Пробки – проклятие любого современного мегаполиса. Для того чтобы сэкономить жителям городов время и распределить потоки машин, инженеры-проектировщики прибегают порой к потрясающим решениям, о которых мы и расскажем в нашем материале.
Развязка имени судьи Хэрри Преджерсона, Лос-Анджелес
Одна из самых запутанных в мире дорожных конструкций, объединившая трассы для пассажирского транспорта, транзитную дорогу Harbor и железнодорожное полотно зеленой линии лос-анджелесского метрополитена, была открыта в 1993 году. Это хитрое сплетение дорог, расположенное на пересечении шоссе I-105, ведущего из Эль Сегундо в Норуолк, и I-110, следующего из Сан-Педро в Лос-Анджелес, неспроста носит имя федерального судьи Гарри Преджерсона. Подобно знаменитому законнику, сумевшему разобраться в дебрях судебного спора о возведении I-105, автомобильная развязка мастерски разруливает бесконечные потоки машин. Всего за один день этот лабиринт, позволяющий поворачивать в любом направлении на всех участках пути, пересекает более 500 тысяч автомобилей. Проблема лишь одна – стоит пропустить один, тот самый, нужный поворот, и чудо инженерной мысли превратится для вас в бесконечную ленту Мебиуса.
Круговая велосипедная развязка, Эйндховен
Государственная поддержка велосипедистов, развернутая на территории Голландии, привела к потрясающим результатам: в последние годы большая часть населения страны предпочитает использовать в быту экологичный и экономный двухколесный транспорт. Для удобства тех, кто предпочел отказаться от автомобилей, стала создаваться специальная инфраструктура – например, уникальная дорожная развязка The Honvering в Эйндховене. Этот круговой стальной мост, подвешенный над оживленным транспортным узлом, позволяет объезжать автомобильные дороги. Удивительная конструкция удерживается на центральном 70-метровом столбе при помощи металлических тросов, а для надежности укреплена еще и бетонными колоннами. Создатели The Hovering утверждают: будущее как раз за такими технологиями, сводящими на нет дорожно-транспортные происшествия и украшающими пейзажи необычным футуристическим дизайном.
Развязка Грэйвелли-Хилл, Бирмингем
Строительство запутанной, будто клубок ниток, дорожной развязки в Бирмингеме заняло четыре года. Много технологических проблем и инженерных загвоздок стояло на пути проектировщиков, вынужденных объединить в одну сеть две железнодорожных линии и 18 автомобильных маршрутов, от трассы государственного значения А38, ведущей из Корнуола в Нортхэмпшир, до узких проселочных дорог, не имеющих названия, и перекинуть все это через три канала и две реки. Для обеспечения лучшей пропускной способности и хорошей устойчивости строители были вынуждены заново уложить почти 22 километра дорожного покрытия и установить 59 колонн, разместив шоссе на пяти разновысотных уровнях. С легкой руки репортера местной газеты результат нелегких трудов, явившийся миру в мае 1972 года, получил шутливое прозвище «Развязка спагетти». Уж больно эта пугающая конструкция напоминает «смесь тарелки с макаронами и неудачной попытки завязать стаффордширский узел».
Транспортная развязка на Таганской площади, Москва
Даже те, кто знает «правила игры» и давно передвигается по таганским улочкам-переулочкам, нередко теряются на Садовом кольце. Что уж говорить про тех, кто впервые оказался на пересечении самых оживленных дорог Москвы, раскинувшихся в сердце Центрального округа столицы. Там, где Большой Краснохолмский мост соединяется с улицей Земляной вал, всегда царит хаос. Несколько автомобильных дорог, ведущих с Нижней и Верхней Радищевских, Гончарной, Марксистской, Воронцовской, Таганской, Народной улиц и насчитывающих по шесть и более полос, кишат бесконечными рядами автомобилей. Несмолкающий шум проезжающего транспорта прорезают резкие сигналы, а пробкам в часы пик не видно ни конца, ни края. Красочную картину одной из самых страшных дорожных развязок мира довершают две станции московского метро, автобусная остановка и практически полное отсутствие указателей.
Развязка на площади Шарля де Голля, Париж
Гениальные французские градостроители, подарившие Парижу площадь Звезды, наверняка не обладали даром предвидения. За прошедшие века «пятачок» возле прославленной Триумфальной арки, оживленный даже по меркам XIX века, превратился в настоящий ад для автомобилистов. Несмотря на то, что от центрального городского плаца, будто лучи звезды, расходятся в разные стороны 12 прямых и широких проспектов, и сходятся несколько линий метро, RER, автобусных маршрутов и автомобильных дорог, здесь нет ни светофоров, ни знаков приоритета. Немудрено, что даже парижские таксисты, проезжающие по округе по сто раз за день, грустно вздыхают, получив заказ на площадь Шарля де Голля. Ни интуиция, ни хорошее знание правил дорожного движения, ни многолетний водительский стаж не спасают от ужаса, творящегося тут в час пик: на развязке, попавшей в рейтинг самых сложных путей в мире, случается по несколько аварий в час.
При проектировании развязок решаются многочисленные задачи геометрических построений, расчета элементов развязок, их увязки друг с другом и т.п. Практические руководства предлагают различные методики решения таких задач, и многие из них требуют громоздких итерационных расчетов, что не способствует поиску рациональных проектных решений.
