3.1. План трассы
Трасса проектируемой дороги задается обычно двумя или несколькими промежуточными пунктами, через которые должна пройти дорога (основные, опорные точки). План трассы (рис. 3.1, где для примера приведен фрагмент плана трассы промышленной автомобильной дороги) состоит из отрезков прямых линий, соединенных кривыми, которые проектируют для плавного и безопасного перехода подвижного состава с одной прямой на другую, смежную с ней.
ис.3.1. План участка подъездной дороги
Кривые в плане трассы обычно проектируют по дугам окружности (круговая кривая). Каждая круговая кривая (рис.3.2) в этом случае характеризуется углом поворота α; радиусом R; тангенсом Т (расстоянием от вершины угла О до начала НК или конца кривой КК); длиной кривой К (расстоянием от НК до КК; K=R∙α; где α - угол поворота в радианах), биссектрисой Б (удаление середины кривой от вершины угла).
Рис.3.2. Элементы угла поворота:
а - угол поворота, О - вершина угла; НК- начало кривой; КК-колец кривой; Б ~ биссектриса; R -радиус кривой; К - кривая; Т- тангенс кривой
Сопряжение прямых участков дороги с круговыми кривыми осуществляется при помощи переходных кривых, радиус которых постепенно уменьшается от бесконечности (на прямой) до величины радиуса данной круговой кривой.
Введение переходной кривой обеспечивает плавное нарастание центробежной силы при входе подвижного состава на кривую и наоборот при выходе из нее.
Радиусы горизонтальных кривых зависят главным образом от категории дороги, а значит, от расчетной скорости движения, и могут достигать нескольких тысяч метров. Возникающая при проезде криволинейного участка центробежная сила стремится опрокинуть или сместить транспортное средство в направлении своего действия. На железных дорогах смещению препятствуют гребни ободов колес, на автомобильных дорогах - трение шин колес автомобиля о покрытие.
Для повышения устойчивости при прохождении кривых локомотивами и вагонами внешний рельс железнодорожного пути возвышают над внутренним, создавая тем самым некоторый наклон транспортных средств внутрь кривой. На автомобильных дорогах для создания того же эффекта устраивают односкатные поперечные профили - виражи с поперечным уклоном проезжей части к центру кривой.
Величина возвышения наружного рельса над внутренним - h для железнодорожных путей, где обращаются поезда с разными скоростями и разного веса, определяются по зависимости
, (3.2)
где νcp - средневзвешенная скорость обращающихся поездов по рассматриваемой кривой, км/ч; R - радиус кривой, м.
Поперечный уклон виража iвир, необходимый для обеспечения расчетной скорости движения автотранспортных средств ν при заданном радиусе кривой R может быть найден по формуле
, (3.3)
где g - ускорение свободного падения, м/сек²; φ2 - коэффициент поперечного сцепления шины колеса с покрытием.
Схема положения круговой и переходной кривой, в пределах которой на железнодорожном пути производят постепенное возвышение наружной рельсовой нити над внутренней до величины h, показана на рис.3.3.
Рис.3.3. Схема расположения переходных и круговых кривых
на железных дорогах
Схема устройства виража на горизонтальных кривых автомобильных дорог показана на рис.3.4.
Особенность конструкции виража: наличие односкатного поперечного профиля на круговой кривой с поперечным уклоном проезжей части iвир, наличие переходной кривой с переменным значением радиуса ρ, определяемого чаще всего по зависимости ρ=L R/S, где L - длина переходной кривой, R -радиус круговой кривой, S - переменная (от начала кривой) длина участка переходной кривой, в пределе S=L, а ρ=R; уширение проезжей части, устраиваемое для обеспечения безопасности движения, ибо при движении по кривым автомобилям, а тем более с прицепами, требуется большая ширина полосы движения (минимальное уширение проезжей части - 0,5 м, при радиусах кривых<100 м уширение может достигать 3,5 м).
На горизонтальных кривых железных дорог для обеспечения безопасного вписывания (прохождения) в нее подвижного состава колею уширяют. Уширение колеи нормируется в зависимости от радиуса круговой кривой и может достигать 15 мм.
При проектировании плана внутризаводских дорог выбор направления трасс предопределяют прежде всего технологические связи в виде материальных потоков сырья, полуфабрикатов, готовой продукции. Кроме технологических на предприятиях строят также противопожарные автомобильные дороги из расчета свободного подъезда ко всем цехам и складам не менее чем с двух сторон. На очень крупных предприятиях при проектировании сети автомобильных дорог необходимо кроме того учитывать наличие пассажирских перевозок. Сеть автомобильных и железных дорог увязывается между собой, а также с положением различных подземных и надземных коммуникаций.
Пример типичной схемы размещения внутризаводских автомобильных и железных дорог на одном из промышленных предприятий показан на рис.3.5.