Состояние проезжей части автомобильных дорог, изменяющееся под действием погодных факторов, существенно влияет не только на скорость, но и на траекторию движения автомобилей. Для наблюдения за положением автомобиля на проезжей части, изменяющемся вследствие неровностей дорожного покрытия, величины поперечного уклона дороги, бокового увода колес, наличия люфтов в системе рулевого управления и ходовой части автомобиля в процессе движения по кривой в плане, был подобран ряд закруглений с радиусами 150, 250, 300, 400, 500 и 1000 м при продольных уклонах не более 20%, асфальтобетонным покрытием и интенсивностью движения в пределах от 100 до 1000 автомобилей в час. Проводились промеры от следа колеса до базовых линий (кромки проезжей части) на створах, а также применялась фото- и киносъемка. Были получены кривые распределения и кумулятивные кривые отклонений правого переднего колеса легковых и грузовых автомобилей от кромки проезжей части в середине закругления. В табл. 1 представлены результаты наблюдений для участка круговой кривой с радиусом 500 м и углом поворота 13° как по внутренней, так и по внешней полосе движения для свободного движения автомобилей и при наличии встречного движения. Замеры проводились также при разном состоянии дорожного покрытия.
Таблица 1
Изменение величины зазоров в зависимости от состояния дорожного покрытия
Состояние проезжей части
Характеристика
движения
Наименование полосы движения
Внутренняя
Внешняя
Легковой
Грузовой
Легковой
Грузовой
Обеспеченность, %
50
85
95
50
85
95
50
85
95
50
85
95
Сухая чистая
Свободное
0,9
1,1
1,3
0,6
0,8
1,0
1,7
1,9
2,1
1,3
1,5
1,7
Налич. встреч.
0,6
0,8
1,0
0,5
0,6
0,8
1,3
1,5
1,7
0,9
1,2
1,4
Мокрая
Свободное
1,0
1,3
1,5
0,9
1,1
1,3
1,8
2,0
2,2
1,5
1,7
2,0
Налич. встреч.
0,8
0,9
1,1
0,6
0,7
1,0
1,5
1,7
1,9
1,3
1,5
1,7
Заснеженная
Свободное
1,2
1,4
1,6
1,1
1,3
1,5
2,0
2,2
2,4
1,7
1,9
2,1
Налич. встреч.
0,8
1,0
1,2
0,7
0,8
1,2
1,7
1,9
2,1
1,6
1,8
2,1
Гололед
Свободное
1,6
1,9
2,1
1,3
1,5
1,7
2,4
2,7
2,9
2,2
2,4
2,7
Налич. встреч.
1,1
1,2
1,4
0,9
1,0
1,2
2,0
2,2
2,5
1,8
2,0
2,2
Результаты наблюдений показывают, что величина зазоров между колесом автомобиля и кромкой проезжей части в разные периоды года, при разных состояниях дорожного покрытия, а также при изменении состава и интенсивности движения претерпевает большие изменения.
На величину зазоров влияет состояние проезжей части и наличие встречных автомобилей в момент прохождения кривой в плане. С ухудшением состояния дорожного покрытия водители предпочитают, даже при вполне удовлетворительном состоянии обочин, не приближаться к кромке проезжей части. При отсутствии движения на соседней полосе водитель смещает автомобиль к оси дороги без риска столкновения со встречным автомобилем. Но не только состояние обочин способствует отклонению траектории автомобиля к оси дороги. Дело в том, что при прохождении закругления водитель предпочитает не снижать (или снижать незначительно) скорость движения автомобиля, в основном применяя торможение двигателем, “уполаживая” для этого свою траекторию, т.е. как бы увеличивая ее радиус. Чем хуже состояние проезжей части, тем больше стремление водителя скорректировать траекторию движения автомобиля, смещая ее к оси дороги, что приводит к сокращению эффективности используемой ширины проезжей части. Наличие встречного движения вынуждает водителя более осмотрительно отклонять траекторию из-за опасности столкновения. С ухудшением состояния проезжей части решать эту задачу водителю становится все сложнее. С одной стороны, существует опасность выезда на обочину, с другой — опасность столкновения со встречным автомобилем. Это в большинстве случаев приводит к снижению скорости автомобиля, причем более интенсивному, т.е. с применением педали тормоза. Нужно отметить, что более легкие автомобили, движущиеся с большей скоростью, отклоняются в сторону оси дороги на большую величину, чем тяжелые автомобили.
