МОДИФИЦИРОВАННЫЙ МОСТОВОЙ ПОДХОД ПЛАТНОГО АВТОДОРОЖНОГО МОСТОВОГО СООРУЖЕНИЯ

Полезная модель относится к области дорожного строительства, а именно, к созданию искусственных дорожных сооружений для платных автомобильных дорог, в частности к вариантам конструкции мостовых подходов для размещения на них пунктов взимания платы, а также к эксплуатации платных дорог, мостовых и других искусственных дорожных сооружений.
В описании полезной модели используются следующие термины:
Подход к мостовому сооружению (мостовой подход) - участок насыпи земляного полотна автомобильной дороги, примыкающий к мостовому сооружению и служащий для въезда на него и съезда транспортных средств.
Автодорожное мостовое сооружение - сооружение, состоящее из опор и пролетных строений, предназначенное для перевода транспортного пути через различные препятствия. К этой группе сооружений относятся: мосты, путепроводы и эстакады.
Платное мостовое сооружение - участок автомобильной дороги, включающий пролетное строение мостового сооружения и рабочую зону пункта взимания платы и эксплуатируемый на платной основе;
Длина мостового сооружения - расстояние между началом и концом мостового сооружения, измеренное по его оси. При этом, начало мостового сооружения - первая по ходу отсчета километража точка пересечения линии, соединяющей концы открылков устоя или других видимых конструктивных элементов устоя или пролетного строения с осью мостового сооружения, без учета переходных плит, а конец мостового сооружения - последняя по ходу отсчета километража точка пересечения линии, соединяющей концы открылков устоя или других видимых конструктивных элементов устоя или пролетного строения с осью мостового сооружения.
Полная длина мостового сооружения - расстояние вдоль оси мостового сооружения между наиболее удаленными друг от друга точками элементов пролетных строений или опор мостового сооружения. Длина переходных плит не учитывается.
Пункт взимания платы (ПВП) - элемент обустройства платной автомобильной дороги (платного участка автомобильной дороги), через который осуществляется проезд транспортных средств, который состоит из пропускных пунктов и включает в себя сооружения для размещения персонала, инженерное оборудование, инженерные коммуникации и технические средства взимания платы за проезд, а также переходно-разгонные полосы движения и островки безопасности, другие элементы обустройства и может включать охраняемую стоянку для транспортных средств.
Рабочая зона (ПВП) - часть платной автомобильной дороги (платного участка автомобильной дороги), предназначенная для размещения инфраструктуры взимания платы за проезд и включающая пешеходные тротуары, островки безопасности, ограждения, защитные ограждения и другие элементы обустройства, строения, инженерные сооружения, инженерные сети и коммуникации, технические средства и оборудование, обеспечивающие взимание платы за проезд.
Пропускной пункт - расположенное на территории пункта взимания платы сооружение, обслуживающее одну полосу движения.
Расчетная скорость движения - наибольшая возможная (по условиям устойчивости и безопасности) скорость движения одиночных автомобилей по автомобильной дороге, примыкающей к мостовому подходу, при нормальных условиях погоды и сцепления шин автомобилей с поверхностью проезжей части.
Стоп-линия - указывает место, где водитель должен остановиться при наличии знака приоритета "Движение без остановки запрещено" или при запрещающем сигнале светофора на полосе движения через пропускной пункт.
Из уровня техники известны технические решения, направленные на создание различных инженерно-технических сооружений, таких как мосты, путепроводы, эстакады, которые могут эксплуатироваться в качестве платных участков автомобильной дороги, например, описанные в следующих патентах: RU 2188270 - опубликован 27.08.2002, RU 2181396 - опубликован 20.04.2002, KR 100783019 - опубликован 07.12.2007, US 5655244 - опубликован 12.08.1997, RU 2336569 - опубликован 20.10.2008 и др.
