22 - 07 - 2017
SOFiSTiK – универсальный программный комплекс, использующий метод конечно-элементного анализа
Сбор нагрузок и расчет по грунту фундаментов опор автодорожных, железнодорожных и пешеходных мостов
ООО Малое инновационное предприятие Технопарк МАДИ

Определение проезжаемости городских пересечений крупногабаритными автомобилями на основе теории риска

Д.А. Торчинский

При движении по сложившейся улично-дорожной сети крупногабаритного транспорта (панелевозы, лесовозы, еврофуры с прицепами и т.п.) возникает вероятность невписывания этих транспортных средств в заданные пределы дороги. В частности, для таких транспортных средств затруднены повороты (особенно при узкой ширине дороги), развороты и съезды, когда возможен занос борта или прицепа автомобиля.

Расчёты будут проводиться на основе теории риска, где под риском будем понимать вероятность невписываемости того или иного габарита автомобиля в пределы поворота. В ходе работы будет производиться сравнение фактических параметров поворота с недопустимыми параметрами, при которых риск невписываемости габарита автомобиля будет равен 50%.

Под фактическими параметрами (А) будем подразумевать расстояния от бортов автомобиля до застройки улицы справа и слева. Для расчётов выберем две точки, движущиеся с максимальным и минимальным радиусами. Покажем общую схему движения автомобиля на пересечении (рис. 1).

 

20060001-132-137-p1

Рис. 1. Схема траектории движения основных точек автомобиля на повороте

Начало поворота автомобиль начинает на расстоянии L его основной точки О от пересекаемой улицы. Основная точка 0 движется по дуге окружности 00’ радиусом R0 и вершиной закругления в точке С. Точка 1, лежащая на внутреннем борте автомобиля, движется с самым малым радиусом (из всех точек автомобиля) R1 по дуге окружности 11’. При этом внутренний борт перед началом поворота лежит на некотором расстоянии от края застройки пересекающей улицы. Это расстояние примем за фактический параметр движения внутреннего борта и будем обозначать как Lф1. Аналогично, при движении точки 2 в пределах пересекаемой улицы она проходит от края проезжей части на некотором расстоянии Lф2, которое будем считать фактическим параметром движения наружного борта. Из рис. 1 радиусы поворота точек 1 и 2 находим по формулам:

20060001-132-137-f1-2

где R0 – радиус поворота основной точки 0, м; Вавт – габаритная ширина автомобиля, м; L0 – база автомобиля, м; Сп – передний свес автомобиля.

Под минимальными параметрами поворота будем подразумевать такие параметры, при которых 50% проезжающих автомобилей своим правым или левым (или обоими) бортами, заедут за границы застройки улицы. Минимальные параметры движения внутреннего борта покажем на рис. 2.

 

20060001-132-137-p2

Рис. 2. Схема прохождения поворота с минимальными параметрами для внутреннего борта

Точка 1 при движении по дуге 11’, в точке 1’ единожды пересекает границы проезжей части. Поэтому расстояние, на котором находилась точка 1 от края проезжей части в момент начала этого поворота, будет минимальным параметром внутреннего борта, Lmin1, при котором риск невписываемости внутреннего борта автомобиля равен 50%. Lmin1 находим геометрически из рис.2 по имеющемуся расстоянию от точки 1 до границ застройки улицы (L) и радиусу поворота этой точки R1:

20060001-132-137-f3

Для нахождения среднеквадратического отклонения параметра Lmin1, продифференцируем уравнение (4) по радиусу:

20060001-132-137-f4

где ?R1 – среднеквадратическое отклонение радиуса поворота точки 1, подразумевающее, что поворот с одним и тем же радиусом R1 произвести невозможно. Это связано прежде всего с несовершенством автомобиля (состояние узлов и деталей), а также с психофизиологическим состоянием водителя. Значение разброса параметра R1 определяется экспериментально (например, по методу определения радиусов кривой по трём ординатам [1]). По определённым ?R1 и R1 определим коэффициент вариации радиуса R1:

20060001-132-137-f5

Расстоянием Lф1, характеризующим фактическое положение внутреннего борта автомобиля, мы задались в начале расчёта (рис. 1). Его среднее квадратическое отклонение находим по аналогии нахождения среднего квадратического отклонения радиуса.

