ДОРОЖНАЯ РАЗВЯЗКА ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ МОСТОВОГО ПОДХОДА ПЛАТНОГО АВТОДОРОЖНОГО МОСТОВОГО СООРУЖЕНИЯ С ПРИЛЕГАЮЩЕЙ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГОЙ

Полезная модель относится к области дорожного строительства, а именно, к созданию искусственных дорожных сооружений для платных автомобильных дорог, платных участков автомобильных дорог, в частности, к вариантам конструкции мостовых подходов для размещения на них пунктов взимания платы и вариантам сопряжения мостовых подходов платных дорожных сооружений с примыкающими автомобильными дорогами, а также к эксплуатации платных автомобильных дорог, платных участков автомобильных дорог, платных мостовых и других искусственных дорожных сооружений.
Дорожная развязка в данной заявке рассматривается как комплекс дорожных сооружений, предназначенный для минимизации пересечений и оптимизации транспортных потоков.
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;
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.
Пропускной пункт - расположенное на территории пункта взимания платы сооружение, обслуживающее одну полосу движения.
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.
Расчетная скорость движения на кольцевом пересечении - наибольшая возможная (по условиям устойчивости и безопасности) скорость движения одиночных (легковых) автомобилей, обеспечиваемая геометрическими элементами пересечения, при нормальных условиях погоды и сцепления шин автомобилей с поверхностью проезжей части.
Из уровня техники известны технические решения, направленные на создание искусственных дорожных сооружений, таких как мосты, путепроводы, эстакады, которые могут эксплуатироваться в качестве платных участков автомобильной дороги, например, описанные в патентах: RU 98196 - опубликован 10.10.2010, RU 98421 - опубликован 20.10.2010, 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 зарубежных стран, такие как платные мосты, например Эресуннский мост через пролив Эресунн между г.Копенгаген (Дания) и Мальме (Швеция) (www.oresundsbron.com), платный мост "Хамбер Бридж" через реку Хале (Англия) (www.hamberbridge.со.uk) платный мост через пролив "Золотые ворота" между г.Сан-Франциско и южной частью округа Марин (Сан-Франциско, США) (www.goldengatebridge.org), платный мост Сан Матео-Хейуорд между округами Сан-Матео и Аламеда (Сан-Франциско, США) (www.bata.mtc.ca.gov/bridges/sm-hayward.htm), платный мост "Амбассадор Бридж" между Дейтройтом (Мичиган, США) и Виндзором (Онтарио, Канада) (www.ambassadorbridge.com), платные мосты через Босфорский пролив между Европой и Азией: "Босфорский мост" (первый Босфорский мост) и "Мост Султана Мехмета Фатиха" (второй Босфорский мост) (www.en.wikipedia.org/wiki/Fatih_Sultan_Mehmet_Bridge) (Стамбул, Турция), платный мост "25 Апреля" (Лиссабон, Португалия) (http.//en.wikipedia.org/wiki/25_de_Abril_Bridge).
Указанные искусственные дорожные сооружения содержат в своем составе пролетные строения мостового сооружения, мостовые подходы к ним и пункты взимания платы, расположенные перед мостовыми подходами (см., например, фигура 1).
Фигуры 1-3 характеризуют предшествующий уровень техники.
На фигуре 1 показан вид сверху на мостовой подход Эресуннского моста.
На фигуре 2 показаны проблемные ситуации, связанные с наличием съездов и выездов на подходе к платному мостовому сооружению.
На фигуре 3 показаны различные условия движения при выезде с ПВП, расположенного на насыпи.
Наиболее близкими аналогами заявленной полезной модели является дорожная развязка для сопряжения проезжей части мостового подхода платного автодорожного мостового сооружения Эресуннского моста, (www.oresundsbron.com). Строительство указанного перехода началось в 1995 году и было завершено 14 августа 1999 года. Мостовой подход, расположенный на территории Швеции показан на фигуре 1.
