Глава X Основные правила выбора направления трассы

§ Х.1. УЧЕТ ИНТЕНСИВНОСТИ И ОБЪЕМА ГРУЗОПОТОКОВ ПРИ ВЫБОРЕ НАПРАВЛЕНИЯ ТРАССЫ

При проектировании автомобильных дорог встречаются два прннии пиально отличных случая выбора направления трассы:

1. Проектирование больших автомобильных магистралей или дорог высших категорий, когда общее направление дороги и основные про­межуточные пункты назначаются из общегосударственных администра­тивных, культурных и оборонных соображений. Эги дороги исполь­зуются преимущестенно для дальних автомобильных перевозок. ОС> спуживание местных грузопотоков, возникающих от приближения ма­гистральной дороги к небольшим промышленным предприятиям и на селенным пунктам, играет второстепенную роль в назначении ее трассы.

2. Проектирование сетей дорог промышленных и сельскохозяйст­венных районов, связывающих между собой- ряд пунктов возникнове­ния и потребления грузов, а также проектирование подъездных путей от промышленных предприятий, совхозов, рудников и других мест образования потоков грузов, тяготеющих к существующим дорогам, станциям железных дорог и речным пристаням. В этом случае начерта­ние сети дорог или направление подъездных путей определяется пре­имущественно потребностями обслуживания местных грузопотоков. Трассы дорог должны быть выбраны таким образом в отношении об­служиваемых населенных пунктов и других грузообразующих точек, чтобы объем транспортной работы при выполнении грузовых перево­зок был наименьшим, а пассажирские сообщения удобны для пользую­щихся дорогой. Это возможно, поскольку величины грузопотоков и их направления могут быть определены б достаточной точностью.

При необходимости связать два населенных пункта естественно на­иболее целесообразно прокладывать дорогу по соединяющей их пря­мой линии (воздушной, линии). Однако при большом числе взаимно-, тяготеющих населенных пунктов невозможно построить сеть дорог, 178 непосредственно соединяющих каждый населенный пункт со всеми другими (рис X. 1 ,о) по кратчайшему направлению. Создание такой сети было бы не оправдано экономически и привело бы к бесхозяйст­венному изъятию больших земельных площадей из сельскохозяйствен­ного производства. Поэтому при проектировании начертания дорож­ной сети должно быть найдено такое компромиссное решение, в кото­ром удовлетворение требований автомобильного транспорта к эффек­тивности автомобильных перевозок сочеталось бы с экономией затрат на строительство, включая и стоимость земли, отведенной под дорогу.

В соответствии с принятой в настоящее время методикой сравнения вариантов за критерии оптимальности начертания дорожной сети при­нимают минимум суммы приведенных строительных и эксплуатацион­ных затрат.

Предложен ряд математических методов отбора из ряда возможных вариантов начертания дорожных сетей наивыгоднейшего варианта, удовлетворяющего критериям оптимальности, в частности метод ста­тистических испытаний (метод Монте-Карло), приемы комбинаторного анализа, использование алгоритма Прима и др. В настоящее время еще нельзя с полной определенностью высказаться о преимуществах какого-либо из них.

• Проектирование начертания дорожной сети ведут, не учитывая влияния рельефа и ситуации местности, получая таким образом сеть воздушных линий, которая дает основную ориентировку для выбора направления отдельных дорог при изысканиях на местности. Влияние рельефа подлежит учету лишь при наличии непреодолимых препятст­вий — горных хребтов, больших озер и заболоченных массивов. Гор­ные перевалы и места обхода являются в этом случае точками обяза­тельного прохода всех грузопотоков.

Проектирование сети выполняют в несколько этапов: выбор основной схемы связей между корреснанднрующими грузооб- разующпми пунктами, удовлетворяющей требованию наименьшей сум­марной протяженности; считается, что это соответствует минималь­ным затратам на строительство;

уточнение первоначально намеченной сети путем введения допол­нительных звеньев для удовлетворения критерия минимума приведен­ных дорожно-транспортных затрат на перевозки;

окончательная корректировка намеченной сети путем уточнения мест примыкания и разветвлений дорог.