Кроме вышеперечисленных факторов на характер траектории движения автомобилей существенное влияние оказывает величина радиуса кривой в плане. Получены зависимости отклонения траектории движения при прохождении закругления по внутренней полосе от скорости движения, для разных величин радиусов и в зависимости от состояния проезжей части. Величина сдвижки пропорциональна скорости автомобиля и обратно пропорциональна величине радиуса кривой в плане, но всегда тем больше, чем хуже состояние дорожного покрытия из-за воздействия на него неблагоприятных погодно-климатических факторов.
Большая ширина проезжей части дает водителю некоторый запас для маневра в поперечном направлении, корректировки своей траектории. Влияние величины угла поворота начинает заметно проявляться при радиусах 400–500 м и менее.
Траектория движения автомобилей не только на кривых в плане, но и на прямолинейных участках автомобильных дорог состоит из ряда криволинейных участков, а зазоры между колесом автомобиля и кромкой проезжей части на внутренней полосе движения Y1, на внешней полосе движения Y2 и между встречными автомобилями 2х (обозначения приняты на основании работ М.С. Замахаева, М.Б. Афанасьева, В.Н. Иванова и др. [1, 2] ) не являются постоянными, а изменяются в процессе движения автомобиля. Для изучения характера изменения величины сдвижки траектории на кривых с радиусами 150, 250 и 500 м были размечены створы в поперечном направлении проезжей части через каждые 10–15 м. На каждом створе измерялась величина отклонения колеса автомобиля от кромки проезжей части. На основании этих данных были построены графики изменения сдвижки траектории движения. Как показал анализ полученных результатов, реальные траектории отличаются от теоретических, причем тем больше, чем меньше радиус кривой в плане. Эти данные не только подтверждают результаты, полученные ранее М.Б. Афанасьевым и В.Н. Ивановым, но и указывают на зависимость длины волны траектории движения и ее высоты (размаха) от параметров кривой в плане. Длина волны увеличивается в середине закругления, а на стыках переходных кривых с круговой сокращается. Выявлено, что длина волны зависит от величины радиуса закругления, а высота волны — от угла поворота дороги. С ухудшением состояния дорожного покрытия траектория изменяется. Например, движение легкового автомобиля по кривой в плане с радиусом 300 м и углом поворота 28,5° характеризовалось траекторией с длиной волны для сухой и мокрой проезжей части соответственно 32,14 и 28,75 м и высотой волны — соответственно 8,0 и 6,1 см. Изменение траектории движения автомобиля при ухудшении состояния проезжей части аналогично уменьшению радиуса кривой в плане или увеличению угла поворота дороги. Это подтверждают результаты экспериментальных проездов.
Результаты исследований подтверждают влияние параметров кривых в плане и состояния проезжей части на характер траектории движения автомобилей, но их учет при назначении параметров закругления еще не достаточен. Необходимо учитывать степень воздействия и других факторов, таких, как скорость движения, величина центробежного ускорения и его нарастание и т.д.
Изучение характера движения автомобилей на кривых в плане показало, что отклонение их от траектории на участке подхода зависит в большой степени от скорости движения. Для одной и той же величины радиуса закругления с увеличением скорости растут зазоры Y1 (на внутренней полосе) и Y2 (на внешней полосе движения), а зазор 2х (между встречными автомобилями) уменьшается. Так как для безопасного проезда в этом случае от водителя требуется кроме опыта большое напряжение и внимание, то таких автомобилей, двигающихся с малыми зазорами 2х при больших скоростях, насчитывается, согласно экспериментальным данным, не более 10–20%. Поэтому М.Б. Афанасьев и В.Н. Иванов предложили безопасными считать те зазоры 2х, которые наблюдаются при наиболее часто встречающихся скоростях движения на кривых в плане. Этим скоростям соответствуют средние величины зазоров безопасности 2х, при этом большим значениям средних зазоров 2х соответствуют и большие скорости автомобилей.
Для получения результатов, которые при своей достоверности были бы еще и сопоставимы при сравнении их с результатами, полученными М.Б. Афанасьевым и В.Н. Ивановым и вошедшими в нормативные документы, при обосновании величины уширения проезжей части на кривых в плане, при обработке данных экспериментов была использована следующая методика. Для каждой из исследуемых кривых в плане с радиусами 150, 250, 300, 400, 500 и 1000 м были построены кривые распределения зазоров безопасности Y1, Y2 и 2х и по ним определены средние величины зазоров и соответствующие им скорости движения автомобилей (табл. 2).