Известны действующие дорожные сооружения, функционирующие в сети автомобильных дорог России и зарубежных стран, такие как платные мосты, например мост Такома Нарроус в США (www.rosavtodor.ru/doc/mirivoi_opyt/most.doc), мостовой переход у села Семилуки (Воронежская область) и мостовой переход через Обь в Барнауле (http://www.tollroads.ru/Infrastrukturnye-investicii-PPP.291.0.html). Указанные автодорожные сооружения содержат в своем составе пролетные строения мостовых сооружений, мостовые подходы к ним и пункты взимания платы, расположенные перед мостовыми подходами.
В качестве наиболее близкого аналога выбран мостовой подход платного мостового перехода, построенного в Барнауле:
(http://www.tollroads.ru/Infrastrukturnye-investicii-PPP.291.0.html).
Мостовой подход к указанному платному автодорожному мостовому сооружению, служащий для въезда на мостовое сооружение и съезда с него транспортных средств, выполнен в виде насыпи земляного полотна дороги и примыкает к пролетному строению моста. Пункт взимания платы (ПВП), относящийся к данному мостовому сооружению, расположен перед въездом на мостовой подход.
Применительно к платному мосту, недостатком известной конструкции мостового подхода является невозможность использовать ее в стесненных условиях жилой и промышленной застройки в городах и в других населенных пунктах. Ограничение площади для размещения объектов инфраструктуры платной дороги вызывает проблемы с обеспечением безопасности дорожного движения и обеспечением максимальной пропускной способности ПВП. Дело в том, что ПВП содержит несколько пропускных пунктов, обслуживающих несколько полос движения автотранспорта, а также включает в себя пешеходные тротуары, островки безопасности, ограждения и другие элементы обустройства. Таким образом, в районе ПВП происходит расширение дороги с увеличением количества полос движения, а затем - сужение дороги до количества полос движения на примыкающей автомобильной дороге, в частности, до количества полос движения на мостовом подходе. Место сужения дороги с уменьшением числа полос движения является потенциально аварийным и проблемным с точки зрения снижения пропускной способности ПВП. Дополнительно, проблема состоит в том, что автотранспортные средства, выезжающие из рабочей зоны ПВП в направлении мостового подхода, движутся по мостовому подходу на подъем. Наличие уклона увеличивает время разгона и снижает скорость движения транспортных средств, выезжающих с ПВП, что при высокой интенсивности движения может приводить к образованию дорожного затора на ПВП, т.к. скорость транспортных средств, прибывающих к ПВП оказывается больше скорости транспортных средств, выезжающих с ПВП. С другой стороны, автотранспортные средства, движущиеся к ПВП со стороны мостового сооружения, вынуждены снижать скорость на спуске в условиях относительно низкого коэффициента сцепления φ с дорогой, что увеличивает вероятность дорожно-транспортных происшествий на подъезде к ПВП со стороны мостового сооружения. Пропускная способность ПВП также лимитируется необходимостью остановки транспортных средств для оплаты проезда.
Заявленная полезная модель разрешает противоречие между обеспечением безопасности дорожного движения и требованием высокой пропускной способности при создании компактного платного дорожного сооружения.
Полезная модель направлена на решение следующих технических и технологических задач:
1) повышение безопасности дорожного движения при проезде транспортных средств через ПВП платного мостового сооружения (моста, путепровода, эстакады), платной автомобильной дороги (платного участка автомобильной дороги), начинающейся (заканчивающейся) мостовым сооружением;
2) повышение пропускной способности ПВП за счет создание условий для сокращения тормозного пути транспортных средств на подъезде к рабочей зоне ПВП и для разгона транспортных средств, покидающих рабочую зону ПВП;
3) создание рабочей зоны ПВП, имеющей оптимальную конструкцию и минимальные геометрические размеры для использования на платных мостовых сооружениях;
4) создание рабочей зоны ПВП, имеющей минимальную протяженность при компактном размещении инфраструктуры ПВП.
5) создание рабочей зоны ПВП, выполняющей функцию сопряжения участков автомобильных дорог, имеющих различное число полос движения.