Конструированию развязок предшествует функциональное проектирование с обоснованием оптимального варианта схемы и основных параметров по критериям безопасности движения, пропускной способности, технико-экономическим показателям. После функционального проектирования переходят непосредственно к конструированию. Именно на этом этапе мы и предлагаем читателю составить собственное мнение о возможностях методов интерактивной координатной геометрии в CREDO, для чего приводим различные примеры конструирования развязок.
Кольцевые развязки
Рассмотрим основные методы и возможности конструирования на примере несложной кольцевой развязки в одном уровне с простыми круговыми съездами, целесообразной при пяти и более сходящихся направлениях движения.
Все методы конструирования основаны на строгих алгоритмах координатной геометрии и представлены в матрице пиктограмм (рис. 1). Буква на пиктограмме представляет ведущий геометрический элемент данного метода, например: C - построение окружностей, L - линий, K - клотоид, O - объектов и т.п.
Последовательность построений при конструировании соответствует известной логике: оси дорог, оси полос, границы полос, кромки проезжей части и т.п. В координатной геометрии CREDO все геометрические элементы конструкций основаны на так называемых базовых элементах - прямых, окружностях, клотоидах, аналитические параметры которых либо определяются координатами точек, на которые опираются эти элементы, либо находятся в процессе интерактивных построений. Части базовых элементов, определяющие конструктивные элементы сооружения, выделяют прямыми отрезками или дугами и отображают на экране или на чертеже соответствующими типами линий, толщиной, цветом. Определенные таким образом элементы построений называют видимыми элементами. Части базовых элементов можно объединить в полилинии (трассы), отображаемые так же, как и видимые элементы. Совокупность трасс и видимых элементов с некоторой неграфической информацией (семантикой) объединяется в объект. Этих не вполне строгих сведений достаточно, чтобы начать конструирование, освоить которое можно только в процессе работы.
Начиная работу и приблизительно определившись с центром кольца, выбирают метод построения прямой линии (см. рис. 1), проводят ось первой из пересекающихся дорог и по подсказке уточняют дирекционный угол. Ось второй дороги проводят, выбрав метод построения прямой линии L под углом к любому геометрическому элементу. По подсказке уточняют угол между осями дорог. Точку О их пересечения как центр будущего кольца фиксируют, выбрав метод нахождения точек пересечения базовых элементов. Остальные оси строят в нужном направлении, переведя курсор в режим «Захват» и захватив точку О.
На рисунке значения дирекционных углов и углов между осями показаны только в методических целях. Конечно, в практической работе проставлять такие размеры в начале построений не следует.
Чтобы превратить отображенные на первом чертеже базовые элементы в видимые линии, необходимо:
- ·установить параметры видимого элемента (тип линии, ее толщину и цвет, возможно, и условный знак для отображения этой линией какого-либо элемента);
- ·выбрать метод создания видимого элемента, показанный на этой пиктограмме;
- ·действуя по подсказкам, оставить в основном окне видимую часть осей дорог, пересекающихся в точке О (рис. 2).
Кромки проезжей части дорог строят методом подобных (эквидистантных) элементов, перемещая ось дороги на нужное расстояние. Буквы CLK на пиктограмме этого метода говорят о том, что таким образом можно эквидистантно (на равное по нормали расстояние) смещать и окружности, и линии, и клотоиды.
Трудность дальнейшего конструирования заключается в том, что нужно согласовать радиус кольца с радиусами правоповоротных съездов. В некоторых практических случаях ведущим параметром служит радиус внешнего кольца, который определяется ограничениями на размеры площадки для строительства развязки. В других случаях за основу берут предельное значение радиуса правоповоротного съезда для обеспечения расчетной скорости. В нашем примере по методическим причинам реализован второй случай, поскольку приемы конструирования здесь несколько более разнообразны. В примере радиус съезда - 15 м, а ширина полосы движения на съезде - 4 м.
Прежде всего строят правоповоротный съезд в самом остром углу - это критичная зона, определяющая величину радиуса кольца сопряжением прямой линии кромки проезжей части дороги B с кромкой проезжей части дороги C. Система предложит пять вариантов схем сопряжения, пиктограммы которых приводятся в диалоговом окне (на иллюстрации - ниже этого окна). Выбрав простой первый метод (вписывание круговой кривой), вводят значение радиуса окружности правоповоротного съезда (17 м = 15 м + 4/2 м). В результате будет построена базовая окружность, на основе которой и конструируется правоповоротный съезд, сопрягающий кромки проезжих частей дорог C и В.
Далее можно строить внешнюю окружность кольца, касающуюся первого правоповоротного съезда. Для этого прежде всего находят эту точку касания - на пересечении биссектрисы угла, в который вписан съезд, с самим съездом. При построении биссектрисы нужное значение дирекционного угла вводят в соответствующем диалоговом окне, сопровождающем метод построения любой линии (рис. 3).
Биссектрису строят как прямую через уже найденный центр пересечения.
Внешнюю окружность кольца конструируют методом построения окружности с центром в точке О и проходящей через построенную ранее точку касания на первом правоповоротном съезде.
В процессе построения в информационном окне фиксировались значения радиуса внешнего кольца, а по завершении построения они исчезли. В любой момент можно узнать параметры любого геометрического элемента - для этого необходимо выбрать пиктограмму информации о параметрах элементов (рис. 4). В нашем примере радиус построенной окружности равен 36 569 м.
Внутреннее кольцо можно построить разными способами (рис. 5):
- как окружность с указанным радиусом по местоположению центра;
- как окружность заданного радиуса, проходящую через выбранную точку;
- как окружность, эквидистантную внешнему кольцу.