Таблица 2
Изменение величины зазоров Y, Y1, Y2 и 2x в зависимости от состояния дорожного покрытия
Радиус кривой, м
Состояние
проезжей части
Участок подхода
Кривая в плане
Скорость, км/ч
Y
2x
Y1
Y2
2x
Подход
Кривая
150
Сухая
Мокрая
0,78
0,85
1,60
1,60
0,75
0,84
0,85
0,92
1,90
1,95
49
44
45
41
250
Сухая
Мокрая
Заснеж.
Гололед
0,80
0.85
0,91
0,97
1,65
1,65
1,70
1,74
0,77
0,84
0,88
0,96
0,86
0,95
1,00
1,05
1,92
1,95
2,05
2,06
52
48
42
34
47
43
37
30
300
Сухая
Мокрая
Заснеж.
Гололед
0,80
0,87
0,94
1,00
1,65
1,70
1,75
1,77
0,87
0,90
0,94
1,01
0,90
0,98
1,04
1,09
2,00
2,05
2,12
2,11
59
55
47
38
55
50
43
34
400
Сухая
Мокрая
0,82
0,90
1,70
1,70
0,85
0,93
0,90
1,00
2,04
2,07
63
58
60
55
500
Сухая
Мокрая
Заснеж.
Гололед
0,81
0,90
0,97
1,03
1,70
1,75
1,77
1,80
0,90
1,00
1,03
1,09
0,92
1,03
1,10
1,15
2,07
2,12
2,20
2,18
65
62
53
43
63
60
50
40
1000
Сухая
Мокрая
Заснеж.
0,85
0,91
0,98
1,75
1,75
1,80
0,92
1,03
1,05
0,95
1,05
1,12
2,09
2,14
2,20
65
64
55
65
62
52
Согласно полученным результатам, все зазоры, как на самих закруглениях, так и на участках подхода к ним, увеличиваются с ухудшением состояния проезжей части. Кроме того, при скоростях движения автомобилей более 40–50 км/ч зазоры увеличиваются на кривых всех радиусов по сравнению с соответствующими зазорами на участках подхода.
На основании опытных данных определены корреляционные эмпирические зависимости на прямолинейных участках подхода к кривой в плане и на самих кривых в плане при разных состояниях проезжей части. Исходя из их технических параметров, определена скорость движения автомобилей на прямолинейном участке, допускаемая на проезжей части с шириной 7,5 м без съезда на обочины. Она равна 68 км/ч, что выше скорости, определенной ранее М.Б. Афанасьевым. Это объясняется появлением за последние 15–20 лет новых моделей грузовых автомобилей, включая зарубежные модели, обладающие лучшими динамическими качествами.
С учетом того, что скорости автомобилей на кривых в плане не должны быть меньше допускаемых на прилегающих к закруглению прямолинейных участках, были рассчитаны величины уширений на кривых в плане для разных радиусов и состояний дорожного покрытия (табл. 3).
Таблица 3
Зависимость величины уширения проезжей части от радиуса кривой в плане и состояния дорожного покрытия
Радиус
кривой
в плане, м
Скорость, км/ч
Уширение
по СНиП 2.05.02-85, м
Величина уширения, м
Состояние проезжей части
Сухая
Мокрая
Заснеж.
Гололед
30
30
2,20
1,85
1,90
2,00
2,05
60
40
1,40
1,15
1,20
1,35
1,40
100
50
1,10
0,90
1,00
1,15
1,30
150
60
0,90
0,85
0,95
1,10
1,25
300
68
0,65
0,75
0,85
1,05
1,20
600
68
0,45
0,65
0,80
1,00
1,15
1000
68
0,00
0,60
0,75
0,95
1,10
По сравнению с величинами уширений, предложенных СНиП 2.05.02-85, расчетные величины имеют значения несколько меньшие при радиусах менее 150 м и большие при радиусах более 150 м. Кроме того, выполненные исследования показали необходимость уширения проезжей части на кривых практически любого радиуса, например для радиуса 1000 м.
Литература
1. Дорожные условия и режимы движения автомобилей / Под. ред. В.Ф. Бабкова. М.: Транспорт, 1967. 227 с.
2. Иванов В.Н. Влияние ширины проезжей части автомобильных дорог на безопасность и режим движения транспортных средств. М.: Высшая школа, 1972. 405 с.