Тогда риск невписываемости внутреннего борта автомобиля находится по формуле:

20060001-132-137-f6

Движение наружного борта характеризуется движением точки 2, движущейся по дуге 22’, с самым большим радиусом R2 из всех точек автомобиля (рис. 3).

Поворот осуществляется под некоторым углом ?. Для расчётов будем пользоваться суммарным углом  ?2, равным сумме угла поворота ? и угла ?0 между радиусами точек 2 и 0, который определяется по формуле

20060001-132-137-f7

Из треугольника CGF по известным CG (расстояние от вершины закругления до края границы улицы) и FG (база автомобиля) определяем FС и угол ?’. Из треугольника DCF, где угол EDC является прямым, по известным СА и углу DCF (?2–?’) определяем отрезок DC .

Из треугольника 2’DE, где угол 2’DE прямой, 2’D=R2–DC и угол D2’E = (90°–?2) находим расстояние 2’E, которое и является фактическим параметром движения наружного борта автомобиля:

20060001-132-137-f8

Для определения среднего квадратического отклонения продифференцируем Lф2 по радиусу и углу:

20060001-132-137-f9

 

20060001-132-137-p3

Рис. 3. Схема движения наружного борта автомобиля при прохождении поворота

Здесь ?R2 и ??2 указывают на то, что поворот невозможно будет произвести многократно с одними и теми же параметрами. Определяются они произведением определенного количества повторов поворота и статистической обработкой результатов этих поворотов (по аналогии определения ?R1).

Из рис. 3 видно, что поворот, при котором риск невписываемости будет равен 50%, будет при Lф2 равным ВП.Ч.2, когда наружный борт автомобиля упрётся в пределы улицы:

20060001-132-137-f10

Среднеквадратическое отклонение величины ширины определяется по методам, предложенным проф. В.В. Столяровым [1], путём статистической обработки замеров ширины на некотором участке перекрёстка.

Очевидно, что движение будет безопасным при Lф2<<ВП.Ч.2, отсюда риск невписываемости наружного борта автомобиля при повороте будет определяться по формуле

20060001-132-137-f11

Подобная схема определения проезжаемости городских пересечений может использоваться как при определении наиболее оптимальных схем движения, так и при проектировании самих пересечений, поворотов и съездов, причём в последнем случае движение автомобиля будет рассматриваться не в пределах красных линий улиц, а в границах их проезжих частей.

Литература

1. Столяров В.В. Проектирование автомобильных дорог с учётом теории риска: в 2 ч. / В.В. Столяров. – Саратов, СГТУ, 1994. – Ч. 1. 184 с.; – Ч. 2. 232 с.

2. Закин Я.Х. Методы анализа манёвренных свойств автопоездов / Я.Х. Закин. – М.: Автотрансиздат, 1961.

3. Закин Я.Х. Геометрические параметры сооружений автомобильного транспорта при использовании автопоездов / Я.Х. Закин. – М.: Автотрансиздат, 1963.

4. Закин Я.Х. Прикладная теории движения автопоездов / Я.Х. Закин. – М.: Транспорт, 1967.

5. Закин Я.Х. Манёвренность автомобиля и автопоезда / Я.Х. Закин. – М.: Транспорт, 1986.-136с.

6. Закин Я.Х. Ширина проездов при движении автопоездов / Я.Х. Закин. – М.: Транспорт, 1968. – 80 с.

7. Закин Я.Х. Автомобильный поезд и безопасность движения / Я.Х. Закин, Т.К. Кадиршаев, Г.В. Невокшенов. – М.: Транспорт, 1991. – 126 с.

8. Клинковштейн В.И. Организация дорожного движения / В.И. Клинковштейн. – М.: Транспорт, 1982. – 240 с.

Новости ФОРУМА
 
 

 

Транспортные сооружения - научный журнал

Кафедра Транспортное строительство СГТУ

Блог о расчeтах мостов Портал мостостроителя

Ingener.kz: Всё для инженеров

СК Стройкомплекс-5