Проще строить внутреннее кольцо третьим методом - не нужно вычислять радиус. Границу полос движения на кольце строят также смещением ее от любого кольца, например, на 4 м.
Конструируя сопряжения внешней окружности кольца с границами проезжих частей примыкающих к кольцу дорог, выбирают метод сопряжения элементов окружностями и далее строят все сопряжения примерно так же, как ранее был построен правоповоротный съезд, сопрягающий кромки проезжих частей дорог C и B. Различие лишь в том, что один из сопрягаемых элементов - это всегда внешняя кромка проезжей части кольца, а второй сопрягаемый элемент - граница проезжей части какой-либо из дорог (А, B, C, D, E).
Далее необходимо превратить кромку проезжей части съезда с дороги B на дорогу A в геометрический объект, который в дальнейшем будет именоваться трасса. В CREDO объект типа трасса - не обязательно ось сооружения. Трасса в координатной геометрии - всегда цепочка криволинейных и прямолинейных отрезков, сопряженных друг с другом. С трассой можно выполнять много операций: разрезать, склеивать, отображать пикетаж, изменять вид отображения (цвет и тип линии, тип условного знака), экспортировать в другие проектирующие программы и т.п. Кромка съезда лишь в простейшем случае является частью дуги (рис. 6).
В большинстве случаев кромка съезда - это трасса. Для построения трассы по кромке проезжей части съезда с дороги B на дорогу A используют метод создания трассы с указанием непрерывной цепочки сопряженных или пересекающихся элементов. В нашем случае это - прямолинейная часть кромки проезжей части дороги B, часть круговой кривой поворота направо, внешнее кольцо, часть круговой кривой съезда с кольца на дорогу А, на которой трасса и закончится. По завершении построения трассы от внешнего кольца останется только его видимая часть, остальное исчезнет, но - и это важно - базовый элемент сохранится в памяти компьютера и в любой момент будет доступен для дальнейших построений. Точно так же строят трассы по кромке проезжей части всех остальных съездов.
Внутреннюю границу полосы движения на съезде дороги A на дорогу E конструируют методом построения эквидистантных геометрических элементов; только в этом случае переносят не отдельный элемент, а всю трассу, причем со всеми базовыми элементами, на которых она основана (это еще одно важное свойство трасс).
Конструирование островков безопасности начинают с определения или построения ограничивающих их элементов, затем находят точки пересечения этих элементов по контуру островка и оставляют видимые элементы как границы островков безопасности. На дороге А островок безопасности ограничен:
- ·внешним кольцом (линия 1);
- ·левой (по ходу движения) границей правоповоротного съезда с дороги А на внешнюю полосу кольца (линия 2);
- ·левой (по ходу движения) границей правоповоротного съезда с внешней полосы кольца на дорогу А (линия 3).
Для конструирования границ островка безопасности как разметочных линий устанавливают параметры их отображения, то есть в соответствующей диалоговой панели указывают цвет элемента (рис. 7).
Завершают конструирование кольцевой развязки проставлением пикетажа основных точек закруглений на съездах. Для этого не нужны сложные и громоздкие расчеты. В комплексе CREDO достаточно активизировать метод определения параметров элементов трассы и пикетажа и выбрать трассу, например съезд с дороги B на дорогу A. Далее, устанавливая курсор последовательно на элементы трассы-съезда, в информационном окне получают все характеристики данного элемента: тип элемента, то есть прямую, окружность или клотоиду, параметры элемента, например радиус, и пикетное положение начала и конца элемента на данной трассе.
Завершается проектирование развязки организацией движения. В системе CAD_CREDO можно выбрать из базы нужные знаки, перенести их на стойку и разместить в нужном месте на плане дороги (рис. 8).
В системе ZNAK можно запроектировать знаки, требующие редактирования (названия населенных пунктов, расстояния на схемах организации движения и т.п.), и разместить их на стандартных щитах.
Полностью канализированное пересечение
Цель проектирования канализированного пересечения - выделить отдельные полосы для движения по всем разрешенным направлениям. Основные функциональные требования к конструкции пересечения достигаются:
- выбором типа планировочного решения;
- обоснованием радиусов правых и левых поворотов, ширины полос движения, размеров переходно-скоростных полос и других элементов.
После функционального проектирования развязки ее конструируют, используя уже изложенные принципы и методы координатной геометрии:
- ·строят оси пересекающихся дорог и параллельные им прямые - кромки проезжей части и линии, необходимые для расположения направляющих островков на главной дороге; выделяют на второстепенной дороге зону для размещения каплевидного островка, которую будут ограничивать линии, образующие между собой угол, например, 8°, а с осями дорог - 2 и 6°;
- ·cтроят кромку правоповоротного съезда в остром и тупом углах, сопрягая прямолинейные кромки главной и второстепенной дорог закруглением с параметрами, например: радиус круговой вставки - 25 м, а длина переходных кривых - по 20 м для острого угла и 25 м для тупого;
- ·элементы наружных кромок правоповоротных съездов объединяют в трассы (рис. 9);
- ·левую границу левоповоротного съезда с главной дороги на второстепенную строят как составное закругление с радиусом круговой вставки 25 м и с переходными кривыми по 20 м. Левую границу левоповоротного съезда сo второстепенной дороги на главную строят как биклотоиду с радиусом 15 м в ее середине. Завершают конструирование полос движения на съездах построением эквидистантных трасс, смещенных на ширину полосы движения с учетом уширения, например на 4,25 м относительно уже построенных границ;
- ·островок безопасности в остром углу строят, отсекая (превращая в невидимые линии) ненужные части трассы, ограничивающие островок (рис. 10);
- ·каплевидные островки строят аналогично;
- ·завершают построение, скругляя островки безопасности и вписывая в их углы кривые с радиусом 0,75 м. Элементы разметки выделяют цветом и типом линии (рис. 11
10 транспортных узлов, по которым не каждый решится проехать
Развязка Кеннеди, Луисвилл, США © kyinbridges.com
Дорожные развязки бывают очень и очень сложными. Мы часто жалуемся на дороги и транспортные узлы в наших городах, но существуют и такие удивительно запутанные дороги, по которым не каждый готов проехаться! Однако местным жителям приходится это делать. Ты можешь познакомиться с десятью наиболее сложными и запутанными транспортными развязками в мире. Сюда попали крупные узлы, странные перекрестки и даже пропускной пункт, где автомобилисты платят за дорогу.
