База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Гибкость клотоидной трассы при одних и тех же углах поворота и радиусах сопряжений достигается изменением соотношений параметров соседних клотоид.
Клотоидную трассу проектируют по крупномасштабным топографическим планам обычно масштаба 1:2000 и 1:5000, аэрофотоснимкам, а на ранних стадиях проектирования по крупномасштабным картам масштаба 1:10000. Рассмотренные выше типы закруглений определяют положение магистрального хода, который представляют в общей системе координат, выносят в натуру и закрепляют на местности стандартными знаками.
Каждое закругление определяет один угол поворота магистрального хода, от которого осуществляют детальную разбивку трассы для строительства.
При больших длинах кривых нередко вынос трассы в натуру производят от магистрального хода (рис. 9.3), представленного касательными к главным точкам трассы (точкам сопряжения элементов).
Рис. 9.3. Представление магистрального хода по касательным к главным точкам закругления трассы
В существующих системах САПР-АД предусмотрен также случай выноса в натуру трассы от произвольного магистрального хода. Аналитический автоматизированный расчет трассы при этом является обязательным.
Таким образом, клотоидная трасса в общем случае представляется сочетанием сопряженных между собой, соизмеримых по длине элементов: клотоид, отрезков клотоид, круговых кривых и прямых. Представление о клотоидной трассе как состоящей только из одних клотоид является неправильным.
9.3. Принципы трассирования
Традиционный принцип трассирования автомобильных дорог, который можно назвать принципом «тангенциального трассирования», состоит в том, что на план либо карту наносят с помощью линейки ломаный (тангенциальный) ход, в изломы которого вписывают круговые кривые либо круговые кривые со вспомогательными переходными. Минимальные радиусы закруглений принимают
331
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
не менее значений, определяемых действующими нормативами для автомобильных дорог соответствующих категорий.
Основной недостаток принципа «тангенциального трассирования» состоит в том, что магистральный ход, укладываемый сообразно рельефу и ситуации, во многом определяет положение самой трассы автомобильной дороги в плане (рис. 9.4, а).
Рис. 9.4. Трасса автомобильной дороги, запроектированная методами: а - «тангенциального трассирования»; б - «гибкой линейки»
Это обстоятельство почти всегда приводит к получению негибкой пространственной линии автомобильной дороги с невыдержанными принципами обеспечения зрительной ясности и плавности трассы, которая, в частности, нередко характеризуется наличием длинных прямых и коротких круговых кривых минимальных радиусов, наличием закруглений за переломами продольного профиля, повышенными объемами земляных работ, повышенной аварийностью и т.д. Принцип «тангенциального трассирования» применим лишь на некоторых участках трассы в случаях, когда направления трассы, определяющие углы поворота, жестко фиксированы ситуационными условиями (например, в населенных пунктах или в некоторых случаях при реконструкции). В остальных случаях свободного трассирования принцип «тангенциального трассирования» использовать не следует ни при ручном, ни тем более при автоматизированном проектировании.
332
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Принцип «гибкой линейки» существенно отличен от идеи «тангенциального трассирования» и является основой автоматизированного проектирования плана автомобильных дорог. Суть принципа «гибкой линейки» состоит в том, что на крупномасштабном плане либо карте, сообразуясь с рельефом и ситуацией, вписывают плавную линию от руки или с помощью специальной гибкой линейки - сплайна (рис. 9.4, б). При этом положение магистрального хода - углы поворота, положение их вершин, а также параметры закруглений определяются трассой автомобильной дороги, уложенной в рельеф и ситуацию, а не наоборот, как это принято при тангенциальном трассировании.
Принцип «гибкой линейки» с успехом используют и при неавтоматизированном проектировании, когда закругления трассы представлены лишь в виде обычных круговых кривых либо круговых кривых со вспомогательными переходными. Для этого по плавной эскизной линии трассы автомобильной дороги устанавливают положение магистрального хода, измеряют углы поворота q и по масштабу значения биссектрис Б на закруглениях. По известным значениям q и Б определяют радиусы закруглений с последующим их округлением до кратных значений (9.1):
(9.1)
Принцип «гибкой линейки» является фундаментальной основой определения положения клотоидных трасс автомобильных дорог, обеспечивающих их наибольшую зрительную плавность и ясность, уровни удобства и безопасность движения и т.д. Укладку и расчет клотоидной трассы осуществляют по крупномасштабным планам как вручную с использованием прозрачных шаблонов клотоид и круговых кривых, так и автоматизированно на компьютерах.
Получившие распространение методы автоматизированного проектирования плана автомобильных дорог, базирующиеся на принципе «гибкой линейки»
(например, «однозначно определенной оси» или «сглаживания эскизной линии») различаются, главным образом, способами аппроксимации эскизной трассы, однако в результате автоматизированной увязки план дороги в конечном итоге представляется сочетанием обычных элементов клотоидной трассы: клотоидами, отрезками клотоид, круговыми кривыми и прямыми.
333
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
9.4. Цели и задачи ландшафтного проектирования*
Ландшафтным проектированием называют трассирование дорог на местности, обеспечивающее плавность сопряжения между собой элементов автомобильных дорог и гармоничное сопряжение самой дороги с окружающим ландшафтом. При этом к элементам дорожного ландшафта относят формы рельефа местности, растительный покров, водные и заболоченные поверхности, а также возникшие в результате деятельности человека сельскохозяйственные угодья, лесные разработки и горные выработки, населенные пункты и промышленные предприятия. Цель ландшафтного проектирования - создание трассы, которая обеспечивает высокие транспортно-эксплуатационные качества дороги, удобство и безопасность движения, не утомительна для водителей и пассажиров, способствует сохранению цельного и живописного ландшафта.