Со стороны территории Швеции, 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 на территории Швеции перед въездом на мостовой подход (плата на ПВП взимается за проезд в обе стороны). Два направления проезжей части автомобильной дороги (автомагистраль Е20) разделены железнодорожной веткой, которая при подходе к мосту уходит в тоннель, в результате, на территории Швеции мостовой подход состоит из двух сходящихся к мостовому сооружению мостовых подходов, каждый протяженностью около 1,2 км. Проезжая часть прилегающей автомобильной дороги имеет 2 полосы движения в каждом направлении и в рабочей зоне ПВП расширяется до числа полос движения, соответствующего числу пропускных пунктов (11 полос движения в каждом направлении), и далее сужается до числа полос движения на мостовом сооружении (2 полосы движения в каждом направлении). Рабочая зона ПВП выполняет функцию устройства сопряжения прилегающей автомобильной дороги с мостовым сооружением и, с учетом изменения режима движения транспортных средств в рабочей зоне ПВП (торможение, остановка и разгон) и увеличения числа полос движения, имеет пропускную способность, примерно равную пропускной способности прилегающей автомобильной дороги при расчетной скорости движения.
Применительно к платному мостовому сооружению, расположенному в населенном пункте, недостатком известной конструкции сопряжения платного мостового сооружения с прилегающей автомобильной дорогой является необходимость предусматривать возможность изменения маршрута транспортных средств на прилегающей автомобильной дороге при подъезде к рабочей зоне ПВП. Однако, в условиях плотной жилой и промышленной застройки в городах существует риск того, что:
- свободный от застройки земельный участок может оказаться недостаточным для размещения рабочей зоны ПВП, соответствующей обычно предъявляемым требованиям и условиям движения скоростных автомобильных дорог (длина рабочей зоны ПВП, рекомендуемая согласно ОДМ «Методические рекомендации по строительству и размещению пунктов взимания платы за проезд» (распоряжение Минтранса России от 13 августа 2008 г. №ОС-728-р) составляет не менее 312 метров, ширина рабочей зоны определяется количеством пропускных пунктов);
- при расчетной скорости движения транспортных средств на дорогах, примыкающих к рабочей зоне ПВП, равной 40…60 км/ч и более, выезды из жилой (или промышленной) застройки могут находиться в рабочей зоне ПВП или по ходу движения к рабочей зоне ПВП после предусмотренного съезда с автомобильной дороги, т.е. выезжающие на автомобильную дорогу транспортные средства будут лишены возможности изменить маршрут движения. (Пример такой ситуации показан на фигуре 2);
- правоповоротные съезды к объектам жилой (или промышленной) застройки могут находиться по ходу движения от ПВП до предусмотренного съезда с автомобильной дороги, что потребует обустройства левоповоротных съездов (с полосы встречного движения), снижающих безопасность и комфортность движения на подъезде к платному мостовому сооружению (фигура 2).
В этих случаях, необходимо предусматривать возможность изменения направления движения, непосредственно, перед или в рабочей зоне ПВП, что увеличит ее поперечные размеры, т.к. при обустройстве разворота согласно п. 5.6.3. ГОСТ Р 52389-2005 необходимо предусматривать внутренний радиус поворота 5,3 м и внешний радиус - 12,5 м, соответствующий развороту автопоезда. Другим решением является обустройство многоуровневой дорожной развязки, обеспечивающей возможность пересечения потоков в разных уровнях и изменения маршрута движения, но оно не всегда возможно в городских условиях в результате отсутствия свободных земельных участков, наличия многоэтажной застройки и связано с увеличением затрат на строительство.
Кроме того, следует отметить, что известен модифицированный мостовой подход платного автодорожного моста, охраняемый патентом на полезную модель RU 98196, опубликованным 10.10.2010. Указанный модифицированный мостовой подход платного автодорожного моста, выполнен в виде насыпи земляного полотна, включающей дополнительный участок, примыкающий к пролетному строению, служащий для размещения пункта взимания платы (ПВП) и имеющий продольный уклон не более 5% относительно горизонтали. Дополнительный участок соединяет проезжую часть моста с проезжей частью основной части мостового подхода.
Данное техническое решение предусматривает размещение рабочей зоны ПВП, поднятой на насыпь земляного полотна в целях использования подъемов мостовых подходов в качестве средства обеспечения безопасности дорожного движения, обеспечивающего увеличение коэффициента сцепления φ с дорогой, снижение скорости движения и сокращение тормозного пути за счет движения на подъем при подъезде к ПВП, а также для увеличения пропускной способности ПВП за счет дополнительного ускорения транспортных средств, движущихся под уклоны мостовых подходов.