- "Волшебная карусель" (Суиндон, Англия)
Волшебная карусель, Суиндон, Англия © flickr.com/pyed_p1per
Развязка была построена в 1972 году и стала одной из самых запутанных в мире. Большое кольцо состоит из пяти маленьких с особой разметкой на каждом из них. На развязке — 16 стоп-линий и нет светофоров. Мини-кольца обозначены исключительно разметкой, что добавляет трудностей в преодолении данной развязки. Водители двигаются по этой знаменитой связке колец по часовой стрелке. Местные жители привыкли к движению по этой "карусели", но приезжие не всегда с первого раза понимают, как проехать по этой связке колец.
- Развязка имени судьи Гарри Преджерсона (Лос-Анджелес, США)
Развязка имени судьи Гарри Преджерсона, Лос-Анджелес, США © flickr.com/badfysh99
Если вы ездили по крупным незнакомым городам по навигатору, то наверняка знаете ситуацию, когда случайно пропускаешь нужный поворот на большом транспортном узле. На развязке имени Гарри Преджерсона в Лос-Анджелесе пропустить свой съезд — это потерять полдня. Четырехуровневое сооружение было построено в 1993 году на пересечении крупных автострад I-105 и I-110. Также через развязку проходит ветка метро (на втором уровне). Данное пересечение дорог считается самым сложным в мире. По задумке водители должны проезжать эту развязку без остановок и необходимости уступать кому-либо дорогу, независимо от того, откуда они едут и куда направляются. Данная развязка оказалась запечатлена в одной из сцен фильма "Скорость". Киану Ривз и Сандра Буллок совершали свой прыжок на автобусе с бомбой именно здесь.
- Кольцевая развязка вокруг Триумфальной арки (Париж, Франция)
Кольцевая развязка вокруг Триумфальной арки, Париж, Франция © flickr.com/rhoadeecha
В самом сердце Парижа находится одна из самых загруженных кольцевых развязок в мире. Речь идет о кольце вокруг Триумфальной арки. Аварии здесь — дело обычное. Некоторые французские страховые компании отказываются возмещать ущерб, если ДТП случилось на этой развязке (соответствующий пункт прописывается в договоре). Здесь пересекаются сразу 12 улиц (в том числе односторонних), включая центральную улицу Парижа — Елисейские поля. Усложняет ситуацию отсутствие разметки (условно здесь около 8—9 полос). Кольцо не является главной дорогой, и водители фактически сами решают, кто в какой очередности поедет.
- Площадь Мескель (Аддис-Абеба, Эфиопия)
Площадь Мескель, Аддис-Абеба, Эфиопия © flickr.com/andrewheavens
Во всем мире автомобилисты поражаются, как можно проехать этот нерегулируемый перекресток, не задев ни машину, ни велосипедиста, ни мотоциклиста, ни пешехода. На самом деле во многих азиатских странах схожая манера езды — посигналил, махнул рукой и поехал. Так ездят в Афганистане, Вьетнаме и даже Турции. Но эфиопский перекресток поражает своим масштабом. Восемь полос в одном направлении!
- Взлетная полоса, пересекающая проезжую часть (аэропорт Гибралтара)
Взлетная полоса, пересекающая проезжую часть, аэропорт Гибралтара © flickr.com/nickherber
Но вряд ли рядовой водитель хоть раз стоял в заторе из-за приземляющегося самолета! Аэропорты, где взлетная полоса пересекается с обычной, "гражданской" проезжей частью — большая редкость. Один из них находится на Гибралтаре. Когда самолеты взлетают или приземляются, движение машин и пешеходов здесь останавливается с помощью светофоров и шлагбаумов. Правда, это не является большой проблемой: аэропорт обслуживает всего около трех десятков рейсов в неделю. Причина такого странного решения — крошечные размеры самого Гибралтара, который занимает территорию небольшого полуострова площадью 6,5 кв. км.
- Регулируемый перекресток в центре города (Хошимин, Вьетнам)
Регулируемый перекресток в центре города, Хошимин, Вьетнам © flickr.com/63051465@N08
Во вьетнамском городе Хошимин есть регулируемый перекресток. Даже для того, чтобы просто проехать на зеленый прямо, здесь нужно постараться, ведь поворачивающие налево не намерены ждать, когда закончится поток транспорта (он, по сути, бесконечен). Проще всего тут поворачивать направо, но и это не гарантирует того, что какой-нибудь скутерист не выедет вам прямо под колеса. Когда видишь такую дорожную обстановку, понимаешь, почему вьетнамцы любят мопеды.