Решение задачи по методу проф. Я. В. Хомяка начинают с пост­роения кратчайшей связывающей сети дорог, т. е. такой сети воздуш­ных линий, которые соединяют все грузообразующие и грузопогло- щающие точки при наименьшей приведенной длине сети. Для отбора

звеньев в кратчайшую связывающую сеть используется показатель —,

который представляет собой длину участка дороги, приходящуюся на тонну перевозимого груза. Этот показатель назван приведенным расстоянием. В принципе имеется возможность приближенного учета при проектировании сети особенностей рельефа введением в величину I поправки на удлинение трассы.

Рассмотрим построение сети дорог на примере, заимствованном из работы проф. Я. В. Хомяка.

Расчеты ведутся на основе составляемых по данным технико-эко­номических изысканий таблиц грузовых перевозок. Часть такой таб­лицы для примера приведена ниже (табл. Х.1).

Начиная построение, выбирают на схеме транспортных связей точку, к которой тяготеют наиболее интенсивные грузопотоки.

Таблица Х.1 Перевозки, тыо. т, в пункты назначения Ь ^Й п. ы га к Е&ё с8ё	1	2	3	4	5	р	7	е	9	10	11 и т. д.
1	X	560	700	950	150	80	85	30	45	20	10
2	560	X	80	10	—	—	_	40	15	10	60
3	700	80	X	400	10						5
4	950	10	400	X	—	—	—	10	—	—	5
т. д.

Рис. Х.1. Проектирование дорожной сети района:

а — схема транспортных связей; б — минимальная по протяжению сеть дорог, свя­зывающая грузооора^ующне точки; е — уточнение сети путем установления раци­ональных мест примыканий и разнетвлеивй

Для случая, представленного на рнс. Х.1, а, таковой является точка 1, для которой вычисляют приведенные расстояния до всех других точек (табл. Х.2). На первом этапе расчета в рассматриваемом примере получилось, что наиболее близкой к точке 1 является точка 4 (табл. Х.З). Поэтому линия /—4 образует первое звено отыскивае­мой кратчайшей связывающей сети (рис. ХЛ, б). В дальнейших расчетах точки 1 и 4 больше не рассматриваются и учитываются только грузы, поступающие из них в другие точки.

Таблица Х.2 Характеристики перевозок в точку /	Грузообразующие точки
	1	2	3		5			24
Расстояния от точки /,		X	20,4	26,3	13,0	16.8	13,2	8,2	34,1
Объем перевозимых грузов, <2, тыс. т		X	560	700	950	150	80	8,5	50
Приведенное расстоя­ние		X	0,036	0,038	|0,014|	0,165	0,165	0,036	0,683

Табл и и а Х.З Характеристики перевозок в точку 4	Грузообразующие точки
	' 1 »			3				5						г-.
Расстояние отточки 4, км Объем перевозимых		13,0	12,8	15,3		X		16,9		19,8		17,2		22,7
		950	10	400		X						—		300
грузов <2, тыс. т
Кратчайшее расстояние		X	12,8	15,3		X		16,8		13,2		8,2		22,7
до связующей сети, км
Точки примыкания		X	4	4		X		1		1		1		4
Суммарный объем пе­		X	570	1100		X		150		80		85		350
ревозимых грузов, тыс. т
Приведенные расстоя		X	0,022	|0.0|4]		X		0,112		0,165		О.086		0,065
II к II
										Г а б		лица		Х.4

Характеристики перевозок в точку 3	Грузообразующие точки
	' 1 »				4			>	24
Расстояние от точки 5, км	26,3	24,9	X		15,3	18,4		35,2	7,8
Объем перевозимых грузов	700	80	X		400	10		—	120
тыс. т
Кратчайшее расстояние до	X	12,8	X		X	16,8		13,2	7,8
связующей сети, км
Точки примыкания	X	4	X		X	1		1	. 3
Суммарный объем перевози­	X	650	X		X	160		80	470
мых грузов, тыс. т
Приведенное расстояние	х •	0,020	X		X	0,154		0,122	|0.017|

Примечание. Для упрощения в табл. X. 2, Х.З графы для точек 8—23, а в табл. Х.4 графы для точек 7—23 опущены, так как на первом этапе расчета они ие оказыгаюг влияния на результаты.