Техническим результатом осуществления данной полезной модели является повышение безопасности дорожного движения при проезде транспортных средств через ПВП платного мостового сооружения, повышение пропускной способности платного участка автомобильной дороги, начинающейся или заканчивающейся мостовым сооружением за счет создания условий для сокращения тормозного пути транспортных средств на подъезде к рабочей зоне ПВП и для разгона транспортных средств, покидающих рабочую зону ПВП за счет размещения ПВП поднятым на насыпь дополнительного участка мостового подхода.
Другим техническим результатом является создание рабочей зоны пункта взимания платы, имеющей оптимальную конструкцию и минимальные геометрические размеры для использования на компактных платных мостовых сооружениях, выполняющей функцию сопряжения участков автомобильных дорог, имеющих различное число полос движения при условии обеспечением безопасности дорожного движения.
Для решения поставленной задачи предложен модифицированный мостовой подход платного автодорожного мостового сооружения, служащий для въезда на мостовое сооружение и съезда с него транспортных средств, выполненный в виде насыпи земляного полотна дороги, отличающийся тем, что он содержит дополнительный участок насыпи земляного полотна дороги, выполненный с уширением проезжей части, примыкающий к мостовому сооружению, соединяющий проезжую часть мостового сооружения и проезжую часть основного участка мостового подхода, при этом на дополнительном участке размещается ПВП, а профиль проезжей части на дополнительном участке выполнен с продольным уклоном не более 5% по отношению к горизонтали.
Удлинение мостового подхода за счет размещения дополнительного участка соответствует длине L2 рабочей зоны ПВП и меньше или равно полной длине L1 мостового сооружения, L2≤L1.
Дополнительный участок, примыкающий к пролетному строению, преимущественно, располагается с одной стороны автодорожного мостового сооружения, однако, возможен случай, когда такие участки, примыкающие к пролетному строению моста целесообразно разместить с обеих сторон мостового сооружения на встречных направлениях движения транспорта.
Дополнительный участок модифицированного мостового подхода, примыкающий к пролетному строению моста, может быть выполнен с односторонним или с двухсторонним продольным уклоном поверхности покрытия проезжей части.
ПВП, размещенный на модифицированном мостовом подходе на дополнительном участке насыпи земляного полотна дороги, приподнят над уровнем земли на высоту мостового сооружения, что создает возможность использования продольных уклонов проезжей части мостового подхода и проезжей части мостового сооружения для повышения пропускной способности ПВП.
Размещение ПВП на насыпи земляного полотна дороги на уровне выше уровня земли на высоту мостового сооружения позволяет использовать продольные уклоны мостовых подходов для повышения безопасности дорожного движения при движении на подъем либо для повышения пропускной способности ПВП при движении транспорта под уклон. То есть, наличие уклона мостового подхода обеспечивает дополнительное ускорение транспортных средств, покидающих рабочую зону ПВП в сторону спуска, что позволяет снизить вероятность возникновения дорожного затора на ПВП и увеличить пропускную способность ПВП, а также снизить риск дорожно-транспортных происшествий (столкновений транспортных средств) на выезде из рабочей зоны ПВП. Например, при движении в сторону спуска увеличение уклона продольного профиля проезжей части в диапазоне от 0% до 4% приводит к уменьшению длины разгона до скорости 60 км/ч более чем на 25%.
Дополнительный участок модифицированного мостового подхода имеет уширение для сопряжения проезжей части мостового сооружения, имеющей n полос движения, с автомобильной дорогой имеющей m полос движения, где n и m изменяются в интервале от 2 до 12.
Указанное уширение проезжей части от пролетного строения в сторону основной части мостового подхода выполняется под углом β к оси мостового сооружения (фиг.3-4), который изменяется в диапазоне:
L1 - полная длина мостового сооружения (метров),
l - две длины корпуса легкового автомобиля (метров),
S - ширина центрального островка безопасности, на котором расположен пропускной пункт, обслуживающий противоположные направления движения.