ЧИТАЙ ТАКЖЕ:
- Развязка Кеннеди (Луисвилл, США)
Развязка Кеннеди, Луисвилл, США © kyinbridges.com
Для того чтобы соединить автострады I-64, I-65 и I-71 в американском городе Луисвилл, в 1964 году была построена сложнейшая развязка, названная в честь Джона Кеннеди (рядом находится его мемориальный мост). Местные жители называют этот транспортный узел "спагетти-перекрестком". Если посмотреть на развязку с высоты птичьего полета, становится понятно, откуда взялось такое название. В 1958 году началось проектирование, а первый кирпич "спагетти-перекрестка" был заложен весной 1962-го. Позже стало ясно, что развязка оказалась большой ошибкой. Она находится в самом центре города, что наносит серьезный ущерб его экологии. К тому же узел рассчитан на поток в 100 тыс. автомобилей в сутки, а сегодня здесь проезжает до 300 тыс. машин. Из-за запутанной системы съездов и заездов тут часто случаются аварии. Власти США уже выделили 1,1 млрд долларов на реконструкцию этого сложного объекта. Работы должны начаться в 2017 году.
- Развязка Южной бухты (Бостон, США)
Развязка Южной бухты, Бостон, США © wikipedia.org
Данная эстакада является частью Большого бостонского тоннеля, который представляет собой 8-полосную магистраль (самый дорогой проект в истории строительства США). К проектированию развязки приступили в начале 1990-х, но завершили объект лишь в 2003 году. Хотя благодаря грамотной последовательности строительства работы велись без серьезного ущерба для трафика. Развязка соединяет четыре крупных направления и одну железнодорожную ветку. Ежедневно тут проезжает около 200 тыс. автомобилей. В случае пропуска поворота можно хорошенько заплутать.
- Развязка Синь Чжуан (Шанхай, Китай)
Развязка Синьчжуан, Шанхай, Китай © flickr.com/lowcola
Из-за постоянного роста числа автомобилей дорожные развязки в Китае испытывают огромную нагрузку. Для того чтобы соединить три крупные трассы A4, A8 и A20 в пригороде Шанхая, пришлось потратить миллиарды долларов и почти пять лет. Эта 4-уровневая эстакада позволяет обойтись без больших заторов при трафике до полумиллиона машин в сутки. Каждое утро тысячи людей проезжают эту развязку, добираясь на работу в Шанхай. Ночью поток автомобилей уменьшается, но трафик есть всегда. Это усложняет процесс ремонта дороги.
- Сужение дороги с 50 полос до трех (Пекин, Китай)
Сужение дороги с 50 полос до трех, Пекин, Китай © bilmagasinet.dk
После пропускного пункта (там взимается плата за проезд) количество полос для движения сокращается с 50 до четырех! А одна из них часто ремонтируется, поэтому автомобилисты вынуждены "просачиваться" в три полосы. Здесь постоянно устанавливаются новые рекорды по количеству машин в одном дорожном заторе.
Уже при возникновении идей о строительстве скоростных дорог ставились вопросы о пересечении нескольких таких дорог друг с другом. В виду малого количества участников дорожного движения задумывались лишь об усовершенствовании обычных пересечений, устраиваемых в одном уровне. Подобные схемы можно наблюдать в немецком журнале «Der Strassenbau» 1929 года.
Необходимо сознавать, что в 1929 году под «высокими интенсивностями движения» понимался транспортный поток 1800 автомобилей в сутки. В настоящее время такие интенсивности движения считаются очень низкими. Для сравнения — это пропускная способность одной полосы (а не дороги) в час (а не в сутки). Но проектировщики, думающие на перспективу — в основном в США из-за бурного развития автомобильного транспорта — предусматривали, что в будущем придется работать с более высокими интенсивностями движения.
При повышении интенсивности движения на пересекаемых дорогах автомобилям приходилось снижать скорость или вовсе останавливаться. Поэтому было необходимо расположить такие дороги на разных уровнях. Для того чтобы съехать с одного уровня и попасть на другой были предложены многочисленные решения.
До 1930 года во Франкфурте были сформулированы следующие соображения по поводу транспортных пересечений:
«Перпендикулярные пересечения создают большую неразрешимую проблему. Эта проблема возникает в связи с необходимостью формирования сети автобанов. Эта транспортная сеть приводит к появлению перпендикулярных пересечений двух дорог. Подобное пересечение позволяет реализовать 12 направлений – по прямому направлению, а также поворачивающие. То есть обычное пересечение подразумевают под собой 8 точек слияния потоков (в конце правых и левых поворотов), 4 точки пересечения под прямым углом (на пересечении прямолинейных направлений) и 12 точек пересечения под тупым углом (на пересечении левых поворотов друг с другом и с прямолинейным направлением). То есть в сумме 8 точек повышенного внимания и 16 точек повышенной аварийности. Необходимо найти способ избежать появления этих конфликтных точек пересечения потоков».
Также во Франкфурте появилось следующее сравнение различных пересечений:
Готическое пересечение — это наиболее дорогое сооружение. На 1931 год — 1.431.000 немецких марок. Обеспечивает полностью безостановочное движение. Большие радиусы. Но в этом решении прямолинейные участки автобанов приходится разрывать кривыми. Площадь — 17 гектар. 8 малых мостов.
Кольцевое пересечение — самое примитивное решение, но в тоже время наиболее дешевое. Стоимость в 1931 году составляет 291.000 немецких марок. Малая потребность в площади. Нет мостов. Для современных автобанов не применима, только в качестве распределительных колец на второстепенных дорогах в составе транспортной развязки.
