Поперечный профиль автомобильной дороги на подъемах и спусках

Изобретение относится к области транспортного строительства, в частности к назначению поперечного профиля автомобильной дороги в местах ее подъемов и спусков, и может быть использовано при проектировании и строительстве автомобильных дорог. Поперечный профиль автомобильной дороги на подъемах и спусках, состоящий из сопряженных не менее двух полос движения проезжей части, обочин и откосов с уклонами и содержащий двухскатную поверхность. Двухскатная поверхность выполнена на каждой полосе движения проезжей части и на обочинах с откосами земляного полотна, причем в пределах каждой полосы движения уклоны двухскатных поверхностей направлены от оси каждой полосы движения к их границам, а в пределах обочин и откосов уклоны направлены от бровки земляного полотна к кромке проезжей части и от бровки земляного полотна к подошве дороги по откосу. Двухскатные поверхности в пределах каждой полосы движения имеют поперечные канавки, расположенные между осью полосы движения и ее границей под углом к направлению продольного уклона поверхности. Технический результат - повышение безопасности дорожного движения, уменьшение отрицательного воздействия автомобильной дороги на окружающую природную среду и продление долговечности дороги. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области транспортного строительства, в частности к назначению поперечного профиля автомобильной дороги в местах ее подъемов и спусков, и может быть использовано при проектировании и строительстве автомобильных дорог.

Известен поперечный профиль автомобильной дороги, проезжая часть которой для отвода воды состоит из совмещенных односкатных поверхностей с уклоном от оси проезжей части к ее кромке и обочин с поперечным уклоном к бровке земляного полотна (Справочник инженера-дорожника. Том «Проектирование автомобильных дорог». - М., Автотрансиздат, 1958, с.201).

Недостатком известного поперечного профиля является наличие односкатных уклонов проезжей части, включающей не менее двух полос движения, что способствует увеличению продолжительности стока поверхностных вод с проезжей части и, как следствие, снижению его транспортной и экологической безопасности.

Известно, что наличие воды на проезжей части приводит к резкому уменьшению величины коэффициента сцепления колеса автомобиля с ее поверхностью, непосредственно влияющего на динамическую устойчивость автомобиля, а также создает предпосылки для возникновения аквапланирования, приводящего к потере управления движением автомобиля.

Кроме этого известный профиль не может обеспечить ускоренного стока воды с проезжей части, т.к. имеющиеся поперечные уклоны в местах подъемов и спусков дороги не соответствуют направлению стока воды, который формируется при наличии продольных уклонов, что также способствует увеличению продолжительности пребывания покрытия во влажном состоянии, и тем самым снижает безопасность движения.

К недостаткам поперечного профиля относится также его низкая экологическая безопасность, обусловленная попаданием через обочины за пределы дороги поверхностной воды, загрязненной продуктами, которые образуются на проезжей части в процессе движения транспорта и его взаимодействия с дорогой, а также материалами, применяемыми при строительстве, ремонте и содержании дорог.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является двухскатный поперечный профиль автомобильной дороги, состоящий из совмещенных односкатных поверхностей проезжей части, включающий, как минимум, две полосы движения, уклоны третьей и последующих полос движения которых увеличиваются в сторону обочин с уклоном к бровке земляного полотна (СНиП 2.05.02.85. Автомобильные дороги. - М., 1986, с.8, табл.7).

Указанному поперечному профилю свойственны те же недостатки, что и предыдущему профилю, а именно низкая обеспеченность транспортной и экологической безопасности.

Так, увеличение в сторону обочин односкатного уклона проезжей части не может обеспечить повышения безопасности движения, т.к. одновременное увеличение полос движения приводит, соответственно, к росту площади сбора воды, а, следовательно, и к росту объема поверхностного стока, что обусловливает повышение степени риска образования условий для аквапланирования транспорта, особенно в пределах крайней полосы движения.

Уклон обочин в сторону бровки земляного полотна способствует беспрепятственному стоку воды с поверхности проезжей части и обочин за пределы дороги, что отрицательно влияет на окружающую природную среду.

Кроме этого замедленный сток воды с поверхности дороги способствует продлению периода эксплуатации ее конструктивных элементов во влажном состоянии, что, как известно, отрицательно влияет на долговечность дороги.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении безопасности движения автомобильного транспорта в местах подъемов и спусков автомобильной дороги в период выпадения осадков, а также в повышении экологической безопасности и долговечности дороги.