* (Разд. 9.4 - 9.7 подготовлены с использованием материалов проф. В.Ф. Бабкова.
Современная автомобильная дорога является местом работы и отдыха многих тысяч людей и должна удовлетворять не только техническим, но и эстетическим требованиям. Установлено, что дорога с пространственно плавной трассой, хорошо сочетающаяся с ландшафтом, менее утомительна для водителей, обеспечивает меньший риск дорожных происшествий и обеспечивает экономичность перевозок.
Ландшафтное проектирование автомобильных дорог в наибольшей степени обеспечивает возможность выполнения требований, вытекающих из принятых в Российской Федерации законов об охране природы и землепользовании. Оно дает возможность строить дороги, не только не нарушая сложившихся природных ландшафтов, но и способствовать их украшению и повышению плодородности. Ландшафтное проектирование дорог, как правило, обеспечивает снижение строительной стоимости и приведенных затрат за счет уменьшения объемов строительных работ и снижения транспортно-эксплуатационных расходов. Для автомагистралей и автомобильных дорог I категорий это достигается, в частности, ступенчатым расположением земляного полотна на косогорных участках, для дорог более низких категорий - снижением рабочих отметок в результате плавного вписывания трассы дороги в конкретные формы рельефа.
Удовлетворение эстетическим критериям при ландшафтном проектировании не является самоцелью, оно способствует, прежде всего, наилучшему удовлетворению функциональных требований к дороге.
Не следует считать, что обязательность соблюдения принципов ландшафтного проектирования относится только к проектам новых дорог высших категорий. При интенсивной автомобилизации страны и быстром росте грузо- и пассажиропотоков на дорогах необходимо уже при строительстве новой дороги предвидеть пути ее последующей реконструкции. Опыт показывает, что полоса местности, прилегающая к дороге, быстро застраивается, засаживается ценными культурами, и
334
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
даже минимальные последующие исправления трассы оказываются затруднительными или невозможными. Поэтому для дорог любых категорий следует исходить из рекомендуемых нормативными документами значений параметров плана и продольного профиля и соблюдать требования ландшафтного проектирования.
Ландшафтное проектирование автомобильных дорог включает в себя ряд совместно решаемых задач:
соблюдение требований к плавному сочетанию между собой элементов трассы в целях обеспечения высоких уровней удобства и безопасности движения автомобилей с высокими скоростями;
обеспечение «зрительного ориентирования» водителя - ясности в направлении дороги на достаточно больших расстояниях и даже за пределами фактической видимости, чтобы при движении водитель не мог встретиться с неожиданным для себя изменением дорожных условий, требующим резкого изменения режима движения. Видимые участки дороги и придорожной полосы должны заблаговременно подсказывать водителю изменения направления движения за пределами фактической видимости;
проложение трассы дороги и назначение ее элементов таким образом, чтобы не возникали зрительные искажения вида отдельных участков в перспективе и у водителя не создавалось бы впечатления, что впереди имеются необоснованно крутые изломы дороги;
обеспечение плавного вписывания дороги в ландшафт местности для повышения удобства движения, лучшего раскрытия перед участниками движения красоты природы, устранения нарушений дорогой закономерностей сложившегося придорожного ландшафта, соблюдение требований охраны окружающей среды;
сохранение исторических и культурных памятников, ценных сельскохозяйственных угодий, сведение к минимуму вредного воздействия дороги на окружающую среду;
дополнение и улучшение природного ландшафта посадками деревьев и кустарников на придорожной полосе, планировочными и осушительными работами, созданием водоемов, раскрытием или маскировкой вида с дороги отдельных участков ландшафта. Для этой цели на дорогах высоких категорий, как правило, с большой долей легкового движения, производят разреживание леса или срезку откосов выемок, закрывающих красивые виды (рис. 9.5), а также маскировку растительными посадками некрасивых выработок или больших обнаженных откосов (рис. 9.6 и 9.7).
335
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Рис. 9.5. Расчистка леса для раскрытия вида на памятник архитектуры
Рис. 9.6. Маскировка грунтового карьера посадкой деревьев:
а - придорожная полоса после строительства дороги; б - после декоративных посадок
336
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Рис. 9.7. Способы маскировки высоких обнаженных откосов насыпей и выемок растительными посадками:
а - некрасивый обнаженный откос выемки; б - посадка на откосе деревьев и кустарников; в - посадка вдоль дороги высокорослых деревьев; г - уменьшение видимой высоты откоса устройством бермы и засаживанием части откоса, расположенного выше бермы деревьями и кустарниками; д - то же, с устройством на откосе нескольких берм
Первые три пункта направлены на обеспечение плавности и психологической ясности дороги для водителей («внутренняя гармоничность трассы»).
Два последующих преследуют цель согласования дороги с придорожной полосой («внешняя гармоничность трассы»).
При решении всех этих задач должны соблюдаться требования действующих нормативных документов.
Ведущим в процессе ландшафтного проектирования является инженердорожник - автор проекта. При сравнении возможных вариантов дороги и уточнении проектных решений отдельных ее участков желательно также участие
337