Пересечение Барокко требует около 13 га и не имеет пересечений транспортных потоков под острым углом. 4 петли лежат на земле. 4 моста. Стоимость в ценах 1931 году — 694.000 немецких марок.
Пересечение Ренессанс (развязка по типу Клеверный лист). Оба автобана могут быть проложены без искривления. 1 мост. Стоимость на 1931 год — 1.220.000 немецких марок.
Разработка транспортной развязки типа клеверный лист
Наиболее популярный вид пересечений представляет собой так называемый клеверный лист. Впервые в мире подобная развязка появилась не далеко от Нью-Йорка в 1928 году.
Не смотря на этот факт можно утверждать, что транспортные развязки подобного типа примерно в одно и то же время были разработаны в различных местах, не зависимо друг от друга.
Первый патент в США, 1916 год
Самый первый патент на пересечение в виде клеверного листа был получен 29 февраля 1916 года инженером Артуром Хале из Мериленда (США). Хале на 9 страницах своего патента описал три варианта развязки по типу клеверного листа. Отображенный эскиз показывает основную форму. Другие 2 варианта представляют более компактную форму, которую Хале предлагал для городских условий.
Один из вариантов компактной формы был использован в Чикаго в 1927 году на пересечении двух главных дорог на берегу озера Мичиган.
Нью-Джерси, первая половина 1920-х годов
История клеверного листа в Вудбридже недалеко от Нью-Йорка указывает на совершенно другие источники вдохновения. Сначала нужно указать на то обстоятельство, что хайвей US-1 между Нью-Йорком и Филадельфией уже к середине 1920-х годов был наиболее загруженной магистралью США. Интенсивности транспортных потоков по нему достигали 60.000 автомобилей в сутки. В местах въезда на US-1 и съезда на оживленные улицы присутствовали регулярные пробки и многочисленные аварии. Требовалось креативное решение. Едвард Делано из строительной фирмы Рудольф и Делано из Филадельфии увидел заметку в специализированном строительном журнал, как Аргентине на пересечениях достигается эффективная организация движения.
Скорее всего, это было решение, которое в настоящее время является типичным для Буэнос-Айреса. В Буэнос-Айресе часто на улицах со встречным движением левый поворот запрещен. Вместо этого необходимо трижды повернуть направо. То есть объехать квартал и пересечь дорогу в месте, в котором был необходим левый поворот. Подобное решение, скомбинированное с мостом для разделения пересечения на разные уровни, как раз и создает клеверный лист. Таким образом, аргентинские идеи организации дорожного движения повлияли на создание клеверного листа в Вудбридж и в последующем многих других местах.
Первый официальный клеверный лист США в Вудбридже в Нью-Джерси США (построен в 1928г). Этот клеверный лист входит в список охраняемых памятников. Однако в 2004 году в целях повышения уровня безопасности движения и увеличения пропускной способности был реконструирован в ромбовидное пересечение.
Патент в Швейцарии, 1928 год
Отдельно можно рассматривать получение патента на изобретении клеверного листа в Швейцарии в 1928 году. Изобретателем был учеником слесаря и даже подготовил макет своего решения.
Решение в виде клеверного листа имело преимущество перед другими предложениями. Этими преимуществами являлись:
1. Возможность проложения главных направлений без искривления
2. Потребность только в 1 мосте
Первый клеверный лист в Европе был введен в эксплуатацию 21 Ноября 1936 года недалеко от Лейпцига (Германия). Однако полностью движение по нему открылось только 5 ноября 1938 года.
Не смотря на успешное решение задач, связанных с пересечением транспортных потоков в начале 20 века, клеверный лист не является особо удачным решением при высоких поворачивающих интенсивностях. На правых полосах внутри развязки образуются конфликтные точки переплетения потоков, которые провоцируют аварийные ситуации и уменьшают пропускную способность левоповоротних съездов. Для решения этой проблемы были придуманы многочисленные решения по улучшению клеверного листа.
Серьезные проблемы со строительством высокоскоростных магистралей появились при увеличении уровня автомобилизации. В США это 1940-ые годы, в Европе — 1960-е годы.
На застроенных территориях предложенные выше решения не являлись оптимальными. «Креативные» предложения по этому вопросу появлялись, прежде всего, в США. Однако их реализация требовала огромных площадей.
Пересечение в Нью-Йорке, построенное в 1939 году, являлось уникальным во всем мире из-за своего размера.
Первая четырехуровневая транспортная развязка в мире была введена в эксплуатацию между 1949 и 1952 годом в Лос-Анжелесе (США). С ежедневными интенсивностями почти в 500.000 автомобилей она относится к трем наиболее загруженным пересечениям мира.
В настоящее время вопросы проектирования транспортных развязок охватывают намного больше факторов влияющих на движение. Подробнее об этом можно прочитать в серии статей .