Сущность заявленного изобретения заключается в том, что поперечный профиль автомобильной дороги на подъемах и спусках, состоящий из сопряженных не менее двух полос движения проезжей части, обочин и откосов с уклонами и содержащий двухскатную поверхность, отличается тем, что двухскатная поверхность выполнена на каждой полосе движения проезжей части и на обочинах с откосами земляного полотна, причем в пределах каждой полосы движения уклоны двускатных поверхностей направлены от оси каждой полосы движения к их границам, а в пределах обочин и откосов уклоны направлены от бровки земляного полотна к кромке проезжей части и от бровки земляного полотна к подошве дороги по откосу. При этом двухскатные поверхности в пределах каждой полосы движения имеют поперечные канавки, расположенные между осью полосы движения и ее границей под углом к направлению продольного уклона поверхности, величина которого определяется из уравнения:

,

где i₁ и i₂ - соответственно, поперечный и продольный уклоны поверхности полосы движения, ‰, причем места примыкания канавок к оси полосы движения на одной поверхности ската, расположены между местами примыкания канавок к оси полосы движения на другой сопряженной поверхности ската, а расстояние между ними составляет не менее максимального размера отпечатка колеса расчетного транспортного средства.

Кроме этого канавки в поперечном сечении имеют сферическую поверхность, причем

h≤R,

где h - глубина канавки, см.;

R - радиус поверхности канавки, см.

На фиг.1 представлены фрагменты, характеризующие поперечные профили проезжей части дороги:

а - поперечный профиль дороги по прототипу;

б - предлагаемый поперечный профиль дороги с двухскатными поверхностями в пределах каждой полосы движения проезжей части и на обочинах и откосах;

1 - полоса движения по прототипу с односкатной поверхностью;

2 - кромка проезжей части дороги;

3 - обочина дороги;

4 - бровка земляного полотна;

5 - откос земляного полотна;

6 - полоса движения с двускатной поверхностью;

А - ширина полосы движения, м;

i₁- поперечный уклон проезжей части дороги, ‰.

На фиг.2 представлено расположение канавок в плане в пределах каждой полосы движения:

7 - поперечная канавка;

i₂ - продольный уклон проезжей части дороги на подъеме (спуске), ‰;

D - максимальный размер отпечатка колеса расчетного транспортного средства, см;

α - угол наклона канавки от оси полосы движения к ее границе в направлении продольного уклона поверхности, град.

На фиг.3 показан разрез по I-I:

R - радиус поверхности канавки, см;

h - глубина канавки, см.

На фиг.4 представлен пример перехода от известного поперечного профиля дороги (8) к предлагаемому профилю (13), где:

8-13 - поперечные профили дороги;

А - ширина полосы движения, м;

L - длина переходного участка, м.

Отличительной особенностью предлагаемого поперечного профиля дороги является наличие в пределах каждой полосы движения проезжей части и обочин с откосами двускатных поверхностей. При этом нижние точки пересечения односкатных поверхностей, образующих двухскатный профиль, соответствуют границам сопряженных полос движения и местам их сопряжения с обочинами, а верхние точки пересечения - осевым линиям полос движения.

В результате (фиг.1), при выпадении дождевых осадков на дорогу, происходит распределение объема воды и ее сбор в пределах каждой полосы движения (6) и обочин (3), ускоренное перемещение воды к границам полосы движения и ее упорядоченный сток вдоль кромок проезжей части в пределах каждой полосы движения и обочин в направлении продольного уклона дороги.

Таким образом, обеспечение ускоренного поверхностного стока воды в предлагаемом решении обеспечивается путем распределения ее объема между отдельными полосами движения (А) и уменьшения площадей сбора воды в пределах каждой полосы движения, в то время как в техническом решении по прототипу происходит замедление стока воды из-за увеличения площади односкатной поверхности в пределах полосы движения проезжей части (1), а также повышение объема водостока за счет дополнительного поступления на полосу движения воды с полосы движения, примыкающей со стороны оси проезжей части.

Наличие на двухскатных поверхностях в пределах каждой полосы движения (фиг.2) поперечных канавок (7), расположенных под углом к направлению продольного уклона поверхности, где i₁ и i₂ соответственно: поперечный и продольный уклоны поверхности полосы движения, обеспечивает ускоренный отвод воды за счет развития поверхности стока и соответствия направления канавок с направлением вектора стока воды на спусках и подъемах дороги.