Недостатками указанной конструкции применительно к платному автодорожному мосту малой длины, полная длина которого более 25 м, но не более 100 м, в условиях жилой или промышленной застройки в городах, являются:
1) при полной остановке транспортных средств в рабочей зоне ПВП для оплаты проезда, необходимо обеспечить снижение скорости движения в рабочей зоне ПВП до 10 км/ч, в частности, обеспечить ограничение максимальной скорости движения в начале мостовых подходов - до 20 км/ч (требование стадийного снижения скорости вытекает из пункта 5.1.4. ГОСТ Р 52289-2004). При скорости движения на прилегающей автомобильной дороге 40-60 км/ч, следует ожидать систематического несоблюдения скоростного режима водителями в начале мостовых подходов, т.е. в целях обеспечения безопасности движения на мостовых подходах, необходимо использовать устройства воздействия на транспортные средства, вынуждающие водителей снижать скорость;
2) аналогичная проблема возникает при движении транспортных средств, выезжающих из рабочей зоны ПВП и развивающих высокую скорость при движении под уклон к подошве спуска модифицированного мостового подхода. Недостаток является существенным при наличии на прилегающей к мостовому подходу двухполосной дороге правоповоротных или левоповоротных съездов (примыканий) или пересечений с другими улицами (дорогами), расположенных ближе 50 метров от подошвы спуска (как показано на фигуре 2), что наиболее вероятно в городской застройке;
3) в жилой или промышленной застройке на расстоянии менее 50 метров от подошвы спусков обоих мостовых подходов могут находиться пересечения транспортных потоков трех-четырех направлений, что потребует использования технических средств организации движения, снижающих пропускную способность пересекающихся автомобильных дорог;
4) при высокой интенсивности движения, большой доле грузовых транспортных средств или автобусов в транспортном потоке или высокой неравномерности потока (прибытие к ПВП достаточно большой группы транспортных средств с минимальной дистанцией между транспортными средствами), возможно формирование дорожного затора на подъеме мостового подхода, где условия для начала движения после остановки и для набора скорости являются неблагоприятными;
5) отсутствие места для обустройства разворота транспортных средств в рабочей зоне ПВП, расположенной на насыпи дополнительного участка модифицированного мостового подхода, а также существенное влияние такого разворота на организацию движения в рабочей зоне многополосного ПВП;
6) за счет относительно быстрой потери скорости грузовыми автомобилями при движении на подъем и большего времени разгона после остановки на ПВП, будет сдерживаться движение легковых транспортных средств на подъеме двухполосного мостового подхода и на прилегающей к нему автомобильной дороге. В наибольшей степени данная проблема актуальна в отношении движения на подъем по модифицированному мостовому подходу, показанному на фигуре 3, в меньшей степени - при движении на подъем по немодифицированному мостовому подходу, что связано с различными условиями движения и различной скоростью убытия транспортных средств на выездах в различных направлениях с совмещенного ПВП, обслуживающего два направления движения
Заявленная полезная модель позволяет решить следующие задачи:
1. обеспечить возможность изменения маршрута движения транспортных средств непосредственно перед въездом на мостовой подход с целью объезда платного мостового сооружения;
2. формирование равномерного транспортного потока, характеризуемого увеличенной дистанцией между транспортными средствами;
3. обеспечить повышение безопасности дорожного движения и комфортности проезда за счет:
- уменьшения уклона проезжей части мостового подхода при размещении в начале мостового подхода участка кругового движения или кольцевого пересечения (при наличии пересечения у начала мостового подхода 2-х и большего числа дорог), поднятого на небольшую насыпь;
- рациональной организации движения на подъезде к мостовому подходу, т.к. схема движения на участке кругового движения или кольцевом пересечении привычна, проста и понятна водителям;
- снижения скорости движения транспортных средств за счет использования участка кругового движения или кольцевого пересечения. При этом используется свойство указанных участков кругового движения (кольцевых пересечений) обеспечивать снижение скорости транспортных средств, даже в свободных условиях движения (считается недостатком данного типа пересечений);
- значительно лучших условий для выполнения левопроворотного маневра по сравнению с другими типами пересечения в одном уровне;
- разделение конфликтных точек, низкую относительную скорость и острые углы слияния (переплетения) потоков на кольцевом пересечении;
4. обеспечить соразмерное снижению скорости транспортных средств повышение пропускной способности участка кругового движения или кольцевого пересечения за счет увеличения числа полос движения кольцевой проезжей части и увеличения числа полос движения на правоповоротном съезде на мостовой подход;
5. снижение стоимости строительства и затрат на эксплуатацию платного мостового сооружения за счет:
- сокращения капитальных затрат на строительство кольцевого пересечения по сравнению с пересечением в разных уровнях;
- отсутствия затрат на регулирование движения.
