Пособие Методы обеспечения пассивной безопасности автомобильных дорог (пособие)
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
П АССИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
АВТОМОБИЛЬНЫХ дорог
В пособии рассматриваются роль и место пассивной безопасности в системе мер по организации дорожного движения , обобщается отечественный и зарубежный опыт применения различных типов дорожных ограждений на основе анализа статистики дорожно - транспортных происшествий , связанных с опрокидываниями и выходом автомобилей за пределы земляного полотна , а также с наездами на элементы дорожной обстановки .
В разработке пособия приняли участие В . Я . Буйленко , С . Г . Бородина , Н . Н . Чуклинов ( ВНИИБД МВД СССР ), В . П . Залуга ( МАДИ ), В . А . Астров , Б . М . Елисеев ( Союздорнии ).
ВВЕДЕНИЕ
Перед сотрудниками Государственной автомобильной инспекции и работниками дорожно - эксплуатационных организаций стоят сложные задачи по качественному совершенствованию автомобильных дорог . Несмотря на значительный объем работ по строительству и реконструкции дорожной сети страны , еще не созданы необходимые условия для быстрой и бесперебойной работы автомобильного транспорта . Особую актуальность приобретает разработка специальных методов и средств , обеспечивающих уменьшение вредных последствий дорожно - транспортных происшествий .
Статистические данные свидетельствуют , что опрокидывание транспортных средств , их выезд за пределы земляного полотна , столкновение с элементами обстановки и сооружений , расположенных на полосе отвода дороги и придорожного пространства , составляют четвертую часть дорожно - транспортных происшествий .
Отсутствие энергоемких конструкций дорожных сооружений , ударобезопасных элементов стоек дорожных знаков , неправильная установка опор освещения , связи и линий электропередач , массивность конструкций опор путепроводов , как правило , способствуют увеличению тяжести последствий наездов транспортных средств . Отчасти это объясняется тем , что пока не разработаны нормативные документы и достаточно четкие и обоснованные рекомендации по конструированию элементов дорожной обстановки и их установке .
В пособии приведены основные методы снижения тяжести последствий дорожно - транспортных происшествий . Значительная часть работы посвящена систематизации накопленного в СССР и за рубежом опыта научных исследований и опытно - конструкторских разработок в этой области .
1. МЕСТО ПАССИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В СИСТЕМЕ МЕР ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ ДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ
1.1. НАРОДНОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАССИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
Непрерывный рост автомобильного парка СССР , повышение интенсивности и скорости движения транспортных средств постоянно увеличивают вероятность возникновения дорожно - транспортных происшествий . Это требует разработки и осуществления эффективных мер по предупреждению ДТП и снижению числа погибших и раненых в них .
В решении проблемы обеспечения безопасности дорожного движения существует два основных направления ( рис . 1):
разработка и внедрение методов и средств , предупреждающих возникновение дорожно - транспортных происшествий ;
создание конструктивных элементов автомобиля и установка специального оборудования на дороге , снижающих тяжесть последствий ДТП .
По аналогии с терминологией , применяемой в автомобильной промышленности , данные комплексные направления именуются системами активной и пассивной безопасности ( табл . 1).
Практически до 60- х гг . при организации дорожного движения преимущественно использовались методы , связанные с первым направлением .
Рис . 1 . Основные направления обеспечения активной и пассивной безопасности дорожного движения
Таблица 1
Нормативное обеспечение требований активной и пассивной безопасности комплекса « А - В - Д »
Элементы активной безопасности |
Нормативные документы и формы контроля , определяющие основные требования |
Элементы пассивной безопасности |
Нормативные документы и формы контроля , определяющие основные требования |
1 |
2 |
3 |
4 |
АВТОМОБИЛЬ ( легковой ) |
|||
Весовые параметры и габариты |
ГОСТ 9314-59 |
Безопасность конструкции рулевого управления |
ОСТ 37.001.002-70 |
Тормозные свойства автомобильного подвижного состава |
ГОСТ 22895-77 |
Запирающие механизмы дверей и конструкция их навески |
ОСТ 37.001.032-72 |
ОСТ 37.001.033-72 |
|||
Шины |
ГОСТ 4754 -74 |
Наружные детали |
ГОСТ 1902-74 |
Приборы наружного освещения |
ГОСТ 8769-75 |
Внутреннее оборудование транспортных средств ( интерьер , стекла , панели приборов , противосолнечные козырьки , рычаги , рукоятки , конструкция рулевой колонки , сиденья и т . д .) |
ОСТ 37.001.013-70 |
Рабочее место водителя |
ГОСТ 12.2.023-76 |
ГОСТ 3544 -73 и др . |
|
Органы управления |
ОСТ 37.001.017-70 |
|
|
ВОДИТЕЛЬ |
|||
Медицинские требования |
Специальные требования Минздрава СССР |
Режим труда |
Частичный отраслевой контроль |
Знание и соблюдение Правил дорожного движения |
Сдача экзаменов , контроль ГАИ |
Своевременная медицинская помощь |
Оказание первой медицинской помощи , специализация лечебных учреждений |
ДОРОГА |
|||
Рациональное сочетание элементов плана и продольного профиля |
СНиП II - Д .5-72 |
Ограждения |
ВСН 24-75 ( частично ) |
СНиП II .60-75 |
Опоры дорожных знаков |
ВСН 25-76 ( частично ) |
|
ВСН 103-74 |
|
СНиП II - Д .5-72 ( частично ) |
|
Назначение параметров геометрических элементов |
СНиП II - Д .5-72 |
Колонки светофоров |
|
СНиП II .60-75 |
Опоры освещения |
||
ВСН 103-74 |
|
||
Обеспечение средствами регулирования движения |
ГОСТ 10807-78 |
Конструкция водоотводных сооружений |
При назначении конструкции и параметров размещения требования безопасности движения не учитываются |
ГОСТ 23457 -79 |
|||
Разметка проезжей части |
ГОСТ 10807-78 |
Другие элементы придорожной обстановки |
|
ГОСТ 23457 -79 |
Безопасность движения на автомобильных дорогах обусловлена уровнем подготовки и мастерства водителей , техническим состоянием автомобилей , степенью насыщенности дорог средствами регулирования , эксплуатационным состоянием дорожной сети и т . д . В свою очередь каждый из этих факторов находится в прямой зависимости от экономических возможностей государства , уровня развития отраслей промышленности , согласованности организационно - технических направлений деятельности различных ведомств , имеющих отношение к процессу дорожного движения . Вот почему в СССР и многих зарубежных странах до настоящего времени стандартизация требований к элементам дорожной сети , конструкции транспортных средств и участию человека в процессе дорожного движения происходила в основном за счет совершенствования системы активной безопасности .
Ныне в нашей стране протяженность автомобильных дорог с твердым покрытием составляет около 540 тыс . км , причем значительная их часть построена по устаревшим техническим нормативам и требует реконструкции . В таких условиях наиболее эффективно применение менее капиталоемких методов и средств активной безопасности , а также резкое повышение пассивной безопасности дорог .
Сущность пассивной безопасности улиц и автомобильных дорог состоит в снижении тяжести последствий дорожно - транспортных происшествий путем изменения траектории движения транспортного средства , внезапно потерявшего управление , и удержания его в определенном пространстве , в уменьшении нагрузок при ударе о дорожные сооружения , а также в использовании защитных устройств для исключения конфликтных ситуаций между транспортными и пешеходными потоками .
В последние годы широкое распространение получили различные механические устройства , которые за счет деформации превращают кинетическую энергию автомобиля в тепловую или потенциальную . Оптимальный вариант такого устройства обеспечивает постепенный переход энергии из одного вида в другой и препятствует возникновению пластических деформаций конструкции транспортных средств и самого сооружения . Однако их сложность и высокая стоимость обусловливают применение устройств , допускающих появление остаточных деформаций .
Опасными « препятствиями » на дорогах являются опоры дорожных знаков , линий связи и электропередач , монолитные конструкции мостов , путепроводов , а также другие массивные элементы . Для обеспечения пассивной безопасности необходимо удалить их от проезжей части , либо заменить конструкцию , или принять меры по их защите .
Непосредственно связаны с пассивной безопасностью дорог также виды дорожно - транспортных происшествий , как опрокидывания транспортных средств и наезды на различные препятствия . Для них характерна довольно высокая тяжесть последствий ( табл . 2).
Таблица 2
Тяжесть последствий ДТП в зависимости от их вида , по годам
Вид ДТП |
1974 |
1976 |
1978 |
Число погибших на 100 ДТП данного вида , % |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
Столкновение |
16,3 |
16,0 |
17,3 |
Опрокидывание |
22,5 |
21,5 |
22,2 |
Наезд на препятствие |
17,2 |
16,5 |
16,9 |
Наезд на пешехода |
18,2 |
18,4 |
18,9 |
Наезд на велосипедиста |
19,2 |
19,4 |
20,4 |
Наезд на стоящее транспортное средство |
19,6 |
17,4 |
17,5 |
Наезд на гужевой транспорт |
20,4 |
22,5 |
21,0 |
Наезд на животных |
6,5 |
7,0 |
7,7 |
Падение пассажиров |
28,7 |
28,8 |
29,6 |
Прочие происшествия |
24,0 |
21,1 |
22,6 |
По статистическим данным , ежегодно на долю опрокидываний и наездов на препятствие приходится около 23 - 25 % ДТП , причем более 80 % автомобилей , мотоциклов , тракторов и другой самоходной техники , участвовавшей в происшествии , выехали за пределы проезжей части и земляного полотна дороги . В каждом 4 - 5- м опрокидывании и в каждом 6- м наезде имеются погибшие , и практически во всех происшествиях зафиксированы раненые водители и пассажиры ( табл . 3).
Таблица 3
Тяжесть последствий при опрокидываниях и наездах на препятствия , по годам
Вид ДТП |
1974 |
1976 |
1978 |
число погибших / раненых на 100 ДТП данного вида , % |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
Опрокидывание |
22,5 98,4 |
21,5 96,0 |
22,2 94,8 |
Наезд на препятствие |
17,2 101,6 |
16,5 100,3 |
16,9 96,0 |
Опрокидывание и наезд на препятствие |
21,4 99,0 |
20,2 97,0 |
21,06 95,1 |
Около 66 % опрокидываний приходится на автомобильные дороги , из них свыше одной трети - на дороги ведомственного и внутрихозяйственного значения . Наибольший процент таких происшествий зафиксирован на дорогах общегосударственного и республиканского значения . В городах и других населенных пунктах общее количество опрокидываний составляет 29 - 30 %, причем половина из них происходит в сельской местности .