Алматы - один из крупнейших мегаполисов Казахстана. Естественно, что он, как и другие крупные города развитых стран, сталкивается с необходимостью решать проблему дорожных развязок. Сегодня при проектировании автомобильных дорог предпочтение отдают современным технологиям и методам производства изысканий, основанным, прежде всего, на использовании высокопроизводительных методов сбора информации о местности: использованию ГИС - технологий при изысканиях автомобильных дорог и сооружений на них, методам наземной и аэрокосмической цифровой фотограмметрии, системам спутниковой навигации « GPS », методам электронной тахеометрии, наземного лазерного сканирования местности и геофизическим методам инженерно - геологических изысканий. Транспортная развязка -- комплекс дорожных сооружений (мостов, туннелей, дорог), предназначенный для минимизации пересечений транспортных потоков и, как следствие, для увеличения пропускной способности дорог. Преимущественно под транспортными развязками понимаются транспортные пересечения в разных уровнях, но термин используется и для специальных случаев транспортных пересечений в одном уровне. На сегодняшний день при строительстве используются новейшие современные технологии при строительстве автотранспортных развязок для улучшения качества и безопасности развязок.
В нашем городе чаще используют такие приборы как Leica TC 407 производство Швейцария, а так же они выпускаю разные электронные рулетки и системы GPS.
Так же при строительстве развязок используются новейшие программы ГИС, такие как Credo mix и AutoCAD. Эти программы специально предназначены для решения задач при строительстве разных видов и сложностей.
Виды автомобильных развязок
Транспортные развязки на пересечениях и примыканиях автомобильных дорог в разных уровнях являются сложнейшими узлами автомобильных дорог с точки зрения проектирования плана соединительных рамп, продольного и поперечных профилей, вертикальной планировки, организации поверхностного водоотвода. Развязки в разных уровнях, устраиваемые прежде всего на автомобильных дорогах высоких категорий, призваны для исключения пересечения транспортных потоков разных направлений в одном уровне с соответствующим увеличением пропускной способности дорог, скоростей движения, уровней удобства и безопасности движения. На примере сложной транспортной развязки, представленной на рисунке 1, показаны основные их элементы: пересекающиеся автомагистрали, лево-поворотные, правоповоротные съезды, директивные лево-поворотные съезды, путепроводы.
Тип и принципиальные схемы транспортных развязок движения определяются множеством факторов: категориями пересекающихся дорог, перспективной интенсивностью транспортных потоков по направлениям; рельефом и ситуационными особенностями местности в районе пересечения или примыкания и т. д. Из всего многообразия разработанных схем транспортных развязок на пересечениях и примыканиях автомобильных дорог на рисунке 2 представлены некоторые из них, находящие применение в практике транспортного строительства.
Рисунок 1. Схема сложной транспортной развязки в разных уровнях:
1 - пересекающие автомагистрали; 2 - левоповоротные съезды;
3 -правоповоротные съезды; 4 - директивные лево поворотные съезды; 5 - путепроводы
Со стороны действующих строительных норм и правил проектирования к развязкам движения предъявляют следующие требования:
Схемы развязки движения в разных уровнях на дорогах I - II категорий не должны допускать пересечений лево-поворотного движения с транспортными потоками основных направлений;
Пересечения и примыкания на дорогах I - II категорий предусматривают не чаще, чем через 5 км, а на дорогах III категории - не чаще, чем через 2 км;
Выезды с дорог I - III категорий и въезды на них осуществляют с устройством переходно-скоростных полос;
Рисунок 2 - Схемы развязок движения на пересечениях и примыканиях автомобильных дорог разных уровнях:
а- развязка «клеверный лист»; б, в, г, д - комбинированные клеверообразные развязки с директивными левоповоротными съездами; е - развязка «обжатый клеверный лист»; ж - развязка «обжатый не полный клеверный лист»; з - ромбовидное пересечение; и - Примыкающие с директивными левоповоротными съездами; л - Примыкающие по типу «трубы»; м - Примыкающие со смежными левоповоротными петлями
На участках ответвлений и примыканий съездов развязок движения используют особые типы переходных кривых, характеризуемых параболическим либо S-образным законами изменения кривизны и наилучшим образом отвечающих условиям движения по ним автомобилей с переменными скоростями. Ширину проезжей части на всем протяжении левоповоротных съездов принимают равной 5,5 м, а на правоповоротных съездах - 5,0 м.
Ширина обочин с внутренней стороны закруглений на съездах должна быть не менее 1,5 м, а с внешней стороны - 3,0 м. Продольные уклоны на съездах развязок движения в разных уровнях не должны быть более 40.
Один из видов сложных транспортных развязок это клеверообразная. В конце 1960-х за рубежом клеверообразные накопительные развязки стали преобладать перед классическими клеверообразными. При такой конструкции развязки, съезды стали длиннее, соответственно увеличился радиус поворота, что позволяет повысить скорость передвижения по ней. В некоторых случаях для удлинения коротких петлевых съездов используют третий уровень развязки.
Преимущества этой развязки в том что дешевая по сравнению с другими видами развязки и используется только 2 уровня для 2-х шоссе, выезд расположен перед въездом, количественно снижается необходимость перестроения потоков перед выездами с шоссе. Высокая пропускная способность развязки.
Недостатки развязки в том что необходимо преобладание одного из потоков над другим. Если потоки сравниваются, то становится невозможным движение общественного транспорта через светофорную зону, при росте потока может закупориться и тоннель, необходимо большее расстояние перед следующим перекрёстком.
Рисунок 3. Схема клеверообразной развязки
Другая альтернатива четырехуровневой накопительной развязки - это турбинная развязка (также ее называют «Вирпул», в переводе - "завихрение"). Обычно, турбинной развязке требуется меньше (обычно два или три) уровня, съезды развязки по спирали сходятся к её центру. Особенностью развязки являются съезды с большим радиусом поворота, позволяющие повысить пропускную способность развязки в целом.
Преимущества этой высокая пропускная способность и выезд расположен перед въездом, так же снижается необходимость перестроения потоков перед выездами с шоссе.