Полезная модель разрешает противоречие между:
1) необходимостью предусматривать возможность изменения маршрута движения транспортных средств для объезда платного мостового сооружения и отсутствием свободных земельных участков для строительства дорожной развязки в стесненных условиях жилой (или промышленной) застройки в городах;
2) необходимостью соблюдения безопасного уклона проезжей части мостового подхода (увеличения длины мостового подхода) и наличием близко расположенных к мостовому сооружению съездов во дворы жилых домов (съездов к объектам промышленной застройки), предполагающих сокращение длины мостового подхода;
3) необходимостью увеличения пропускной способности мостового сооружения и необходимостью обеспечить снижение скорости движения транспортных средств при въезде на мостовой подход;
4) неравномерностью транспортного потока на прилегающей автомобильной дороге (образование групп транспортных средств вследствие различий в скорости движения) и ограниченным временем обслуживания транспортного средства при проезде пропускного пункта ПВП.
Полезная модель направлена на решение следующих технологических задач:
1) создание условий для снижения скорости движения транспортных средств перед въездом на мостовой подход платного автодорожного мостового сооружения без снижения пропускной способности участка автомобильной дороги, включающего мостовой переход;
2) снижение вероятности образования дорожного затора на подъемах мостовых подходов при подъезде к рабочей зоне ПВП;
3) формирование равномерного транспортного потока с увеличенной дистанцией между транспортными средствами на подъезде к рабочей зоне ПВП за счет саморегулируемого прерывистого движения на кольцевом пересечении;
4) уменьшение уклона мостового подхода за счет размещения у подошвы его спуска участка кругового движения или кольцевого пересечения, поднятого на насыпь высотой до 5,0 метров;
5) сопряжение мостового подхода, имеющего у подошвы спуска 4 полосы движения с прилегающими автомобильными дорогами, имеющими 2 полосы движения.
6) создание рабочей зоны ПВП, имеющей минимальные геометрические размеры для использования на платных мостовых сооружениях;
Техническим результатом осуществления данной полезной модели является обеспечение возможности изменения маршрута движения непосредственно перед въездом на мостовой подход платного автодорожного мостового сооружения, расположенного в стесненных условиях жилой и промышленной застройки, снижение вероятности образования дорожных заторов при движении на подъем по мостовому подходу (т.е. в наиболее сложных условиях для начала движения), снижение скорости движения, увеличение дистанции и обеспечение равномерности потока транспортных средств при въезде на мостовой подход (нормализация потока), снижение аварийности на мостовом подходе.
Для решения поставленных задач и получения указанного технического результата предложена одноуровневая дорожная развязка для сопряжения проезжей части мостового подхода платного автодорожного мостового сооружения с проезжей частью автомобильной дороги, отличающаяся тем, что для изменения направления движения транспортных средств перед въездом на мостовой подход расположен участок кругового движения, размещенный на насыпи земляного полотна дороги.
Радиус центрального островка участка кругового движения предложенной дорожной развязки выбирается таким образом, чтобы пропускная способность участка кругового движения не превышала пропускной способности пункта взимания платы (ПВП) за проезд платного автодорожного мостового сооружения.
В оптимальном варианте участок кругового движения дорожной развязки размещается на насыпи земляного полотна дороги высотой не более 5,0 м относительно уровня земли.
Если платное мостовое сооружение построено для пересечения с автомобильной дорогой, то участок кругового движения дорожной развязки размещается на насыпи земляного полотна дороги высотой не более 7,0 м относительно уровня земли.
Если платное мостовое сооружение построено для пересечения с железной дорогой, то участок кругового движения дорожной развязки размещается на насыпи земляного полотна дороги высотой не более 10,0 м относительно уровня земли.