Наезды на препятствия (60 %) совершаются в основном в населенных пунктах , причем в республиканских , краевых и областных центрах это количество в 1,5 раза больше , чем в других городах и населенных пунктах . На автомобильных дорогах происходит около 40 % наездов на препятствия , половина из них - на дорогах ведомственного и внутрихозяйственного значения .
1.2. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ ТЯЖЕСТИ ПОСЛЕДСТВИЙ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНЫХ ПРОИСШЕСТВИЙ
1.2.1 . Нормирование требований к элементам дорожной обстановки, связанных с пассивной безопасностью дорог
Основное направление в обеспечении пассивной безопасности автомобильных дорог связано , как правило , с выбором и установкой различных типов ограждающих устройств , стоек дорожных зна ков и опор наружного освещения , которые благодаря прогибу или упругой деформации конструкции позволяют изменять траекторию движения наехавших на них автомобилей , поглощать кинетическую энергию удара или уменьшать до минимума сам удар .
В связи с возникшими требованиями к снижению тяжести последствий наездов транспортных средств на предметы дорожной обстановки и придорожного пространства в некоторых зарубежных странах обобщен накопленный опыт и разработаны нормативные документы в этой области . В частности , в Испании действуют « Нормы применения барьеров безопасности »; в Швеции - « Транспортные магистрали на внегородских участках Ао 110:1»; в Нидерландах - « Временная инструкция по установке ограждений »; в ФРГ - требования к установке ограждений изложены в технических условиях на проектирование дорог ( RAL ); в США - в « Руководстве по обеспечению безопасности дорожного движения » ( Handbook of Highway safety design and operating practics US Department of Transportation Federal Highway Administration ).
В СССР основные требования к обеспечению пассивной безопасности автомобильных дорог сосредоточены в Строительных нормах и правилах на проектирование и реконструкцию автомобильных дорог ( СНиП II - Д .5-72), Технических правилах ремонта и содержания автомобильных дорог ( для РСФСР - ВСН 24-75), Указаниях по организации и обеспечению безопасности движения на автомобильных дорогах ( для РСФСР - ВСН 25-76), Государственном стандарте « Технические средства организации дорожного движения . Правила применения » ( ГОСТ 23457 -79), рекомендациях минавтодоров и минжилкомхозов и ведомств по распространению и внедрению передового опыта , типовых проектах , разрабатываемых головными проектными институтами .
Наиболее широко распространены дорожные ограждения , которые по принципу работы и степени деформативности могут быть отнесены к следующим основным классам : жесткие , полужесткие , эластичные и полуэластичные .
1.2.2 . Жесткие дорожные ограждения
Класс жестких ограждений представлен преимущественно сборными и монолитными бетонными и железобетонными конструкциями ( бордюрные камни , парапеты и т . д .).
Бордюрные камни подразделяются на два типа :
бордюры высотой от 15 до 30 см с достаточно крутой лицевой кромкой , которые удерживают автомобиль на проезжей части ;
бордюры высотой не более 15 см с гладкой закругленной или скошенной лицевой кромкой , допускающие переезд автомобиля .
Бордюр , имеющий ограниченную высоту , не всегда может изменить траекторию движения автомобиля . Если его верхняя грань ниже центра массы наехавшего транспортного средства , то при определенных условиях возникает опрокидывающий момент . С другой стороны , в том случае , если бордюр значительно изменяет траекторию , повреждения автомобиля от наезда на него значительно меньше , чем при столкновениях с другими видами ограждений .
Результаты проведенных в середине 50- х гг . исследований эффективности применения бордюров различного типа показали , что для удержания транспортного средства на проезжей части следует использовать бордюры высотой не менее 25 см , с уступом в верхней части у гладкой поверхности ( рис . 2, а ). По мнению специалистов , данными бордюрами можно оборудовать участки дорог , проложенные через населенные пункты , где разрешенная скорость движения 50 - 60 км / ч . На внегородских автомобильных дорогах хорошо зарекомендовали себя бордюры конструкции « Trief » ( рис . 2, б ).
Рис . 2 . Бордюры различных конструкций :
а - испытываемые типы ; б - « Trief »
В США в последние годы испытаны различные типы жестких бетонных ограждений . Наилучшими признаны конструкции « New Gersy » и « General motors » ( рис . 3, а ). Высота ограждения составляет 81,2 см , ширина основания - 51 - 76 см , наклон нижней грани - до 55 ° . Поверхность имеет форму параболической кривой , спрофилированной таким образом , чтобы кузов автомобиля не мог коснуться ограждения при наезде под небольшим углом . Ширина и толщина конструкции рассчитаны из условия противодействия разрушению кузовом автомобиля и предотвращения опрокидывания ограждения .
При угле наезда до 10 ° изменение направления движения достигается воздействием ограждения на колеса транспортного средства . Поглощение энергии происходит за счет сжатия подвески автомобиля ( а не деформации кузова ). При углах наезда до 25 ° и скорости движения легкового автомобиля около 100 км / ч ограждение изменяет направление движения , но возможно значительное повреждение кузова .
Ограждения данного типа могут использоваться в качестве опорной части столбов наружного освещения , дорожных знаков , информационных щитов , противотуманных и противоослепляющих экранов , а также при ремонтно - строительных работах .
Рис . 3 . Конструкции дорожных ограждений :
а - жесткого типа New Gersy и его модификации ; б , в - парапетного типа со специальным профилем боковой поверхности ; г - из железобетонных балок на железобетонных стойках ; д , е - из стальных балок волнообразного профиля на деревянных или стальных стойках ; ж - тросовые на железобетонных или деревянных стойках
В СССР наиболее широко применяются бетонные и железобетонные парапеты и железобетонные балочные ограждения ( рис . 3, б , в , г ), имеющие прямоугольное сечение . Монолитные бетонные и железобетонные конструкции устанавливаются в основном на горных дорогах и разделительной полосе . Они обеспечивают отклонение траектории движения наехавших автомобилей при существенной деформации кузова .
Балочные конструкции из железобетона используются на участках , где допускаются лишь незначительные прогибы.
1.2.3 . Полужесткие, эластичные и полуэластичные дорожные ограждения
Решающую роль в снижении тяжести последствий дорожно - транспортных происшествий играют полужесткие , эластичные и полуэластичные ограждения .
Данные исследований , проведенных в некоторых странах , показали , что наиболее эффективны металлические ограждения , которые равномерно распределяют ударную нагрузку на опоры и благодаря гибкости снижают отрицательное ускорение . Особенно часто используются конструкции полужесткого типа , состоящие из стальных или деревянных стоек , на которых закреплена металлическая профильная балка W - образного сечения или балка из прямоугольной трубы ( рис . 3, д , е ).
Типичная разновидность эластичных ограждений - тросовые ( рис . 3, ж ).
В результате натурных испытаний установлено , что конструкции ограждений с прочными балками и стойками с ослабленным сечением и конструкции с жесткими массивными стойками и деформируемыми балками одинаково эффективны .
Во Франции отделом по строительству искусственных сооружений Управления по техническому изучению автомобильных дорог разработаны ограждения с верхней перильной частью , применяемые на мостах и путепроводах при наличии пешеходного движения . Конструкции высотой 0,75 м с тремя горизонтальными балками , закрепленными на стойках , установленных через 2 м , применяются на мостах и путепроводах , где нет пешеходного движения ( рис . 4, а ).
При наличии тротуаров используются ограждения со специальными поручнями ( рис . 4, б ).
Рис . 4 . Конструкции ограждений ( Франция ) на мостах , где пешеходное движение
а - отсутствует ; б - имеется
Национальным объединением исследовательских программ по дорогам США созданы ограждения , которые предотвращают « прорыв » стандартного автомобиля массой 1800 - 2200 кг ; выравнивают траекторию движения наехавшего на ограждение транспортного средства ; контролируют динамический прогиб ; обеспечивают предельные отрицательные ускорения в центре массы автомобиля (5 g - поперечное , 10 g - продольное и общее 12 g , усредненное за любые 200 мкс ); минимально повреждают автомобиль ; легко восстановимы .
В качестве основного конструктивного элемента данного ограждения выступает специальный амортизатор ( рис . 5). По мере увеличения упругой деформации его сопротивление возрастает , а затем удерживается на относительно постоянном уровне из - за пластической деформации . При значительной силе удара дополни тельное сопротивление возникает за счет соприкосновения транспортного средства с задней слегка приподнятой поверхностью плиты . В процессе деформации амортизатор вращается , растет высота конструкции , устраняется возможность опрокидывания .
Рис . 5 . Специальный амортизатор , предотвращающий опрокидывание и « прорыв » автомобиля
Руководство по обеспечению безопасности движения на дорогах ( США ) предусматривает использование на автомобильных дорогах пяти общих типов металлических полужестких ограждений , пяти типов ограждений для размещения на разделительной полосе и четырех - для установки на мостах и путепроводах .
В настоящее время в СССР , Англии , Италии , Франции , США и других странах осуществляется большая программа исследований в целях совершенствования конструкции полужестких ограждающих устройств путем различных комбинаций вертикальных и горизонтальных элементов и способов их крепления , применения специальных пружин , пуассонов , промежуточных легко деформируемых элементов ( рис . 6).
Испытания подтвердили целесообразность применения следующих конструкций :
ограждение с балкой коробчатого сечения ( трубы прямоугольного сечения 20 ´ 15 ´ 0,63 см прикреплены к стальным стойкам из двух двутавровых профилей 7,6 ´ 6,0 см , установленным через 1,9 м . Верхняя грань балки расположена на высоте 68,5 см );
ограждение для разделительной полосы . Высота 68,5 см , стальные балки прикреплены к деревянным стойкам через вставки длиной 23 см , жесткость планок увеличена при помощи диафрагм . Стойки установлены через 3,2 м . Данная конструкция эффективна при наездах под углом 20 ° со скоростью 80 км / ч ;
ограждение из стальных балок , прикрепленных к стойкам непосредственно или через консольные конструкции ;
тросовые конструкции из трех нитей диаметром 19 мм , расположенных на высоте 68,5 см с промежутком между ними 7,6 см , расстоянием между стойками 4,9 м . Трос натянут с усилием 13230 Н .