Из приведенных расстояний до точки 4 наименьшим является расстояние-до точки 3. Поэтому линия 3—4 включается в сеть дорог. При подсчете расстояний учитывалось, что грузы, перевозимые в точку 3 из точки 1, после установления первого звена сети 1—4 должны обязательно пройти через точку 4 и, следовательно, на участке 4—3 объем грузовых перевозок будет равен сумме перевозок между точка­ми 1—3 и 3—4, т. е. 1100 тыс. т. Аналогично из точки 2 в точку 4 поступает 570 тыс. т., в том числе 560 тыс. т, направляющихся в точку I. При рассмотрении далее точки 3, связанной направлением 3—4—1 с точками 1 и 4, к объемам, прйходящих в нее грузов, необходимо при­бавлять грузы, следующие из рассматриваемых точек и в точки 1 и 4, т. е. расчеты вести на сумму грузов, следующих в точки /, 3 и 4. Поэ­тому, например, из точки 5 поступает в точку 3 150 +10 = 160 тыс. т. При определении приведенного расстояния из точки 2 до фрагмента сети 3—4—1 учитывают грузы, поступающие из нее во все эти точки, т. е. 650 тыс. т. Минимальное приведенное расстояние получается до точки 24 и в сеть включается линия 3—24. Аналогичные подсчеты, выполненные для точки 24, приводят к выводу, что минимальное при­веденное расстояние соответствует точке 14. Однако по конфигурации сети очевидно, что вместо нее более рациональна связь 3—14, которая и вводится в схему.

Оставшиеся неохваченными точки привязывают к полученному магистральному ходу повторным рассмотрением точек /, 4 и 3.

Найденная описанным построением "схема кратчайшей связываю­щей сети дорог (см. рис. Х.1, б) еще не в полной мере удовлетворяет требованию минимума дорожно-транспортных расходов на пере­возки.

Так, например, пункты / и 2, между которыми происходят значи­тельные перевозки, связаны только окружным путем через пункт что будет вызывать перепробег автомобилей. Для улучшения запро­ектированной сети в нее вводят дополнительные звенья. Их включение необходимо в тех случаях, когда приведенная стоимость перевозок по намеченной сети, учитывающая транспортные и етроительные рас­ходы (см. § XXIV. 1) выше, чем в случае введения дополнительного звена, непосредственно связывающего точки. Эта дополнительная сеть дорог показана на рис. Х.1, е пунктиром.

На первых этапах построения дорожной сети ее участки сопря­гались в грузообразующих точках, что во многих случаях вызывает перепробег автомобилей. Поэтому дорожная сеть должна быть уточ­нена путем нахождения оптимальных мест примыкания и разветвле­ния дорог (см. рис. Х.1, в).

При этом приходится решать следующие задачи:

1. Нахождение точки примыкания подъезд­ного пути к дороге более высокой катего­рии (рис. Х.2, а).

Пусть интенсивность движения из пункта А в пункт В равна Ыв, а в пункт С равна Ые- Скорости движения по магистральной дороге »_м, по подъездному пути о_п зависят от типа проезжей части и кате­гории дорог, определяемых интенсивностями движения.

Затраты времени на перевозки составят:

*>п Ом

+ (_т + х)ЛЬ.. (Х.1)

%

Значение угла примыкания а, соответствующее минимуму работы перевозок, может быть найдено приравниванием нулю первой произ-

.. йТ

водной что приводит к выражению:

сов а— Л ₌Уп(^мв~Нс) _ _{(Х 2)}

Уа*+х* (М_в+Ы_с)

В рассматриваемом примере (см. рис. Х.1, в) уточнение мест при­мыкания дорог привело к появлению дополнительных узловых точек 27, 28, 29, 30, 31. Введение точки 30 позволило ограничиться дорогой 16—30 вместо двух дорог 4—16 и 16—15.

2. Нахождение точки соединения дорог, связывающих три пункта.