Если сопряжение проезжей части мостового подхода платного автодорожного мостового сооружения с проезжей частью автомобильной дороги находится на пересечении с другой автодорогой, то участок кругового движения выполняется в виде кольцевого пересечения автомобильных дорог. При этом для увеличения пропускной способности кольцевого пересечения число n>1 полос на участке кругового движения и число m>2 полос движения в начале мостового подхода, соотносятся как m=2n.
Таким образом, указанный выше технический результат достигается за счет:
1) размещения у подошвы спуска мостового подхода участка кругового движения или кольцевого пересечения (при наличии пересечения у начала мостового подхода 2-х и большего числа дорог) с центральным островком и двумя и более полосами движения на кольцевой проезжей части;
2) размещения участков кругового движения или кольцевого пересечения для изменения направления движения в начале мостовых подходов, в том числе, в оптимальном варианте, поднятым на насыпь высотой до 5,0 метра.
Экономическим результатом заявленного технического решения является удешевление строительства платного мостового перехода за счет использования кольцевого пересечения в одном уровне, имеющего в несколько раз меньшую стоимость, чем пересечения в разных уровнях, при близкой по величине пропускной способности.
Заявленное техническое решение иллюстрируется фигурами 4-6 и таблицами 1-4.
На фигуре 4 показан поперечный разрез и вид сверху платного автодорожного сооружения в сочетании с дорожной развязкой в виде кольцевого пересечения.
На фигуре 5 показаны диаграммы для расчета диаметра центрального островка участка кругового движения или кольцевого пересечения.
На фигуре 6 показаны различные варианты конфигурации одноуровневой дорожной развязки для сопряжения проезжей части мостового подхода платного автодорожного мостового сооружения с проезжей частью автомобильной дороги.
Как показано на фиг.4 заявленное техническое решение реализуется путем строительства у подошвы спуска мостового подхода автодорожного мостового сооружения, примыкающего к началу мостового подхода, дополнительного участка насыпи земляного полотна дороги с размещенным на нем участка кругового движения или кольцевого пересечения с центральным островком радиуса R≤100 метров, служащим для нормализации транспортного потока при въезде на мостовой подход, изменения направления и скорости движения транспортных средств. При этом участок кругового движения или кольцевого пересечения располагают на насыпи высотой, выбранной в соответствии с высотой мостового сооружения.
На кольцевой проезжей части при незначительном переплетении транспортных потоков (незначительной доле маневров переплетения в потоке), следующих в сторону мостового сооружения, происходит:
1) преимущественно, слияние транспортных потоков с различных направлений, для движения в сторону мостового сооружения;
2) преимущественно, распределение (разделение) транспортного потока, следующего от мостового сооружения по различным направлениям движения;
3) снижение скорости транспортного потока и сокращение пропускной способности участка автомобильной дороги в зависимости от радиуса центрального островка кольцевого пересечения и длин зон переплетения потоков на кольцевой проезжей части. Зоны переплетения имеют меньшую пропускную способность, чем полоса движения на перегоне.
Учитывая вышеуказанное, в целях увеличения пропускной способности и повышения безопасности дорожного движения на кольцевом пересечении целесообразно:
1) увеличить число полос движения проезжей части кольцевого пересечения, кратное сокращению скорости. Фактические скорости движения на кольцевом пересечении зависят от диаметра центрального островка, например, при диаметре центрального островка 15 метров оптимальная скорость составляет 18-20 км/ч при диаметре 30 метров - 25 км/ч,
2) канализировать транспортные потоки за счет использования направляющих островков;
3) предусматривать уширение въездов на пересечении (фигуры 4, 6);
4) увеличить ширину кольцевой проезжей части в соответствии с пунктом 8.5.5. "Рекомендаций по обеспечению безопасности дорожного движения на автомобильных дорогах" (распоряжение Минтранса России от 24.06.2002 г. №ОС-557-р);
5) увеличить радиус центрального островка, исходя из минимально допустимой длины зоны переплетения, соответствующей категории примыкающей автомобильной дороги в соответствии с Таблицей 8.10 "Рекомендаций по обеспечению безопасности дорожного движения на автомобильных дорогах" (распоряжение Минтранса России от 24.06.2002 г. №ОС-557-р);
6) обеспечить разгрузку зон переплетения, устраивая полосы для правого поворота, отделяемые от кольцевой проезжей части.