Рис. 6 . Металлические ограждения , устанавливаемые на :
а - разделительных полосах ; б - обочинах дорог ; в - мостах и путепроводах
1.2.4 . Останавливающие ограждения
Для поглощения энергии удара о массивные и жесткие препятствия на автомобильных дорогах созданы специальные типы ограждений . К ним относятся телескопические , инерционные и захватывающие системы .
Наибольшего внимания заслуживает установка энергопоглощающих ограждений на развилках дорог , перед опорами мостов и в местах , где возможен фронтальный наезд автомобиля на них . Они способствуют ослаблению удара ( водитель сохраняет способность управления автомобилем ). При этом среднее отрицательное ускорение не должно превышать 10 - 12 g . Руководством по обеспечению безопасности движения на дорогах рекомендована телескопическая система , которая позволяет остановить автомобиль , движущийся со скоростью 96 км / ч с отрицательным ускорением до 10 g .
Фирмой « Energy Absorption Systems » ( США ) разработаны три типа энергопоглощающих конструкций :
ограждение из емкостей , заполненных водой (« Hi - DRO » );
ограждение из специальных сухих элементов (« Hi - DRY » );
ограждение из цилиндрических емкостей , наполненных песком (« Sand Filled Plastic Gubes » ).
Ограждение « Hi - DRO Cell Cluster » предназначено для защиты сооружений от наезда легковых автомобилей массой 900 - 2000 кг , двигающихся со скоростью около 70 км / ч . Оно состоит из нейлоновых емкостей , пропитанных винилом , которые соединены металлическими креплениями . Емкости заполнены водой . Цилиндрическая форма и относительно небольшой диаметр емкостей позволяют создавать из них комплекты , которые легко приспособить к любым дорожным условиям . Это ограждение имеет довольно низкую стоимость и легко восстанавливается .
Ограждение « Hi - DRY Cell Sandwich » устанавливается на участках дорог , где разрешена скорость движения от 70 до 110 км / ч . Данное устройство обеспечивает поглощение кинетической энергии путем деформации цилиндрического патрона из легкого бетона . Диаметр патрона - 17,5 см . Бронированный кабель, расположенный по спирали в бетоне , проходит через каждый патрон , который защищен от атмосферных воздействий специальным покрытием , предотвращающим также разброс осколков во время удара . При ударе конструкция в целом не разрушается , а повреждаются лишь отдельные патроны , которые легко заменить новыми . Наиболее целесообразно использовать такую конструкцию на дорогах с большой интенсивностью движения и в условиях холодного климата .
Ограждение « Sand Filled Plastic Jubey » состоит из пластмассовых цилиндров , наполненных песком , чувствительность которых к массе и скорости наезжающих автомобилей зависит от объема заполнения . Это устройство имеет хорошие характеристики , но не обеспечивает ( как « Hi - DRO » и « Hi - DRY » ) отклонения траектории движения автомобилей . Стоимость данного барьера ниже стоимости других конструкций , но расходы на содержание и восстановление цилиндров более высоки из - за значительных работ по расчистке выбрасываемого песка .
Ограждение инерционного типа « Fitch » создано из крупных пластиковых цилиндров диаметром 0,9 м и высотой 0,9 м , заполненных песком . Данная система задерживает ав томобиль , двигающийся со скоростью 80 км / ч на расстоянии 9 м ( путь торможения ) с силой торможения от 4 до 6 g .
Ограждение ТТ I ( Техасский транспортный институт ) включает в себя стальные цилиндры емкостью до 200 м3 . Они установлены рядами и соединены болтами или при помощи сварки , в днищах цилиндров просверлены отверстия . Энергия удара расходуется на сплющивание цилиндров . При проведении экспериментов автомобили , двигающиеся со скоростью 96 км / ч , задерживались такими ограждениями с отрицательным ускорением 8 g .
Земляные холмики с боковым уклоном 1:3 - 1:2 обычно насыпаются на разделительной полосе на расстоянии от 30 до 150 м до препятствия в целях защиты путепроводов и других жестких препятствий . Они изменяют траекторию движения автомобилей при сравнительно невысокой скорости движения ( до 48 км / ч ) и небольших углах наезда .
Фирмой « Van Zelen Ayyocialey » предложена конструкция ограждения « Dragent » , аналогичная устройствам захвата самолета на авианосцах .
Для защиты технического персонала на участках скоростных дорог и автомагистралей может применяться специальный трайлер - амортизатор , действие которого основано на принципе сохранения количества движения и рассеивания кинетической энергии посредством трения и пластической деформации стальных барабанов . Трайлер - амортизатор является достаточно простым устройством и может устанавливаться :
за направлением примыкания дорог , на временную стоянку , длительность которой определяется существованием опасности ;
на полосе движения или обочине для защиты персонала , занимающегося эксплуатационными работами ;
при выполнении операций , связанных с организацией движения , например , при нанесении разметки .
1.2.5 . Опоры дорожных знаков и наружного освещения
Дорожные знаки не должны создавать дополнительной опасности при наезде на них транспортных средств .
Для установки дорожных знаков служат железобетонные , металлические и деревянные стойки . Железобетонные стойки переменного сечения были впервые применены при оборудовании Московской кольцевой автомобильной дороги . Общая масса таких знаков колеблется от 200 до 326 кг , расход арматуры составляет от 20 до 25 кг .
Металлические стойки изготавливаются из водо - и газопроводных труб . Средний расход металла на одну стойку - до 22 кг .
Все применяемые в отечественной практике типы стоек дорожных знаков имеют жесткое закрепление в фундаменте и после наезда на них транспортного средства не восстанавливаются . В настоящее время в результате проведенных научно - исследовательских и экспериментальных работ разработаны конструкции опор , характеризующиеся минимальным сопротивлением опоры на среду основания . Хорошо зарекомендовали себя стойки из асбоцементных труб , а также металлические стойки , имеющие соединения пластического типа с фундаментом .
В лесных районах страны целесообразно устанавливать дорожные знаки на деревянных опорах с ослаблением сечения путем высверливания параллельных плоскости знака отверстий на высоте 0,15 и 0,45 м над поверхностью дороги .
За рубежом используются различные виды опор , в частности деревянные стойки диаметром 15 - 18 см с надрезами на глубину 5 см под углом 45 ° с двух диаметрально противоположных сторон . Передний ( по отношению к направлению движения ) надрез делается на высоте 0,6 м над поверхностью земли , а задний - на расстоянии 0,3 м от нижнего края знака ( рис . 7). Стойки вставляют в отверстия бетонного фундамента , что позволяет легко заменять их в случае повреждения . В некоторых случаях горизонтальный надрез производится по всему периметру на глубину 5 см на высоте несколько меньшей уровня бампера автомобиля .
Рис . 7 . Конструкция знака с деревянными разрушающимися опорами :
1 - надрез ; 2 - номинальный диаметр 20 см ; 3 - вид сбоку ; 4 - деревянная стойка ; 5 - битумная изоляция ; 6 - оцинкованное железо ; 7 - мастика ; 8 - сечение по опорной части ; 9 - деталь надреза
Разрушающиеся опоры знаков сконструированы таким образом , что при наезде на них транспортного средства они срезаются в ослабленном сечении в плоскости крепления их к фундаменту и поворачиваются вокруг шарнира в направлении движения автомобиля ( рис . 8). Для увеличения жесткости стойки в ослабленном сечении , необходимой для восприятия ветровой нагрузки , передняя часть полки в месте разреза скрепляется при помощи болтов чугунной или стальной накладкой . При ударе чугунная пластина разрывается , и стойка опрокидывается вверх , вращаясь относительно сплошной стенки задней полки . В стальной пластинке два нижних отверстия имеют открытые прорези , обеспечивающие скольжение ее относительно полки балки в момент удара . Для ослабления нижней части стойки ее разрезают в плоскости , перпендикулярной оси , и приваривают к образовавшимся торцам стальные пластины с четырьмя открытыми прорезями . Верхнюю часть стойки крепят к фундаментальной части при помощи болтов , которые стягивают торцевые пластины и обеспечивают необходимую жесткость конструкции . Разрушение опоры при наезде автомобиля происходит в результате среза болтов и скольжения торцевых пластин ослабленного сечения относительно друг друга . Причем в момент удара срезанная в нижней части стойка вращается вокруг верхнего шарнира и поднимается вверх . Транспортные средства высотой менее 2,1 м при скорости движения 48 км / ч и более проходят под знаком , который некоторое время сохраняет свое положение , поддерживаемый второй стойкой . Срез опоры гарантируется только при угле наезда до 15 °.
Рис . 8 . Детали конструкции опор разрушающихся знаков :
1 - чугунная пластина ; 2 - стальная пластина ; 3 - двутавровая стальная стойка ; 4 - фундаментная часть опоры
В больших опорах ( применяемых для установки указателей направлений движения ) ослабленное сечение в основном располагают перпендикулярно вертикальной оси стойки . Для небольших знаков это сечение целесообразно делать под углом 10 ° к горизонту . Устройство наклонного соединения ослабленного шва изменяет траекторию движения знака , замедляя его падение на время , достаточное для безопасного прохождения автомобиля .
Для малогабаритных знаков со стойками из труб плоскость среза может иметь наклон 20 ° , при этом шарнир в верхней части стойки необязателен .
Безопасность наездов на крупногабаритные дорожные знаки и мачты освещения обеспечивается устройством специального соединения стойки или мачты с основанием . Это соединение выдерживает эксплуатационную нагрузку ( главным образом ветровую ) и при ударе отделяет стойки или мачту от основания . Стойка или мачта должны быть выполнены по возможности из легких материалов . Анализ результатов натурных испытаний десяти различных конструкций соединений мачт освещения с основанием , проводившихся в США , показал , что лучшим является скользящее . Оно в отличие от других соединений обеспечивает безопасность как при большой (65 км / ч ), так и малой (25 км / ч ) скоростях .
Крупногабаритные дорожные знаки обычно устанавливаются на двух или трех стойках . Для беспрепятственного прохода автомобиля под знаком при наезде на одну из стоек необходимо на верхних концах опор устраивать пластические шарниры . Расстояние от поверхности дороги до нижнего края знака должно быть не менее 2,5 м . Плоскость разъема соединения скользящего типа не должна возвышаться над поверхностью дороги более чем на 60 мм . В соответствии с ГОСТ 1902-74 « Буфера легковых автомобилей » высоту приложения силы удара при наезде легкового автомобиля на стойки и мачты следует принимать равной 450 мм .