Наличие канавок на поверхности полосы движения, кроме ускорения стока воды, обеспечивает также уменьшение объема поверхностной воды за счет размещения ее в объеме канавок.

Расположение канавок вразбежку относительно оси полосы движения в направлении к ее границам с расстоянием между точками примыкания канавок к оси полосы движения не менее максимального размера колеса расчетного транспортного средства (D), обеспечивает комфортность движения за счет исключения возможности одновременного наезда на канавку двух колес одной и той же оси, при котором возможно образование галопирования, вызывающего у человека неприятные и болезненные ощущения.

Сферическая поверхность в поперечном сечении канавки (фиг.3) при ее глубине (h), равной или меньшей размера радиуса сферы (R), обеспечивает создание наиболее благоприятных условий по сравнению с другими поверхностями (прямоугольной, трапецеидальной и т.п.) для их освобождения от льда в случае замерзания находящейся в канавках воды, что также способствует повышению безопасности движения.

Наличие уклона обочины дороги (3) от бровки (4) земляного полотна к кромке проезжей части дороги (2) позволяет предотвратить сток поверхностной воды за пределы дороги, а наличие продольного уклона - обеспечить ее направленный сток для последующего сбора и очистки.

Наконец, предлагаемый поперечный профиль, обеспечивая ускоренный сток поверхностных вод, способствует уменьшению продолжительности периода эксплуатации дороги во влажном состоянии, что, как известно, повышает ее долговечность.

Устройство предлагаемого поперечного профиля дороги заключается в следующем (фиг.4).

Переход от поперечного профиля дороги на горизонтальном участке (8) к поперечному профилю с двухскатными поверхностями в пределах каждой полосы движения (А) и обочин с откосами на участке спуска (подъема) дороги (13) совершается постепенно на протяжении переходного участка (L) с промежуточными значениями поперечных уклонов (9-12), по аналогии с известным переходом от односкатного поперечного профиля на вираже к двухскатному поперечному профилю на прямом участке дороги.

При этом поперечные профили на переходном участке предлагаемого решения принимаются с учетом последовательного ускорения поверхностного стока воды с проезжей части и обочин дороги.

Сток воды в местах перехода дороги от спуска к подъему обеспечивается известными способами, например, путем устройства подземного водостока и водоприемных решеток, а также сбора воды для ее очистки.

Устройство поперечных канавок с заданными параметрами производится известными приемами, например, посредством фрезерования или вдавливания материала покрытия.

1. Поперечный профиль автомобильной дороги на подъемах и спусках, состоящий из сопряженных не менее двух полос движения проезжей части, обочин и откосов с уклонами и содержащий двухскатную поверхность, отличающийся тем, что двухскатная поверхность выполнена на каждой полосе движения проезжей части и на обочинах с откосами земляного полотна, причем в пределах каждой полосы движения уклоны двухскатных поверхностей направлены от оси каждой полосы движения к их границам, а в пределах обочин и откосов уклоны направлены от бровки земляного полотна к кромке проезжей части и от бровки земляного полотна к подошве дороги по откосу, при этом двухскатные поверхности в пределах каждой полосы движения имеют поперечные канавки, расположенные между осью полосы движения и ее границей под углом к направлению продольного уклона поверхности.

2. Поперечный профиль автомобильной дороги на подъемах и спусках по п.1, отличающийся тем, что поперечные канавки расположены между осью полосы движения и ее границей под углом α к направлению продольного уклона поверхности полосы движения, величина которого определяется из уравнения:

,

где i₁ и i₂ - соответственно: поперечный и продольный уклоны поверхности полосы движения, ‰.

3. Поперечный профиль автомобильной дороги на подъемах и спусках по п.1 или 2, отличающийся тем, что поперечные канавки в поперечном сечении имеют сферическую поверхность, причем

h≤R,

где h - глубина канавки, см;

R - радиус поверхности канавки, см.

4. Поперечный профиль автомобильной дороги на подъемах и спусках по п.1 или 2, отличающийся тем, что поперечные канавки расположены относительно оси полосы движения в направлении к ее границам вразбежку с расстоянием между точками примыкания канавок к оси полосы движения не менее максимального размера отпечатка колеса расчетного транспортного средства, D, см.