Использование участков кругового движения или кольцевого пересечения для снижения скорости движения транспортных средств и нормализации транспортного потока при въезде на мостовой подход в направлении рабочей зоны ПВП позволяет исключить пересечение транспортных потоков, заменяя его последовательным слиянием и разветвлением. Происходящие при этом дорожно-транспортные происшествия отличаются незначительными последствиями, в связи с чем, этот вид пересечений считается малоопасным.
На фигуре 4 иллюстрируется эффект влияния кольцевого пересечения на дистанцию между транспортными средствами при съезде с кольцевого пересечения на мостовой подход в направлении к ПВП.
На фигуре 5 иллюстрируется эффект влияния кольцевого пересечения на дистанцию между транспортными средствами и граничные интервалы следования.
На фигуре 6 показано размещение участков различных кольцевых пересечений в начале мостовых подходов, а также уширение въездов на кольцевое пересечение с примыкающих автомобильных дорог.
Как показано на фигуре 4, у подошвы спуска мостового подхода автодорожного мостового сооружения размещается примыкающий к началу мостового подхода дополнительный участок насыпи земляного полотна дороги, высотой не более 5,0 метров относительно уровня земли, с размещенным на нем участком кругового движения (кольцевым пересечением), служащим для изменения направления движения непосредственно перед въездом на мостовой подход, изменения режима движения транспортных средств, увеличения равномерности потока при съезде на мостовой подход. Участок кругового движения может иметь одну или две полосы движения, а также канализированные въезды и съезды с участка кругового движения.
Размещение участка кругового движения (кольцевого пересечения) у подошвы спуска мостового подхода вынуждает водителей изменять режим движения и снижать скорость движения транспортных средств до оптимальной скорости на кольцевом пересечении, соответствующей диаметру центрального островка и не превышающей расчетной скорости на кольцевом пересечении (Таблица 1). При этом используется свойство кольцевых пересечений приводить к снижению скорости движения транспортного потока даже в свободных условиях движения. Размещение участка кругового движения (кольцевого пересечения) у подошвы спуска мостового подхода позволяет за счет выбора геометрических размеров центрального островка обеспечить снижение скорости движения транспортных средств до необходимой с учетом полной остановки на ПВП и с учетом требований пункта 5.4.22 ГОСТ Р 52289-2004 к размещению дорожных знаков, ограничивающих максимальную скорость движения (плавное последовательное снижение скорости транспортных средств обеспечивается ступенями с шагом не более 20 км/ч).
Маневры на кольцевых пересечениях с малыми и средними центральными островками, относятся к пересечениям под острым углом при средних и малых скоростях движения. Использование кольцевого пересечения обеспечивает более высокий уровень безопасности в сравнении с другими типами пересечений в одном уровне, т.к. благодаря организации кругового движения полностью или частично исключается пересечение транспортных потоков, нет встречного движения, относительные скорости транспортных средств невелики. Маневры слияния и разделения являются наименее опасными из всех маневров, встречающихся на пересечениях в одном уровне. Таким образом, за счет размещения кольцевого пересечения у подошвы спуска мостового подхода, непосредственно перед въездом на мостовой подход одновременно решаются задачи обеспечения снижения скорости для последующей полной остановки транспортных средств на ПВП и повышения безопасности движения.
Другим техническим аспектом предлагаемого решения является формирование равномерного потока транспортных средств определенной интенсивности при подъезде к рабочей зоне ПВП, расположенной на насыпи мостового подхода.
В результате различной скорости движения транспортных средств и влияния светофорного регулирования (образование волн плотности транспортного потока) транспортный поток на двухполосной дороге в населенном пункте является неравномерным и характеризуется образованием групп транспортных средств, движущихся со скоростью лидера и, как правило, с нарушением дистанции. Прибытие такой группы к ПВП приводит к образованию кратковременного дорожного затора перед контрольными пунктами, имеющими ограниченную пропускную способность. При размещении ПВП на насыпи, часть возникающего дорожного затора может оказаться на подъеме мостового подхода, где условия для начала движения после остановки являются неблагоприятными.