Опоры наружного освещения , расположенные вдоль автомобильных дорог , так же как и другие элементы дорожной обстановки , оказывают большое влияние на безопасность движения , поскольку плотность их размещения чрезвычайно велика . Эти опоры изготовляются из материалов повышенной твердости , прочно соединены с основанием и имеют большую массу .
В целях предупреждения наезда автомобилей на опоры наружного освещения они устанавливаются за пределами обочин . Однако это не всегда возможно . Поэтому для снижения тяжести последствий дорожно - транспортных происшествий , связанных с наездом на мачты наружного освещения , в их конструкции используются ( аналогично опорам дорожных знаков ) специальные скользящие основания .
В 1950 г . Дорожная исследовательская лаборатория Великобритании приступила к созданию менее опасных опор . В результате проведенных работ установлено , что для ослабления силы уда ра необходимо у основания столба иметь такой узел крепления , который хорошо противостоит статическим и ветровым нагрузкам , но при наезде автомобиля сразу разрушается .
В 1960 г . исследования в этом направлении начаты в США . Были спроектированы разрушающиеся от удара алюминиевые вставки и основания . В частности , фирмой « Kaiser Aluminum Company » разработано полое алюминиевое основание , которое вставляется и крепится на нижнем конце опоры . Фирмой « Millerbernd Manufacturing Company » предложена конструкция тонкого стального срезаемого основания . В опорах осветительных установок широко применяются соединения скользящего типа , алюминиевые трансформирующиеся основания , алюминиевые вставки , срезаемые болтовые соединения , основания с равномерным сдвигом и алюминиевыми фланцами .
Безопасные конструкции опор устанавливаются на разделительной полосе . Это повышает качество освещения и дает экономические выгоды .
Союздорнии разработана конструкция соединения скользящего типа ( рис . 9), предназначенная для стоек крупногабаритных дорожных знаков и мачт освещения . Предусматривается четыре типоразмера , отличающиеся расчетными величинами допускаемых изгибающих моментов и некоторыми унифицированными основными деталями ( табл . 4).
Чтобы при ударе автомобиля верхний фланец скользил по нижнему , вместо отверстий д л я болтов в них сделаны треугольные ( с углом 120 ° ) вырезы , обеспечивающие беспрепятственное перемещение болтов относительно фланцев от центра при любом направлении удара автомобиля . Прокладка из оцинкованной жести предназначена для удержания болтов на местах при сборке соединения и должна разрушаться при скольжении в плоскости фланцев . Для уменьшения сопротивления прокладки перемещению болтов при срабатывании соединения ее дополняют разрезами и пазами , способствующими разрушению . В плоскости соприкосновения прокладки с фланцами и полускобами целесообразно применять тонкие (0,1 - 0,2 мм ) полиэтиленовые прокладки , смазанные графитом . Для разгрузки от изгибающих моментов на них должны быть надеты распорные полускобы , соприкасающиеся друг с другом через антифрикционную прокладку своими выступами .
Рис . 9 . Конструкция скользящего соединения :
1 - труба основания ; 2 - нижний фланец ; 3 - распорные полускобы ; 4 - болты ; 5 - тарельчатые пружины ; 6 - стойка или мачта ; 7 - верхний фланец ; 8 - скользящий электрический разъем ; 9 - антифрикционная прокладка
Таблица 4
Технические данные безопасных стоек дорожных знаков и мачт освещения с соединениями скользящего типа
Типоразмер |
Наименование |
Труба стальная стойки или мачты |
Размеры соединения , мм |
|||||||
Размеры , мм |
Расчетные моменты , Н·см |
A |
B |
d |
S 1 |
S 2 |
||||
Д наружный |
толщина стенки |
при эксплуатационных нагрузках 19600, Н / см2 |
при ударе 49000, Н / см2 |
|||||||
СС -1 |
Стойки дорожных знаков 1.1 - 1.25, 2.1 - 2.25, 3.1 - 3.8. 4.1 - 4.13, 4.18 - 4.26 |
70 |
5 |
310660 |
705600 |
160 |
100 |
М 20 ´ 1,5 |
10 |
12 |
СС -2 |
Стойки крупногабаритных дорожных знаков 4.14, 4.16, 4.17 по ГОСТ 10807 -71 |
89 |
6 |
607600 |
1519000 |
200 |
120 |
М 20 ´ 1,5 |
10 |
12 |
СС -3 |
Мачты освещения высотой 9 м |
127 |
5 |
916300 |
2293200 |
220 |
140 |
М 20 ´ 1,5 |
20 |
14 |
СС -4 |
Мачты освещения высоте 12 м |
152 |
5 |
1646400 |
4116000 |
240 |
160 |
М 20 ´ 1,5 |
20 |
14 |
Примечани е. Стойки из труб Ø 70 ´ 5 из - за возможной недостаточной их прочности на изгиб необходимо проверить на работоспособность скользящего соединения СС -1 при наезде автомобиля на больших и малых скоростях и сравнить полученные результаты с данными испытаний хрупких стоек из асбоцементных труб с наружным диаметром 130 мм и толщиной стенок 13 мм ГОСТ 539 -71, класс В 7-6.
Болтовые соединения скользящих фланцев должны обеспечивать расчетную силу затяжки около 1960 Н на каждый болт . При этом применяют болты с мелкой резьбой М 20 ´ 15. Под гайки каждого из них устанавливаются 2 тарельчатые пружины Ø 40 ´ 20 S S = 2, f = 1 мм по ГОСТ 3057 -54, расположенные вогнутыми сторонами друг к другу . Гайки болтов следует затянуть до полного сжатия тарельчатых пружин , а затем отпустить на 1 1/3 оборота ( до полной разгрузки пружин ). После этого затянуть болты поворотом гаек на 1/3 оборота . При этом усилие затяжки болтов будет около 1960 Н .
2. АНАЛИЗ ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНЫХ ПРОИСШЕСТВИЙ, СВЯЗАННЫХ С ПАССИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ДОРОГИ
2.1. СЪЕЗД ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ С ДОРОГИ
Пассивная безопасность автомобильной дороги оценивается прежде всего тяжестью последствий двух основных видов ДТП : опрокидываний транспортных средств при съезде с дороги и наездов на препятствия , находящиеся в непосредственной близости к ней . Однако многие мероприятия по повышению пассивной безопасности довольно сложно осуществить . Например , устройство пологих откосов насыпей увеличивает объемы земляных работ и площадей , изымаемых из сельскохозяйственного производства . Применение ударобезопасных конструкций дорожных ограждений , опор освещения крупногабаритных знаков связано со значительными капитальными и эксплуатационными затратами . Поэтому мероприятия по обеспечению пассивной безопасности автомобильной дороги должны быть экономически обоснованы . Для выполнения экономических расчетов необходимы данные не только о тяжести последствий ДТП , но и об их частоте на различных элементах дороги ( в зависимости от интенсивности движения ).
Анализ статистических данных о дорожно - транспортных происшествиях и условиях их возникновения показал , что опрокидывания автомобилей по месяцам распределяются неравномерно ( рис . 10). Наименьшее их количество регистрируется в зимнее время года , что обусловлено понижением интенсивности и скорости движения , а также снегонакоплением на откосах насыпей и грунтовых резервов , задерживающих транспортные средства .
Рис . 10 . Опрокидывание транспортных средств :
в течение года ; на сухой проезжей части
Наибольшее количество съездов транспортных средств фиксируется в летний период . Эти происшествия вызваны в основном превышением скорости движения , нарушением правил обгона и выездом на левую полосу дороги .
Большое влияние на количество ДТП оказывают геометрические элементы дорог . Как правило , съезды транспортных средств с дороги регистрируются на участках ( горизонтальных прямых и спусках ), где водители могут развивать высокую скорость движения , а также в местах с резким ухудшением дорожных условий ( закругление дороги в плане после длинных прямых участков и спусков , сужение , скользкая или неровная проезжая часть и т . п .). Известно , что около трех четвертей происшествий , связанных со съездом транспортных средств с дороги , возникают на горизонтальных прямых ( табл . 5), которые составляют значительную часть общей протяженности дорожной сети . Поскольку другие геометрические элементы имеют меньшую протяженность , на них регистрируется меньше происшествий ( процент от общего количества ), но на единицу их длины приходится больше аварий , чем на горизонтальных участках . Х арактерно , что на подъемах легковые автомобили съезжают с дороги в 1,5 раза реже , чем на спусках , а грузовые автомобили - в 3 раза реже . Аналогичная закономерность наблюдается на закруглениях в плане , расположенных на подъемах и спусках .
Таблица 5
Количество съездов транспортных средств на различных элементах дороги , %
Тип транспортных средств |
Геометрические элементы дороги |
|||||
Горизонт . участок |
Кривая на горизонт . участке |
Спуск на прямой |
Подъем на прямой |
Спуск на кривой в плане |
Подъем на кривой в плане |
|
Легковые |
76,5 |
9,4 |
6,9 |
4,7 |
1,8 |
0,7 |
Грузовые |
77,4 |
5,9 |
11,3 |
3,4 |
1,5 |
0,5 |
Количество съездов транспортных средств с дороги и тяжесть последствий ДТП в определенной степени связаны со скоростью движения и геометрическими размерами откосов насыпей : чем больше высота насыпи * и скорость движения автомобиля , тем более серьезные травмы получают водители и пассажиры ( рис . 11). Тяжесть последствий происшествий с выездом транспортных средств за пределы проезжей части и обочин в 1,75 раз выше , а количество погибших водителей и пассажиров в 2,3 раза больше , чем при опрокидывании .
* Полная длина откоса зависит от высоты насыпи , глубины водоотводной канавы или бокового грунтового резерва и поэтому следует оценивать не только высоту насыпи ( возвышение бровки земляного полотна над поверхностью земли под насыпью ), но и возвышение бровки земляного полотна над внешним краем откоса , дном боковой канавы или резерва . Эта величина условно может быть названа « высота откоса насыпи ».