Недостатки заключаются в том что требует много места для строительства, требует сооружения 11 мостов, резкие перепады высот на эстакадах съездов.
Рисунок 4. Схема развязки
Рисунок 5 - Развязка в натуре (аэрофотоснимок)
Светофорная развязка образуется путём пересечения под произвольным углом (обычно прямым) двух и более дорог. Термин «развязка» употребляют только при сложном светофорном цикле, наличии других дорог для поворотного движения или запрете следования в одном из направлений.
Преимущества:
2. Возможность выделить отдельный цикл для пешеходов.
Недостатки
1. Проблема левого поворота при интенсивном движении на одной из дорог;
2. При интенсивном движении время ожидания зелёного может достигать 10 минут;
3. При большом трафике есть большой риск возникновения дорожных «пробок».
Светофорная с карманом для разворота и левого поворота устраивается в случаях, когда на одной из улиц уже есть разделение потоков.
Преимущества:
1. Простота светофорных циклов;
2. Используется имеющееся место на старом перекрёстке.
Недостатки:
1. Перегруз дороги, на которой устроены «карманы», может создать «пробки»;
2. При левом повороте (а иногда и при развороте) необходимо стоять на минимум двух «красных» (для решения этой проблемы обычно разрешают правый поворот на красный);
3. Ухудшается положение для пешеходов за счёт сокращения цикла или ликвидации фактически бессветофорного перехода. Такую развязку часто строят вместе с подземным переходом;
4. Необходимо убирать помехи для видимости пешеходов, либо создаётся опасность правого поворота.
Круговой перекрёсток в действии основан на том, что вместо перекрёстка строится круг, на который можно въезжать и съезжать в любом месте.
Преимущества:
1. Количество светофорных циклов снижается до минимальных двух (на пешеходный переход и проезд машин), иногда светофоры упраздняются вообще;
2. Нет проблемы левого поворота (при правостороннем движении);
3. Возможно ответвление и более четырёх дорог;
Недостатки:
1. Не может дать приоритет какой-либо (главной) дороге; применяется, как правило, на дорогах сходной загруженности;
2. Высокая аварийная опасность;
3. Необходимость чётко учитывать потоки пешеходов;
4. Требуется много лишнего места;
5. Пропускная способность ограничена длиной окружности;
6. Не более 3 полос движения.
Нетипичные решения. К-элемент. Одна из дорог обязательно состоит из трёх сегментов, два из которых представляют собой дороги для движения каждый в свою сторону, а третий -- выделенную полосу, при этом на перекрёстке центральная полоса «меняется» с одной боковой. Также есть частные случаи ухода выделенной полосы на второстепенную дорогу с выделением бульвара
Преимущества:
1. Выделенный цикл для ОТ совмещён с левым поворотом из двух полос;
2. Левый поворот проходит с оттянутым разворотом далее через центральную полосу.
Недостатки:
Необходимо учитывать строение окрестных улиц.
Виды развязок для пересечения шоссе и второстепенной дороги Parclo (Неполного развёртывания). Пример «полуромашки» или частичная клеверообразная.
Преимущества:
1. Больше скорость, чем на типичной клеверообразной за счёт более длинных полос;
2. Дешевле за счёт строительства меньшей длины мостов;
3. Задействованы все направления;
4. Часто проектируется именно под преобладание левого поворота.
Недостатки:
1. Выделяется только часть полос для съезда/выезда. Выделить все полосы невозможно;
2. Разворот с второстепенной дороги невозможен в принципе.
Светофорно-туннельная. На главной дороге для движения прямо строится туннель (или эстакада), для остальных сохраняется светофорное движение
Преимущества
2. Практически нет препятствий для движения общественного транспорта;
3. Зачастую можно сделать верхнюю зону преимущественно пешеходной;
Недостатки:
1. Необходимо преобладание одного из потоков над другим. Если потоки сравниваются, то становится невозможным движение общественного транспорта через светофорную зону, при росте потока может закупориться и тоннель;
2. Необходимо большее расстояние перед следующим перекрёстком по сравнению со светофорной;
Ромбовидная развязка с изменением сторонности. Ромбовидная развязка с изменением сторонности -- Diverging diamond interchange.
Один из построенных вариантов в США.
На главной дороге для движения прямо строится туннель (или эстакада), для второй сохраняется светофорное движение. Причем на второстепенной дороге меняется сторонность движения в пределах развязки.
Преимущества:
1. Позволяет выделить преобладающий поток без ущерба для второстепенной дороги;
2. Две фазы для светофоров вместо трех в классической ромбовидной развязке;
3. По сравнению с классическим вариантом робмовидной развязки большая пропускная способность;
4. Увеличена безопасность движения за счет снижения скорости движения по второстепенной дороге и меньшему количеству конфликтных точек;
5. Есть возможность разворота для главной дороги.
Недостатки:
1. Непривычная организация дорожного движения может сильно путать водителей. Необходима хорошо видная разметка.
2. Не может работать без светофорного регулирования.
Кольцевая с выделением прямого направления.
Развязка отличается от кругового перекрестка тем, что прямое направление на главной дороге выделено с помощью туннеля или эстакады, для левых поворотов и разворотов используется кольцевое движение. Такие развязки часто строятся на основе круговых перекрестков выделением главной дороги -- такое решение часто применяют на площадях.
По сравнению с обычной кольцевой такая развязка позволяет организовать бессветофорное движение на прямом направлении.