С другой стороны, на кольцевых пересечениях с центральными островками малого (R≤12,5 м)) и среднего (R≤12,5÷50 м) радиусов устанавливается саморегулируемое прерывистое движение транспортного потока, при котором один из потоков в зоне слияния имеет приоритет в движении. При образовании перерывов в движении транспортных средств на участке кругового движения, в поток включаются транспортные средства с различных направлений, что обеспечивает равномерность потока при съезде с кольцевого пересечения на мостовой подход.
1
2
Прерывистое движение приводит к увеличению дистанции между транспортными средствами и, соответственно, к увеличению интервалов следования при движении на кольцевом пересечении. Пересечение и переплетение транспортных потоков может быть осуществлено только при наличии интервала достаточной продолжительности между транспортными средствами в пересекаемом потоке (граничного интервала), при этом включение транспортного средства в поток более затруднительно, чем выход из потока. Наименьшие значения граничных интервалов времени (≈4,2 секунды) Методические указания по проектированию кольцевых пересечений автомобильных дорог. Минавтодор РСФСР - М.: Транспорта, 1980, с.27 зафиксированы на кольцевых пересечениях с радиусом центрального островка R=15-20 метров, при скорости движения транспортных средств 30-34 км/ч и углах слияния 40-45 градусов. Осредненные практические значения граничных интервалов на кольцевых пересечениях с центральными островками различного радиуса приведены в Таблице 2 Там же, с.27. Например, при радиусе центрального островка 15 м интервал следования транспортных средств составляет около 5,0 сек при граничном расстоянии (дистанции) между транспортными средствами не менее 18-20 м (фигура 5).
В результате ограниченной пропускной способности однополосного кольцевого пересечения, максимальная интенсивность съезда транспортных средств с такого кольцевого пересечения на мостовой подход не превышает 500 машин в час при диаметре центрального островка 20 м и однородном потоке легковых транспортных средств (1 машина в 7,2 секунды), при неоднородном потоке пропускная способность кольцевого пересечения сокращается и достигает минимума при потоке грузовых транспортных средств (350 машин в час или 1 машина за 10,3 секунды). Среднее время обслуживания легкового транспортного средства на пропускном пункте ПВП с оплатой в кассу (технология ручной оплаты) составляет ≈8,48 секунды (Таблица 3), т.е. при наличии на ПВП 3-х пропускных пунктов в каждом направлении, такой ПВП, расположенный на двухполосной автомобильной дороге, способен обрабатывать транспортный поток с интервалами следования транспортных средств до 2,82 секунды, что соответствует интенсивности движения по полосе - 1273 машины в час. При использовании в качестве базовой технологии автоматов приема монет и бесконтактных смарт-карт обеспечивается пропускная способность пропускного пункта соответственно до 500 (1 машина за 7,2 секунд) и до 600 (1 машина за 6 секунд) машин в час. Такой ПВП с 3 пропускными пунктами в каждом направлении, расположенный на двухполосной автомобильной дороге, способен обрабатывать транспортный поток с интервалами следования от 2,0 до 2,4 секунды.
Таким образом, изменяя радиус центрального островка, число полос движения на участке кольцевого пересечения и обустройства канализированного кольцевого, возможно увеличить пропускную способность кольцевого пересечения до пропускной способности ПВП, которая ограничивается выбором базовых технологий оплаты проезда.
Увеличение пропускной способности кольцевого пересечения и загрузки ПВП может быть обеспечено за счет:
- увеличения радиуса кольцевого пересечения. Пропускная способность кольцевых пересечений определяется пропускной способностью зон переплетения транспортных потоков, которая зависит от длины этих зон. Пропускная способность зон переплетения для различных диаметров центрального островка при различной структуре потоков приведена в Таблице 4. Поскольку длина зоны определяется геометрическими размерами центрального островка, то выбор радиуса R островка при известной пропускной способности ПВП позволяет увеличить скорость движения транспортных средств до оптимальной, тем самым, увеличить пропускную способность кольцевого пересечения до пропускной способности ПВП;
- увеличения числа полос движения проезжей части кольцевого пересечения и проезжей части мостового подхода на подъезде к рабочей зоне ПВП;
- обустройства уширения въездов на кольцевое пересечение (фигура 3).