Для установления основных зависимостей , связывающих количество съездов транспортных средств с интенсивностью движения , высотой и крутизной насыпей , канд . техн . наук В . П . Залугой обработаны данные о 3 тыс . опрокидываний транспортных средств , зарегистрированных в течение 1971 - 1976 гг . на дорогах Московского узла , в Молдавской ССР , на магистралях Москва - Харьков - Ростов - Баку и Москва - Воронеж - Шахты , а также на ряде дорог Латвийской ССР за 1960 - 1967 гг . Особо выделены происшествия , возникшие в результате съездов транспортных средств с дороги , отдельно рассматривались ДТП , связанные с наездами транспортных средств на ограждения из стальных профильных планок .
Рис . 11 . Число раненых при одном опрокидывании в зависимости от высоты насыпи и скорости :
1 - при высоте насыпи 0 - 1 м ; 2 - при высоте насыпи 1 - 2 м ; 3 - при высоте насыпи 2 - 3 м
При обработке результатов наблюдений были введены четыре типа участков , на которых проанализированы различные высоты откосов насыпи : прямолинейные участки с продольным уклоном до и более 40 ‰ и закругления дорог в плане радиусами от 250 до 600 м , расположенные на участках с продольным уклоном до и более 40 ‰ .
Уравнения , описывающие зависимость количества съездов транспортных средств от интенсивности движения , крутизны и высоты откосов насыпей , имеют вид :
где n - количество съездов с дороги на 1 км в год ;
N - среднесуточная интенсивность движения , авт. / сут .;
a , b - постоянные , зависящие от крутизны и высоты откоса насыпи на разных элементах дорог ( табл . 6).
Таблица 6
Значения расчетных параметров
Участки дорог |
Крутизна откоса насыпи |
Высота откоса насыпи , м |
Постоянные |
|
а |
b |
|||
Прямолинейные с продольным уклоном до 40 ‰ |
|
0,5 - 1,5 |
44000 |
3,72 |
1:3 |
1,5 - 2,5 |
26200 |
4,80 |
|
|
2,5 - 3,5 |
21300 |
3,75 |
|
|
0,5 - 1,5 |
12350 |
2,00 |
|
1:1,5 |
1,5 - 2,5 |
12200 |
1,46 |
|
|
2,5 - 3,5 |
8400 |
0,68 |
|
|
3,5 - 6,0 |
6000 |
0,36 |
|
Закругления в плане радиусом 250 - 600 м на участке с продольным уклоном до 40 ‰ или после него |
|
0,5 - 1,5 |
6200 |
0,54 |
1:1,5 |
1,5 - 3,0 |
4500 |
0,55 |
|
|
3,0 - 5,0 |
3500 |
0,50 |
|
Прямолинейные с продольным уклоном более 40 ‰ |
|
0,5 - 1,5 |
10700 |
1,44 |
1:1,5 |
1,5 - 2,5 |
9900 |
1,23 |
|
|
2,5 - 3,5 |
7700 |
0,58 |
|
Закругления в плане радиусом 250 - 600 м на участке с продольным уклоном более 40 ‰ или после него |
1:1,5 |
0,5 - 1,5 |
3600 |
0,87 |
|
1,5 - 3,0 |
3000 |
0,62 |
Для расчета частоты наездов на ограждение следует использовать постоянные a = 14000 и b = 1,2.
Тяжесть последствий происшествий , оцениваемая относительным числом раненых , погибших и материальным ущербом на одно отчетное происшествие , в значительной степени зависит от высоты насыпи . Поэтому для повышения точности оценки последствий ДТП были сгруппированы по пределам высот насыпей и рассчитаны средние показатели тяжести для каждого предела независимо от интенсивности движения ( табл . 7).
Таблица 7
Тяжесть последствий съездов с дороги
Участки дорог |
Высота откоса насыпи , м |
Относительное число пострадавших на одно число ДТП при крутизне откоса насыпи 1:1,5 |
|
погибших |
раненых |
||
Прямолинейные с продольным уклоном до 40 ‰ |
0,5 - 1,5 |
0,089 |
1,23 |
1,5 - 2,5 |
0,20 |
0,91 |
|
2,5 - 3,5 |
0,32 |
0,56 |
|
3,5 - 6,0 |
0,41 |
0,42 |
|
Закругления в плане радиусом 250 - 600 м на участке с продольным уклоном до 40 ‰ или после него |
0,5 - 1,5 |
0,53 |
1,2 |
1,5 - 3,0 |
0,12 |
0,81 |
|
3,0 - 5,0 |
0,2 |
0,71 |
|
Прямолинейные с продольным уклоном до 40 ‰ |
0,5 - 1,5 |
0,078 |
1,11 |
1,5 - 2,5 |
0,16 |
0,94 |
|
2,5 - 3,5 |
0,34 |
0,61 |
|
Закругления в плане радиусом 250 - 600 м на участке с продольным уклоном до 40 ‰ или после него |
0,5 - 1,5 |
0,064 |
1,17 |
1,5 - 3,0 |
0,18 |
0,62 |
|
3,0 - 5,0 |
0,31 |
0,62 |
Эти показатели должны учитываться при обосновании крутизны откосов насыпей и установки дорожных ограждений .
2.2. НАЕЗД ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ НА ЭЛЕМЕНТЫ ДОРОЖНОЙ ОБСТАНОВКИ
Анализ дорожно - транспортных происшествий свидетельствует о том , что основная часть наездов на препятствия приходится на опоры наружного освещения и связи ( табл . 8).
Таблица 8
Наезды на препятствия различного вида
Виды препятствий |
Наезды на препятствия , % |
Опоры освещения и связи |
54,3 |
Деревья |
19,4 |
Дорожные ограждения |
10,5 |
Автобусные павильоны |
8,1 |
Перила мостов |
2,4 |
Прочие |
5,3 |
Распределение наездов на препятствия в течение года довольно неравномерно . Наибольшее их количество возникает в такие сезоны , когда покрытие проезжей части и обочин находится в неудовлетворительном состоянии ( рис . 12). Так , например , установлено , что при повышенной скользкости покрытий ( когда существует опасность опрокидывания за пределы земляного полотна дороги ) многие водители предпочитают во избежание более тяжелых последствий останавливать автомобиль на обочине путем наезда на любое прочное препятствие . Поэтому зимой и осенью в основном фиксируются наезды на опоры освещения , расположенные на разделительной полосе или обочинах дороги . Летом объектом соударения в большинстве случаев становятся деревья , растущие в полосе отвода .
При наезде на массивные неэнергоемкие элементы дорожной обстановки , такие , как опоры наружного освещения , деревья , автобусные павильоны ( табл . 9) водители и пассажиры получают особенно тяжелые травмы .
Таблица 9
Тяжесть последствий наездов на препятствия ( количество травм в расчете на 100 ДТП )
Виды препятствий |
Травмы |
Порядковый номер по степени опасности |
|||
легкие |
менее тяжелые |
тяжелые |
смертельные |
||
Автобусные павильоны ( здания ) |
31 |
44 |
25 |
31 |
1 |
Парапеты |
80 |
40 |
20 |
20 |
2 |
Деревья |
44 |
45 |
30 |
15,5 |
3 |
Бетонный бордюр |
50 |
25 |
33 |
8 |
4 |
Опоры мачт освещения и связи |
23,5 |
24 |
31 |
2 |
5 |
Ограждения из стали |
10 |
20 |
10 |
- |
6 |
В частности , при наезде легковых автомобилей на массивные опоры наружного освещения количество смертельных случаев в четыре раза больше , чем при наезде на ограждения . В результате наездов на ограждения грузовых автомобилей водители получают , как правило , легкие травмы , что доказывает эффективность применения ограждающих устройств в качестве основного элемента дорожной обстановки ( табл . 10).
Таблица 10
Тяжесть последствий наездов на препятствия для различных типов транспортных средств , %
Виды препятствий |
Легковые автомобили |
Грузовые автомобили |
|||||||
Травмы |
|||||||||
легкие |
менее тяжелые |
тяжелые |
смертельные |
легкие |
менее тяжелые |
тяжелые |
смертельные |
||
Опоры освещения |
1,2 |
8,4 |
14,4 |
4.8 |
- |
3,6 |
3,6 |
- |
|
Деревья |
4,8 |
2,4 |
9,6 |
2,4 |
- |
1,2 |
4,8 |
- |
|
Ограждения |
1,2 |
2,4 |
2,4 |
1,2 |
1,2 |
- |
- |
- |
|
Автобусные павильоны |
1,2 |
6,0 |
4,8 |
- |
- |
6,0 |
2,4 |
1,2 |
|
Перила мостов |
- |
- |
- |
- |
- |
2,4 |
- |
- |
|
Прочие |
1,2 |
1,2 |
1,2 |
- |
- |
2,4 |
1,2 |
- |
|
Статистика дорожно - транспортных происшествий подтверждает , что наезды на различные препятствия происходят тем чаще , чем ближе они расположены к проезжей части и чем больше их масса . Зарубежные исследователи установили , что вероятность наезда на препятствие , расположенное на расстоянии 9 м от края проезжей части , составляет лишь около 5 %. Аналогичные данные получены специалистами Всесоюзного научно - исследовательского института безопасности дорожного движения МВД СССР ( рис . 13).
Рис . 13 . Распределение количества автомобилей , съезжающих с откосов насыпей
3. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАССИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
3.1. ИЗМЕНЕНИЕ ГЕОМЕТРИИ ОТКОСОВ НАСЫПЕЙ
Одним из наиболее эффективных способов повышения пассивной безопасности автомобильных дорог является уполаживание откосов насыпей ( чем положе откос насыпи , тем меньше вероятность возникновения происшествий с тяжелыми последствиями ). На многих дорогах , построенных по старым техническим нормам , крутизна откосов насыпей колеблется от 1:1 до 1:1,5 и редко уменьшается до 1:3. При съездах по ним транспортные средства переворачиваются , что приводит к увеличению тяжести последствий дорожно - транспортных происшествий . На крутых откосах (1:1 и 1:1,5) при высоте насыпи более 4 м большинство водителей и пассажиров , вовлеченных в ДТП , получают смертельные травмы ( рис . 14).
