  

КП 05055017 – 291000 – 2001

Лист

19

На ПК 4+00 запроектирована водопропускная труба диаметром 2 метра. Определим минимальную рабочую отметку над трубой:

   ,где

d – диаметр трубы, м;

δ – толщина стенки трубы, м;

Δ – минимальная толщина насыпи над трубой, м.

6.2.Описание проектной линии

Рельеф местности спокойный, что позволяет запроектировать проектную линию способом по обёртывающей. Проектная линия выполнена запроектирована с незначительными уклонами (до 2‰). Вписывание вертикальных кривых не требуется.

7.Деталь проекта

Проектирование пересечения автомобильных дорог в разных уровнях

7.1.Выбор возможных типов транспортных развязок

Пересечение автомобильных дорог расположено на въезде в город, из-за этого, с одной стороны (по ходу движения на основной дороге за пересечением) будут стеснённые условия. Расстояние от пересечения до конца трассы 200м. Исходя из этого, выбираем тип транспортной развязки – неполный клеверный лист. Сравнивать будем два неполных клеверных листа с двухпутными съездами  и с плавным сопряжением левоповоротного и правоповоротного съездов.

7.2.Расчёт транспортной развязки по типу неполного клеверного листа с

сопряжением левоповоротного и правоповоротного съездов

7.2.1.Расчёт левоповоротного съезда

Основные разбивочные точки левоповоротного съезда:

А – точка пересечения переходно-скоросных полос,

О – центр круговой кривой левоповоротного съезда.

Основные разбивочные точки определяем с учётом элементов переходных кривых.

Назначаем скорость на левоповоротном съезде – 50 км/час, тогда радиус кривой в плане R= 100 м, длина переходной кривой L=50 м.

Определим координаты для разбивки переходной кривой:

Определим величины сдвижек за счёт переходной кривой:

Тогда радиус кривой с учётом сдвижки:

КП 05055017 – 291000 – 2001

Лист

20

Тогда: ОК=ОК₁=R₁=101,05 м

Из треугольника АОК:                    

Тогда:       AG=AO+R=142,91+100=242,91 м

АВ=АК-КВ

КВ = t = 25 м,

АВ=АК – КВ = 101,05 – 25 = 76,05 м

Определим γ:     

Тогда длина съезда:

7.2.2.Расчёт правоповоротного съезда

Определим радиус правоповоротного съезда по расчётной формуле:

     ,где

R – радиус левоповоротного съезда, R=100м;

kE – расстояние между осями противоположных направлений движения в месте сопряжения:

;

α – угол пересечения дорог, α=90⁰;

η – угол, определяющий длину дуги сопряжения, η=10⁰;

,где

L – длина переходной кривой, зависящая от R;

Y_K – сдвижка по оси Y в конце переходной кривой, Y_K = 8,2 м;

ω – угол поворота для правоповоротного съезда:

;

t – величина сдвижки по тангенсу, с достаточной точностью может быть принята равной половине длины переходной кривой. t=35 м;

l=aP – прямой участок, длина которого должна быть достаточна для отгона виража. В конце примыкающего съезда его проезжая часть будет иметь односкатный профиль с поперечным уклоном вправо по направлению движения, величина которого равна нормальному поперечному уклону проезжей части, т. е. 0,020. На участке аР проезжую часть съезда необходимо повернуть до односкатного профиля с поперечным уклоном влево по направлению движения, равным уклону виража, т. е. до I_В=0,060. При ширине проезжей части съезда В=5,0 м этот участок должен иметь длину не менее:

.

КП 05055017 – 291000 – 2001

Лист

21

Определим радиус правоповоротного съезда:

Зная значения радиуса правоповоротного съезда определим основные разбивочные размеры.

Определим дугу сопряжения:

Определим аn:

аn=Рn+аР=Т+t+l

аn=Рn+аР=Т+t+l= 123,09+35+40=198,09 м

Определим Т_Н:

Т_Н=Т+t=123,09+35=158,09 м

Проверим условие аn≥Т_Н:

an=198,09 м › Т_Н=158,09 м

                                                   условие выполняется

Определим АМ:

АМ=Аm+mb+bn+T_H

Am=AK=101,05 м

АМ=Аm+mb+bn+T_H=101,05+128,49+70,76+158,09=458,39 м

Определим параметры переходной кривой:

К_П=К+L=226,98+70=296,98 м

КП 05055017 – 291000 – 2001

Лист

22

Определим полную дину съезда:

Расчёт правоповоротного съезда

Так как условия стеснённые назначаем скорость на правоповоротных съездах 60 км/час. Тогда R=150 м, L=60 м.

R₁=R+p=150+1=151 м

Т_П = Т+t=151+29,96=180,96 м

К_П=К+L=237,2+60=297,2 м

7.3.Расчёт транспортной развязки по типу неполного клеверного листа

с двухпутными съездами

Принимаем расстояние АН равное аналогичному из предыдущего расчёта, АН=248,16 м.

Принимаем расчётную скорость на съезде 80 км/час. Тогда радиус поворота на правоповоротном съезде R=300 м, длина переходной кривой L=90 м.

Определим основные параметры кривой правоповоротного съезда:

R₁=R+p=300+1,12=301,12 м

Т_П = Т+t=124,73+44,94=169,67 м

К_П=К+L=236,5+90=326,5 м

КП 05055017 – 291000 – 2001

Лист

23

Проверим условие: НJ ≥ Т_П

HJ= AH=248,16 м › Т_П =169,67 м – условие выполняется

Определим расстояние АF:

АF=АJ+Т_П

АF=АJ+Т_П = 350,95+169,67=520,62 м

Определим длину съезда:

Нам левоповоротном съезде принимаем расчётную скорость 40 км/час. Тогда R=60 м, длина переходной кривой L=40 м.

Определим основные параметры кривой левоповоротного съезда:

R₁=R+p=60+1,11=61,11 м

Т_П = Т+t=147,53+19,93=167,46 м

К_П =К+L=143,99+40=183,99 м

7.4.Сравнение вариантов транспортной развязки

Сравнение представим в виде таблицы

Таблица №11

КП 05055017 – 291000 – 2001

Лист

24

Из таблицы видно, что все рассматриваемые показатели одинаковы, кроме занимаемой площади и общей длины съездов. В результате выбираем вариант №2 т. к. площадь отвода земель для этого варианта на 19 % меньше, а длина съездов больше всего на 3 %.

Заключение

В данной работе было запроектировано два варианта автомобильной дороги между пунктами А и Б, для которых проведена комплексная оценка безопасности движения и сделано  технико-экономическое сравнение вариантов трассы. На основании этого сравнения выбран окончательный вариант трассы. Для выбранного варианта трассы запроектировано два типа транспортной развязки, после чего было произведено их сравнение и  выбор лучшего.

КП 05055017 – 291000 – 2001

Лист

25