При этом максимальная ширина (L3) рабочей зоны ПВП на модифицированном мостовом подходе определяется из соотношения:
d+1≤L3<d+2×(L1-l)×tgβ, где
d - ширина проезжей части мостового сооружения, включая полосу безопасности (метров).
L1 - полная длина мостового сооружения (метров),
β - угол уширения проезжей части на дополнительном участке модифицированного мостового подхода.
Число полос движения (k) в рабочей зоне полуавтоматического ПВП с одной полосой для проезда негабаритного транспорта и базовой технологией оплаты на основе автоматов приема монет определяется как целая часть числа :
где L3 максимальная ширина рабочей зоны ПВП.
Предложенная конструкция мостового подхода, модифицированного за счет его удлинения (как было показано выше) является универсальной конструкцией и может использоваться со всеми разновидностями автодорожных мостовых сооружений а именно с мостами, путепроводами и с эстакадами, в том числе дополнительный участок может примыкать к автодорожному мосту или путепроводу тоннельного типа со стороны размещения его подпорной стены. При этом основная часть мостового подхода может быть прямолинейной, либо иметь повороты, допустимые по требованиям безопасности движения транспорта.
В том случае, когда модифицированный мостовой подход примыкает к мостовому сооружению, выполненному в виде моста или путепровода тоннельного типа, дополнительный участок насыпи земляного полотна дороги выполняется с уширением, примыкающим к мостовому сооружению по подпорной стене, причем для сопряжения дополнительного и основного участков модифицированного мостового подхода выполняется ответное уширение насыпи земляного полотна основной части мостового подхода в сторону рабочей зоны ПВП.
Уширение дополнительного участка примыкающее к мостовому сооружению по подпорной стене (в зависимости от протяженности подпорной стены) позволяет дополнительно разместить одну или две площадки (которые могут использоваться для размещения автостоянки и (или) служебных помещений), расположенные сбоку от проезжей части рабочей зоны ПВП (фиг.5-8), ограниченные подпорной стеной и скатом насыпи земляного полотна дороги.
Полезная модель иллюстрируется фигурами 1-8.
На фигурах 1 и 2 показан продольный профиль участка платной автомобильной дороги с модифицированным мостовым подходом, расположенным справа (см. фиг.1) или слева (см. фиг.2) по отношению к автодорожному путепроводу тоннельного типа.
На фигуре 3 показана конструкция рабочей зоны ПВП и сопряжение двух- и четырехполосной дороги без сужения проезжей части
На фигуре 4 показана конструкция рабочей зоны ПВП и сопряжения двухполосных дорог при сужении проезжей части на модифицированном мостовом подходе.
На фигурах 5-8 показаны варианты конструкции рабочей зоны ПВП на примере путепровода тоннельного типа. При этом на фиг.5 рабочая зона ПВП не содержит площадки для автостоянки, а на фиг 6-8 показаны варианты двухстороннего и одностороннего и размещения площадки для автостоянки.
Как показано на фиг.1 и 2 справа или слева от пролетного строения мостового сооружения размещается модифицированный мостовой подход, включающий дополнительный участок насыпи земляного полотна с продольным уклоном профиля проезжей части не более 5% по отношению к горизонтали и протяженностью L2, которая соответствует длине (укороченной) рабочей зоны ПВП, но меньше полной длины мостового сооружения L1 (Фиг.1-2). Модифицированный мостовой подход имеет уширение проезжей части определенной конструкции, например, как показано на фиг.3-4, предназначенное для размещения полос движения пропускных пунктов и маневрирования транспортных средств по полосам движения при подъезде к пропускным пунктам и выезде от пропускных пунктов.
Дополнительный участок модифицированного мостового подхода с одной стороны примыкает к мостовому сооружению, с другой стороны, - переходит в основную часть многополосного мостового подхода, соответствующего применимым строительным нормам и правилам.