На некоторых участках дорог для осушения земляного полотна и улучшения водоотвода устраивают боковые водоотводные канавы глубиной до 2 м . Как правило , такие канавы имеют откосы 1:1 или 1:1,5. При съездах транспортных средств происходит фронтальный или боковой удар во внешний откос канавы , приводящий к резкому замедлению скорости движения и возрастанию инерционных нагрузок . Для уменьшения силы удара автомобиля рекомендуется устраивать пологие откосы земляного полотна и канавы , чтобы удлинить путь движения автомобиля по насыпи и предоставить водителю возможность плавно изменить направление движения .
Натурные испытания и моделирование съездов автомобилей с откосов , выполненные в США , показали , что при скорости движения свыше 64 км / ч водитель не может возвратить транспортное средство на обочину , если крутизна откоса более 1:7 ( при угле въезда на откос более 7 ° и коэффициенте сцепления 0,2). При откосах 1:3 - 1:5, угле съезда 7 ° и скорости движения 64 км / ч автомобиль скатывается вниз по откосу . Но при коэффициенте сцепления 0,6 возможность возврата автомобиля на обочину возрастает , начиная с откосов 1:3 и более пологих . Крутизна откоса насыпи обусловливает величину ускорения автомобиля. Сочетание откоса насыпи и наружного откоса канавы 1:3 - 1:4 более опасно , чем 1:4 - 1:3.
Рис . 14 . Зависимость возможного травмирования участников ДТП от высоты насыпи и крутизны откосов
Степень опасности проезда боковых канав зависит от их поперечного сечения , в частности от ширины . Чем меньше ширина канавы , тем более пологие откосы требуется устраивать ( табл . 11).
Переезд автомобилем канавы треугольного профиля сопровождается меньшими инерционными перегрузками по сравнению с переездом канав , имеющих круглый , либо трапецеидальный профиль ( при ширине не более 2,5 м), или трапецеидальный профиль со скругленными углами ( при ширине от 1,2 до 2,5 м ), поскольку канавы круглого профиля имеют наименьшую ширину и наиболее крутые стенки .
Таблица 11
Рекомендуемое сочетание откосов насыпей и водоотводных канав
Форма поперечного профиля и ширина боковой канавы |
Максимальная крутизна внешнего откоса боковой канавы при крутизне откоса насыпи |
|||||||
Ремни применяются |
Ремни не применяются |
|||||||
1:4 |
1:6 |
1:8 |
1:10 |
1:4 |
1:6 |
1:8 |
1:10 |
|
Треугольный Круглый , ширина не менее 2,5 м |
1:4 |
1:3 |
1:2,5 |
1:2,5 |
1:6 |
1:4 |
1:3,5 |
1:3 |
Трапецеидальный , ширина менее 1,2 м |
|
|
|
|
|
|
|
|
Круглый , ширина более 2,5 м |
1:3 |
1:2,5 |
1:2 |
1:2 |
1:3,5 |
1:3 |
1:2,5 |
1:2,5 |
Трапецеидальный , ширина более 1,2 м |
|
|
|
|
|
|
|
|
Наиболее безопасны при переездах на высокой скорости канавы трапецеидального профиля ( особенно с пологими откосами ). Округление углов способствует еще большей безопасности .
Данные табл . 11 получены применительно к съезду легкового автомобиля со скоростью 96 км / ч под углом 25 ° . Однако , как свидетельствует анализ дорожно - транспортных происшествий в СССР , при таких высоких скоростях углы съездов автомобилей с откоса составляют приблизительно 10 ° . Натурные испытания показали , что при крутизне откоса насыпи 1:3 легковой автомобиль может двигаться по откосу со скоростью до 130 км / ч без опрокидывания при угле съезда менее 15 ° . Именно поэтому рекомендуется тщательно планировать откосы , закруглять край земляного полотна у бровки дороги , чтобы избежать зависания правого колеса автомобиля ; вовремя исправлять обнаруженные неровности и очищать откосы от посторонних предметов , а также обеспечивать коэффициент сцепления колес с поверхностью выровненного откоса не менее 0,6, а крутизну откоса насыпи - не более 3:1.
В СНиП II - Д .5-72 изложены требования к устройству откосов на дорогах I - III категорий крутизной 1:4 при сравнительно невысокой стоимости земляных работ . Однако в каждом конкретном случае выбор крутизны откоса должен осуществляться с учетом ущерба от дорожно - транспортных происшествий за срок службы дороги при соответствующем темпе прироста интенсивности движения , ценности земельных угодий , отводимых в постоянное и временное пользование , стоимости земляных работ . В экономических расчетах необходимо учитывать затраты на снятие растительного слоя , укрепление откосов насыпи , рекультивацию земли , отводимой во временное пользование . Такие расчеты выполнены МАДИ для дорог II - III технических категорий .
В зависимости от района СССР и вида угодий затраты на возмещение ущерба землепользователям изменяются от 2000 до 10000 руб. / га угодий . Сумма ущерба от дорожно - транспортных происшествий , накопленная за срок службы дороги , зависит от перспективной интенсивности движения на 20- летний период и коэффициентов ежегодного прироста интенсивности . Известно , что фактическая интенсивность часто превышает проектную . Поэтому при обосновании крутизны откосов насыпей следует ориентироваться на верхние пределы перспективной интенсивности : 7 тыс . авт. / сут . для II категории , 3 тыс . авт. / сут. для III категории . Коэффициент ежегодного прироста интенсивности движения зависит от промышленного и сельскохозяйственного потенциала района , плотности дорожной сети с твердым покрытием и назначения дороги . В ряде освоенных в хозяйственном отношении районов при развитой дорожной сети интенсивность движения уже в первые годы эксплуатации дороги может достигать 30 - 40 % планируемой на 20- летний период , а в дальнейшем медленно расти с коэффициентом ежегодного прироста 1,03 - 1,04, или же интенсивность движения в первые годы эксплуатации дороги может составлять незначительную величину (15 - 20 % перспективной интенсивности ), в последующие годы прирост интенсивности будет обусловливаться быстрым промышленным и сельскохозяйственным развитием района ( коэффициент ежегодного прироста интенсивности 1,10).
В малоосвоенных перспективных районах с развитой дорожной сетью интенсивность движения в первые годы эксплуатации дороги составляет 5 - 7 % расчетной , но в дальнейшем растет более быстрыми темпами по мере хозяйственного освоения района ( коэффициент ежегодного прироста интенсивности 1,15). Эти коэффициенты можно использовать при обосновании крутизны откосов насыпей для различных районов СССР .
Материальный ущерб народному хозяйству от дорожно - транс портных происшествий подсчитан для прямолинейных участков дорог с продольным уклоном до 40 % ( табл . 12). За первый год расчетного перспективного периода принят 1980- й .
Затраты на устройство земляного полотна обусловливаются дальностью перевозки грунта и способом выполнения земляных работ . Рассмотрим три характерных вида устройства насыпей :
насыпь высотой до 1,5 м возводят из одностороннего грунтового резерва бульдозером ;
насыпь высотой до 5 м возводят из привозного грунта ;
насыпь шириной 12 м расширяют при реконструкции до 15 м .
Таблица 12
Ущерб от дорожно - транспортных происшествий при съездах транспортных средств с откосов насыпей
Крутизна откоса насыпи |
Высота откоса насыпи , м |
Ущерб народному хозяйств у от одного ДТП по годам , руб. |
||||
1980 |
1985 |
1990 |
1995 |
2000 |
||
|
0,5 - 1,5 |
2520 |
2880 |
3230 |
3590 |
3940 |
1:1,5 |
1,5 - 2,5 |
5300 |
6030 |
6770 |
7500 |
8240 |
2,5 - 3,5 |
8600 |
9500 |
10400 |
11300 |
12200 |
|
|
3,5 - 6,0 |
10060 |
11440 |
12810 |
14190 |
15560 |
|
0,5 - 1,5 |
1540 |
1750 |
1960 |
2170 |
2380 |
1:3 |
1,5 - 2,5 |
3650 |
4140 |
4650 |
5140 |
5640 |
|
2,5 - 3,5 |
6620 |
7300 |
7970 |
8650 |
9320 |
1:4 |
0,5 - 1,5 |
170 |
190 |
210 |
230 |
250 |
1,5 - 2,5 |
250 |
280 |
320 |
350 |
390 |
Для каждого из этих случаев подсчитаны площади , отводимые во временное и постоянное пользование , определены объемы земляных работ , затраты на рекультивацию земли в резерве и укрепительные работы . Затраты на разработку , транспортировку , разравнивание и уплотнение грунта учтены отдельно ( они отнесены к 1 м3 грунта ). В расчетах использованы три значения затрат : 0,5; 1,0 и 1,5 руб. / м , отдельно учтены затраты на установку дорожных ограждений и их содержание .
Ущерб землепользователям учитывается двумя способами : фактическая сумма выплачивается землепользователям в соответствии с действующими нормативами ( капитальные затраты ), и приведенный ущерб от изъятия земель из сельскохозяйственного производства - по методике , предложенной проф . Славуцким А . К ., для различных значений расчетной валовой продукции ( ВП ) при коэффициенте эффективности основных фондов сельскохозяйственного производства 0,08. Конечные результаты этих расчетов удобно представлять в виде зависимости от годовой ценности земельных угодий . При пользовании графиками рекомендуемой крутизны откоса ( рис . 15 - 18) можно учитывать не фактические суммы затрат , выплачиваемых землепользователям S , а годовую ценность земельных угодий С . Зависимость , связывающая эти показатели , имеет вид
S = 0,068 С .
При возведении земляного полотна из бокового резерва затраты на разработку , перемещение и уплотнение грунта составляют до 0,5 руб. / м3 .
Значительная часть общих затрат приходится на временный отвод земли , снятие растительного слоя , рекультивацию и укрепительные работы . С увеличением суммы затрат на возмещение ущерба землепользователям уменьшается область возможного использования пологих откосов . Расчеты показали , что из - за незначительного ущерба от дорожно - транспортных происшествий при съездах автомобилей с насыпей высотой до 1 м и крутизной откосов 1:1,5 необходимость строительства более пологих откосов может быть оправдана лишь улучшением снегопереноса через дорогу .
Применение насыпей с откосами различной крутизны зависит от расчетных значений интенсивности движения .