Размещение участка кругового движения, поднятым на насыпь, позволяет уменьшить уклон мостового подхода и длину пути транспортных средств при движении под уклон при выезде с ПВП, расположенного на насыпи. При этом транспортные средства не успевают существенно увеличить скорость к моменту начала торможения для въезда на участок кругового движения. В результате, спуск транспортного средства разбивается на стадии:
- начало движения от ПВП, расположенного на насыпи земляного полотна (ограничение скорости движения в рабочей зоне ПВП - 10 км/ч);
- движение под уклон мостового подхода с торможением перед участком кругового движения в условиях ограничения скорости до 20 км/ч;
- движение по кольцевому пересечению (участку кругового движения) и съезд на примыкающую автомобильную дорогу (ограничение скорости движения 20 км/ч);
- разгон под уклон по автомобильной дороге, примыкающей к кольцевому пересечению, до расчетной скорости движения 40-бОкм/ч.
Заявленное решение обладает новизной, оно не известно из уровня техники.
Строительные нормы и правила не содержат требований о размещении участка кругового движения или кольцевого пересечения у подошвы спуска мостового подхода.
Заявленное техническое решение предназначено для использования при строительстве и эксплуатации платных автодорожных путепроводов, мостов и эстакад и позволяет повысить безопасность дорожного движения, обеспечить возможность изменения маршрута непосредственно перед въездом на мостовой подход, а также исключить формирование дорожного затора на подъеме мостового подхода, где условия для начала движения являются неблагоприятными. Решение дает возможность сократить уклон проезжей части мостового подхода за счет размещения участка кругового движения (кольцевого пересечения) поднятым на насыпь высотой не более 5,0 метра.
Таблица 1.
Оптимальная скорость движения на кольцевом пересечении
Диаметр центрального островка, м
15
30
40
60
80
Расчетная скорость движения, км/ч
18-20
25
нет данных
30
нет данных
Оптимальная скорость движения, км/ч
16
нет данных
24
нет данных
28
Расчетная скорость приводится согласно п.8.5.4 «Рекомендаций по обеспечению безопасности дорожного движения на автомобильных дорогах» (распоряжение Минтранса России от 24.06.2002 г. №ОС-557-р), оптимальная скорость приводится согласно п.3.2.2. Методических указания по проектированию кольцевых пересечений автомобильных дорог. Минавтодор РСФСР - М.: Транспорта, 1980
Таблица 2.
Осредненные значения граничных интервалов времени для кольцевых пересечений с центральными островками различного диаметра
Тип автомобиля
Вероятность принятия интервала, %
50
85
100
Граничный промежуток времени, сек
Легковой
4,7
5,9
6,6
Грузовой
5,7
6,8
7,6
Таблица 2. приводится согласно Таблице 3.1 Методических указания по проектированию кольцевых пересечений автомобильных дорог. Минавтодор РСФСР - М.: Транспорта, 1980
Таблица 3
Время обслуживания транспортных средств на трех пропускных пунктах ПВП платного моста через пролив Босфор (Стамбул, Турция)
Номер пропускного пункта
Мотоцикл, сек
Легковой автомобиль, сек
Микроавтобус, сек
Автобус, сек
1
4,69
9,34
8,7
11,19
2
7,95
8,01
8,05
8,71
3
6,79
8,12
9,32
13,20
В среднем
6,56
8,48
8,52
10,27
K.S.Öğϋt Toll Plazas at the Bosphorus Bridge/6<sup>th</sup> International Congress on Advances in Civil Engineering, 6-8 October 2004, Bogazici Univercity, Istambul, Turkey
Таблица 4.
Пропускная способность кольцевого пересечения
Состав транспортного потока (% автомобилей)
Пропускная способность кольцевой проезжей части, авт./ч
Диаметр центрального островка, м
20
40
60
80
100
100% легковых
500
550
600
700
1100
100% грузовых
350
400
450
500
650
15% легковых
450
500
580
700
780
85% грузовых
Таблица 3. приводится согласно Таблице 8.9 «Рекомендаций по обеспечению безопасности дорожного движения на автомобильных дорогах» (распоряжение Минтранса России от 24.06.2002 г. №ОС-557-р)