Уширение проезжей части от пролетного строения в сторону модифицированного мостового подхода осуществляется с учетом установленного в рабочей зоне ПВП ограничения скорости движения транспортных средств и выполняется под углом β к оси мостового сооружения (Фиг.3-4), который изменяется в диапазоне:
где L1 - полная длина мостового сооружения (метров), l - минимальная длина (условно, приблизительно - 10 метров) прямого участка полосы движения перед стоп-линией пропускного пункта крайне правой полосы по ходу движения в рабочей зоне ПВП, предназначенной для проезда легковых транспортных средств (две длины корпуса легкового автомобиля), S - ширина центрального островка безопасности, на котором расположен пропускной пункт, обслуживающий противоположные направления движения (условно, приблизительно - 2,1 метра).
Максимальная ширина (L3) рабочей зоны ПВП на модифицированном мостовом подходе определяет возможное число полос движения в рабочей зоне ПВП (число пропускных пунктов) и может изменяться в диапазоне:
d+1≤L3<d+2×(L1-l)×tgβ,
где d - ширина проезжей части мостового сооружения, включая полосу безопасности (метров).
Максимальная ширина рабочей зоны ПВП включает ширину проезжей части полос движения пропускных пунктов, включая полосу (или несколько полос) для проезда негабаритного транспорта, и ширину островков безопасности в рабочей зоне ПВП. Максимальная ширина рабочей зоны ПВП не включает ширину пешеходных тротуаров и обочин проезжей части.
Например, число полос движения (k) в рабочей зоне полуавтоматического ПВП с одной полосой для проезда негабаритного транспорта и базовой технологией оплаты на основе автоматов приема монет может быть определено как целая часть числа :
где 6,0 метра - ширина полосы для проезда негабаритного транспорта, 4,8 метра - сумма ширины полосы движения (3,75 метра) и ширины островка безопасности для размещения автоматов приема монет (1,05 метра) (центральный островок с оператором имеет удвоенную ширину S=2,1 метра). Соответственно, при ширине проезжей части мостового сооружения 7,0 метров для размещения 6-полосного ПВП с одной полосой для проезда негабаритного транспорта необходим угол уширения рабочей зоны ПВП со стороны мостового сооружения β≈39,4°.
Дополнительный участок соединяет проезжую часть мостового сооружения с проезжей частью мостового подхода, которые могут иметь различное число полос движения. На дополнительном участке модифицированного мостового подхода размещается укороченная рабочая зона ПВП, имеющая k пропускных пунктов и полос движения. Проезжая часть мостового сооружения имеет n полос движения, 2≤n≤4. Проезжая часть мостового подхода в месте примыкания к дополнительному участку имеет m=k полос движения, n≤m≤3n.
При n<m рабочая зона пункта взимания платы выполняет функцию перехода (устройства сопряжения) от автомобильной дороги (участка автомобильной дороги, мостового сооружения) с числом полос движения n к автомобильной дороге (участку автомобильной дороги) с числом полос m.
При n=m проезжая часть модифицированного мостового подхода сужается к началу подхода до числа полос на мостовом сооружении.
Отсутствие переходно-скоростных полос в рабочей зоне ПВП со стороны примыкания к мостовому подходу связано с наличием на мостовом подходе требуемого числа m=k полос движения, что позволяет сократить длину рабочей зоны до минимума. Мостовой подход не входит в рабочую зону ПВП, т.к. не предназначен для остановки транспортных средств и имеет уклон проезжей части больше 5%.
В зависимости от типа мостового сооружения и потребности в дополнительных участках для размещения служебных сооружений и элементов обустройства платной автомобильной дороги (охраняемой автомобильной стоянки для аварийного транспорта и эвакуатора), участок может иметь различные варианты конструкции различной общей площади (фигуры 5-8).
На фигурах 5-8 показано, что уширение дополнительного участка и примыкающей к нему основной части мостового подхода служит для размещения рабочей зоны многополосного ПВП, а также для обеспечения выезда на полосы движения пропускных пунктов и безопасности дорожного движения в зоне ПВП.