Рис . 15 . Рекомендуемая крутизна откосов насыпи высотой до 1,5 м при возведении земляного полотна из одностороннего бокового резерва :
а б , в - перспективная интенсивность движения 7 тыс . авт. / сут. ; г , д - перспективная интенсивность движения 3 тыс . авт. / сут. ; коэффициенты ежегодного прироста интенсивности : а , г - 1,03; б , д - 1,1; в - 1,15
Рис . 16 . Рекомендуемая крутизна откосов насыпи на дорогах III технической категории при возведении земляного полотна из привозных грунтов . Коэффициенты ежегодного прироста интенсивности :
а - 1,03; б - 1,1; в - 1,15
Рис . 17 . Рекомендуемая крутизна откосов насыпи на дорогах III технической категории при возведении земляного полотна из привозных грунтов . Затраты , отнесенные к 1 м3 грунта :
а - 0,5 руб .; б - 1 руб .
Рис . 18 . Рекомендуемая крутизна откосов насыпи при реконструкции дороги III технической категории с использованием привозных грунтов . Затраты , отнесенные к 1 м3 грунта :
а - 0,5 руб .; б - 1 руб .; в - 1,5 руб .
Использование по логих откосов наиболее целесообразно тогда , когда интенсивность движения в первые годы эксплуатации дороги составляет 50 - 60 % перспективной , а в дальнейшем вырастает медленными темпами с коэффициентом ежегодного прироста 1,03. Если в начальный период интенсивность движения составляет 10 - 15 % перспективной , а затем растет с коэффициентом ежегодного прироста 1,15, рациональная область устройства насыпи с откосами крутизной 1:3 - 1:4 заметно сужается ( см . рис . 15 ). Устройство откосов крутизной 1:4 на дорогах III технической категории может быть оправдано только необходимостью облегчить их содержание в зимнее время года .
При возведении насыпей из привозных грунтов уменьшаются площади земель , отводимых в постоянное пользование , но возрастают затраты на перевозку . Результаты расчетов свидетельствуют о возможности существенно расширить область использования откосов насыпи крутизной 1:3 - 1:4 ( при сравнительно низкой ценности земельных угодий ) по сравнению с величинами , нормируемыми СНиП II - Д .5-72 ( см . рис . 16). Затраты на разработку , транспортировку , разравнивание и уплотнение грунта , отнесенные к 1 м3 грунта , соответственно равны 0,5; 1,0 и 1,5 руб . Графики для дорог III технической категории при коэффициенте ежегодного прироста интенсивности движения 1,03 приведены на рис . 17.
Для выбора оптимальной крутизны откоса насыпи при различных затратах на возведение земляного полотна могут быть использованы графики ( см . рис . 16 - 17). В ориентировочных подсчетах следует принимать затраты на разработку , перемещение , разравнивание и уплотнение грунта : 0,5 руб /м3 при перевозке грунта на расстояние до 0,5 км ; 1,0 руб / м3 - на расстояние 1 - 1,5 км ; 1,5 руб / м3 - на расстояние 1,5 - 3 км . При высокой ценности зе мельных угодий , на которых расположены карьеры , затраты на возмещение ущерба землепользователям необходимо относить к 1 м3 грунта и учитывать их дополнительно .
Появилась возможность нормирования в СНиП II - Д .5-72 наибольшей крутизны откоса в зависимости от категории дороги , ценности земельных угодий и дальности транспортировки грунта . Доказана эффективность устройства земляного полотна без резервов на ценных землях с установкой дорожных ограждений ( см . рис . 16, 17).
При реконструкции автомобильных дорог расходы на расширение земляного полотна , как правило , превышают затраты на 1 м3 грунта при новом строительстве . Это обусловливается необходимостью тщательного уплотнения грунта на присыпанных откосах , сложностью уширения высоких насыпей , невозможностью использования боковых грунтовых резервов . На рис . 18 приведены результаты расчетов оптимальных значений крутизны откосов насыпи при реконструкции дороги III технической категории с расширением земляного полотна от 12 до 15 м ( коэффициент ежегодного прироста интенсивности 1,03, интенсивность движения на существующей дороге 4 тыс . авт. / сут. ). Устройство откосов крутизной 1:1,5 будет оправдано только при высоких затратах на разработку перевозку и уплотнение грунта ( см . рис . 18, в ), а также при высокой ценности земельных угодий ( см . рис . 18, а , б ). Нецелесообразно использовать откосы крутизной 1:1,5 при низких насыпях из - за сложности уширения земляного полотна .
Учет ценности земельных угодий и ущерба народному хозяйству от дорожно - транспортных происшествий при проектировании откосов насыпей позволяет дополнить требования к нормированию крутизны откосов , изложенные в СНиП II - Д .5-72 и СН 467-74 , что будет способствовать существенному повышению пассивной безопасности автомобильных дорог .
3.2 . УСТАНОВКА ОГРАЖДЕНИЙ НА ВЫСОКИХ НАСЫПЯХ И РАЗДЕЛИТЕЛЬНОЙ ПОЛОСЕ
Правильная установка ограждений на высоких насыпях с крутыми откосами способствует повышению пассивной безопасности автомобильных дорог .
СНиП II - Д .5-72 четко регламентирует участки , на которых необходимо располагать дорожные ограждения . Аналогичные требования содержатся в Технических правилах ремонта и содержания автомобильных дорог Минавтодора РСФСР . Однако в этих документах критерии установки ограждений однозначны и , кроме того , в них не сформулированы требования к установке ограждений на дорогах IV - V технических категорий и на дорогах III технической категории при перспективной интенсивности движения на пятилетний период менее 2000 авт. / сут . Соблюдение ГОСТ 23457 -79 « Технические средства организации движения . Правила применения » способствует устранению недостатков .
В целях определения нормативов на установку дорожных ограждений был выполнен расчет ущерба , нанесенного народному хозяйству от наездов на ограждения и съездов с дороги для разных пределов изменения высоты откоса при крутизне 1:1,5. Рассмотрены три случая повышения интенсивности движения по линейному закону с коэффициентами прироста интенсивности 1,03; 1,1; 1,2. Пределы ее изменения за 20-л етний период (1980 - 2000 гг .) приняты в соответствии с нормативами СНиП II - Д .5-72 для дорог соответствующих категорий . Единичные показатели ущерба от ДТП рассматриваемого вида ( на одного погибшего , раненого с тяжелыми последствиями или без них ) приняты в соответствии с данными , уточненными канд. техн . наук О . А . Дивочкиным в 1978 г . ( МАДИ ). Подсчет приведенных затрат для сравниваемых вариантов при отсутствии и наличии ограждений выполнен по Типовой методике определения экономической эффективности капитальных вложений и новой техники в народном хозяйстве СССР на 1 погонный метр дороги и включает средства на содержание и восстановление ограждений . Для внешней и внутренней сторон закруглений дорог в плане приведенные затраты подсчитаны отдельно .
Частота наездов автомобилей на ограждения , установленные на спусках и закруглениях дорог в плане , условно принята с учетом пропорционального изменения количества съездов на соответствующем участке по сравнению с прямолинейным горизонтальным участком дороги . Изучение схем ДТП показало , что на прямых участках дорог и спусках съезды возникают с неодинаковой частотой . Как уже отмечалось , правосторонние съезды происходят в два раза чаще левосторонних . На закруглениях дороги в плане это соотношение меняется . При радиусах от 600 до 1000 м более 66 % съездов происходит на внешнюю сторону закругления , а при радиусах от 250 до 600 м - около 87 %. Поэтому установка ограждений на обочинах внутренней стороны закруглений оправдана , например , на дорогах II технической категории при высоте откоса насыпи 4,5 - 6 м .
Сопоставление приведенных затрат по вариантам показало , что участки дорог можно разделить на три основные группы ( табл . 13). К первой относятся прямолинейные участки с продольным уклоном до 40 ‰ и закругления в плане радиусом более 600 м , расположенные на таком участке и после него , а также закругления радиусом менее 600 м на спуске с уклоном до 40 ‰ или после него ( для установки ограждений на обочине с внутренней стороны закругления ), поскольку после установки ограждений на внешней стороне закруглений возможно увеличение количества съездов во внутреннюю сторону из - за отброса автомобиля от ограждения .
Таблица 13
Ограждение высоких насыпей
Группа участков дорог |
Техническая категория дороги |
Минимальная высота откоса насыпи ( м ) для установки дорожных ограждений при перспективной интенсивности движения на 5 лет ( тыс . авт. / сут .) |
||||
0,2 |
0,5 |
1 |
2 |
3 |
||
1 |
II |
- |
4,0 - 7,0 |
3,5 - 6,0 |
3,0 - 5,0 |
2,5 - 4,0 |
III |
6,0 - 9,0 |
5,0 - 8,5 |
4,5 - 7,5 |
3,5 - 6,0 |
- |
|
IV |
7,5 - 10,5 |
7,0 - 10,0 |
- |
- |
- |
|
V |
9,0 - 12,0 |
- |
- |
- |
- |
|
2 |
II |
- |
3,0 - 5,0 |
2,5 - 4,0 |
2,0 - 3,5 |
1,5 - 2,5 |
III |
4,0 - 6,5 |
3,5 - 6,0 |
3,0 - 5,0 |
2,5 - 4,0 |
- |
|
IV |
5,0 - 7,5 |
4,5 - 7,0 |
- |
- |
- |
|
V |
6,5 - 9,0 |
- |
- |
- |
- |
|
3 |
II |
- |
3,5 - 5,5 |
3,0 - 5,0 |
2,5 - 4,0 |
2,0 - 3,5 |
III |
4,5 - 7,0 |
4,0 - 6,5 |
3,5 - 5,5 |
3,0 - 5,0 |
- |
|
IV |
5,5 - 8,5 |
5,0 - 8,0 |
- |
- |
- |
|
V |
8,0 - 10,5 |
- |
- |
- |
- |
Во вторую входят закругления в плане радиусом менее 600 м , расположенные на участке с продольным уклоном более 40 ‰ или после него ( для установки ограждений на обочине с внешней стороны закругления ). Третья группа состоит из прямолинейных участков дорог и закруглений в плане радиусом более 600 м , находящихся на спуске с продольным уклоном более 40 ‰ , закругления радиусом менее 600 м - на спуске с уклоном до 40 ‰ либо после него ( для установки ограждений на обочине с внешней стороны закругления ), или на спуске с уклоном более 40 ‰ , либо после него ( для установки ограждения на обочине с внутренней стороны закругления ). В данную группу включены участки дорог в пределах вогнутых закруглений продольного профиля , сопрягающих встречные уклоны с алгебраической разностью 50 ‰ и более .
Высота откоса для дорог V технической категории установлена экстраполяцией . Нижние пределы ( см . табл . 13) рекомендуется использовать при отсыпке насыпей из привозных грунтов , когда высота насыпи примерно равна высоте откоса , а верхние - на участках с глубокими боковыми канавами и резервами . Кроме того , дорожные ограждения следует размещать на мостах , путепроводах , эстакадах , на обочинах дорог , проходящих по склонам крутизной более 1:3 ( со стороны склона ), или параллельно железнодорожным линиям , болотам и водным потокам глубиной более 2 м , оврагам и горным ущельям , на обочине или разделительной полосе , у опор путепроводов , деревьев с диаметром стволов более 10 см , консольных или арочных опор информационно - указательных знаков , расположенных на расстоянии менее 4 м от края проезжей части .
СНиП II - Д .5-72 не устанавливает нормативы применения ограждений на разделительной полосе дорог I технической категории . Анализ статистических данных о ДТП , выполненный для ряда автомобильных магистралей СССР , показал , что размещение ограждений на разделительной полосе шириной 5 м способствует полному устранению встречных столкновений автомобилей , резкому снижению количества столкновений с впереди идущим транспортным средством и боковых столкновений .
По данным А . А . Кукушкина , ограждения резко уменьшают ущерб дорожно - транспортных происшествий разных видов ( табл . 14).
Таблица 14
Изменение тяжести последствий и ущерба от ДТП при установке ограждений на разделительной полосе
Вид ДТП |
Без ограждения на разделительной полосе |
С ограждением на разделительной полосе |
||||
Число пострадавших на одно ДТП |
Средний материальный ущерб от одного ДТП , руб . |
Число пострадавших на одно ДТП |
Средний материальный ущерб от одного ДТП , руб . |
|||
погибших |
раненых |
погибших |
раненых |
|||
Встречное столкновение |
0,33 |
1 |
6568 |
- |
- |
- |
Столкновение с впереди идущим автомобилем |
0,5 |
0,33 |
1130 |
- |
0,52 |
758 |
Опрокидывание транспортных средств |
- |
0,36 |
555 |
0,143 |
0,67 |
2807 |
Столкновение с остановившимся транспортным средством |
0,33 |
0,67 |
5350 |
0,11 |
1,0 |
2831 |
Наезд на препятствие и прочие ДТП |
- |
- |
150 |
- |
0,4 |
607 |
Наезд на ограждение |
- |
- |
- |
- |
0,22 |
445 |
Расчетами доказана целесообразность применения ограждений на разделительной полосе шириной 5 м при отсутствии опор освещения , связи , электропередач и перспективной интенсивности движения на 5- летний период не менее 20 тыс . авт. / сут .
Подобные расчеты для других размеров полос позволили разработать нормативы по установке ограждений на разделительной полосе ( ГОСТ 23457 -79).
3.3 . УСТАНОВКА ОГРАЖДЕНИЙ НА МОСТАХ И ПУТЕПРОВОДАХ
На мостах и путепроводах СССР регистрируется около 3 % дорожно - транспортных происшествий . Поскольку их протяженность составляет лишь незначительную часть общей длины сети дорог , на единицу длины моста приходится больше ДТП , чем на единицу длины дороги , и их последствия , как правило , более тяжелые . По данным канд . техн . наук О . А . Дивочкина , около 50 % подобных происшествий на мостах и путепроводах связаны со съездами транспортных средств и наездами на элементы конструкций ( табл . 15).
Таблица 15
Распределение дорожно - транспортных происшествий по видам на мостах и путепроводах
Вид ДТП |
Удельный вес ДТП , % |
Съезд |
28,9 |
Встречное столкновение |
13,4 |
Боковое столкновение |
4,4 |
Столкновение с впереди идущим транспортным средством |
6,7 |
Столкновение со стоящим транспортным средством |
0,2 |
Опрокидывание |
4,2 |
Наезд на препятствие ( ограждение, перила , бордюры и др .) |
18,9 |
Наезд на пешехода |
12,2 |
Наезд на велосипедиста |
8,9 |
Столкновение с гужевым транспортом |
2,2 |
Частота и тяжесть последствий дорожно - транспортных происшествий на подходах к мостам и путепроводам зависит от высоты и крутизны откосов насыпей , наличия дорожных ограждений , а так же геометрических элементов дорог . Поскольку для обоснования нормативов установки ограждений ( п . 3.1) и расчетов оптимальной крутизны откосов насыпей ( п . 3.2) использованы статистические данные о дорожно - транспортных происшествиях на подходах к мостам , все рекомендации , сформулированные в указанных разделах , справедливы для участков дорог на подходах к мостам и путепроводам .
Частота и тяжесть последствий дорожно - транспортных происшествий , фиксируемых непосредственно на мостах и путепроводах , обусловлена главным образом соотношением габарита искусственного сооружения и ширины проезжей части дороги на подходах к мосту : чем больше соотношение , тем меньше количество ДТП . Важно отметить , что половина происшествий на искусственных сооружениях и подходах к ним возникает в темное время суток . Это связано с ухудшением условий видимости элементов конструкции сооружения и ослеплением светом фар встречных автомобилей .
Пассивная безопасность мостов и путепроводов определяется прежде всего конструкциями ограждений , тротуарных блоков и перил . Представляет интерес изучение последствий наездов транспортных средств на эти элементы конструкций при различном сочетании геометрических элементов дорог . Большая часть малых мостов и путепроводов расположена на горизонтальных прямолинейных участках дорог , и на их долю приходится 48 % ДТП . Для мостов и путепроводов эта доля составляет : 23 % - на прямых спусках ; 16 % - на горизонтальных кривых ; 13 % - на спусках горизонтальных кривых .
На горизонтальных прямых , в отличие от участков за пределами мостов и путепроводов , большее количество съездов с мостов и наездов совершается в правую сторону по ходу движения . Прежде всего - это наезды на ограждения , бордюры , перила . Для мостов и путепроводов на закруглении дороги в плане или после них характерна концентрация происшествий с внешней его стороны ( до 80 %). Очевидно , при разработке конструкций мостов и путепроводов проектировщикам необходимо учитывать этот факт .
Тяжесть последствий ДТП во многом зависит от конструкции перил и ограждений . При наличии бордюра высотой 15 - 20 см большинство ДТП приходится на долю грузовых и легковых автомобилей ( соответственно 39 и 41 %), причем в 69 % случаев не зафиксировано падение транспортного средства с моста .
Наезды на перила (75 %) с последующим падением транспортного средства с моста выпадают на долю легковых автомобилей . Не наблюдались случаи падения мотоциклистов с мостов и путепроводов после ударов о перила .
Тяжесть последствий наездов транспортных средств на перила мостов и путепроводов выше , чем при наездах на бордюры высотой 0,5 - 0,55 м ( табл . 16).
Таблица 16
Тяжесть последствий наездов на конструкции мостов и путепроводов
Элементы конструкции мостов и путепроводов |
Относительное число пострадавших на одно ДТП |
|
погибших |
раненых |
|
Перила |
0,11 |
0,78 |
Бордюры высотой 0,5 - 0,55 м |
0,03 |
0,57 |
Массивные опоры путепроводов и фермы мостов |
0,125 |
0,82 |
Причем удары об ограждения такой высоты оказываются менее опасными для водителей грузовых и легковых автомобилей , мотоциклистов , велосипедистов . Наибольшее число пострадавших отмечается при наездах транспортных средств на массивные опоры путепроводов и мостов ( см . табл . 16). ГОСТ 23457 -79 обязывает устанавливать ограждения на всех мостах , путепроводах и эстакадах . Если габаритные размеры этих искусственных сооружений соответствуют нормам СНиП II - Д .5-72, рекомендуется применять ограждения высотой 0,8 м , а в остальных случаях - высотой 0,5 - 0,55 м и ограничивать скорость движения . Особое внимание должно быть уделено концевым участкам ограждений , которые необходимо продолжить за пределы моста с плавным отводом к бровке земляного полотна .
3.4 . ТРЕБОВАНИЯ К РАСЧЕТНЫМ ПАРАМЕТРАМ ЭЛЕМЕНТОВ ДОРОЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ
При разработке конструкций ограждений в качестве исходных расчетных параметров принимаются такие , которые способствуют сохранению жизни водителю и пассажирам . Максимально допустимы по безопасности воздействия на организм человека ( пристегнутого ремнями безопасности ) поперечное замедление автомобиля - не более 5 g , продольное - 10 g , общая величина перегрузки - 12 g . Причем максимальная скорость нарастания замедления не должна превышать 500 g /с , а продолжительность замедления - не более 0,05 с . Вместе с тем для расчета конструкций необходимо знать величину действующей на них силы , которая определяется углом наезда на препятствие , массой и скоростью транспортного средства в момент дорожно - транспортного происшествия .
Во многих зарубежных странах давно проводится изучение условий съезда автомобиля с дороги , внезапно потерявшего управление , или его наезда на различные препятствия . Исследования осуществляются путем весьма дорогостоящих натурных испытаний или посредством моделирования процесса ДТП .
Союздорнии рекомендует следующие расчетные условия наездов автомобилей на препятствия ( табл . 17), полученные в результате обобщения целого ряда зарубежных исследований .
Таблица 17
Расчетные условия наездов транспортных средств на препятствия
Расчетные параметры |
Тип транспортного средства |
|
легковой |
автобус |
|
Масса , кг |
1500 |
15000 |
Скорость в момент наезда , |
|
|
км / ч ( м/с) |
80 (22,2) |
60 (16,6) |
Кинетическая энергия автомобиля при прямом центральном ударе о препятствие ( например , наезде на стойку дорожного знака или мачту освещения ), Дж |
369460 |
2067800 |
Поперечная составляющая скорости автомобиля в момент наезда н а направляющее ограждение , м / с : |
|
|
угол наезда 10 ° |
- |
2,9 |
угол наезда 15 ° |
- |
4,3 |
угол наезда 20 ° |
7,6 |
- |
Энергия удара о направляющее ограждение , обусловленная поперечной составляющей скорости удара , Дж |
43415 |
62915 140140 |
Примечани я : 1. Прямой центральный удар - удар , при котором вектор скорости ударяющегося тела , центр его массы и сила реакции препятствия находятся на одной прямой .
2 . В числителе показана энергия удара при наезде под углом 10 ° , в знаменателе - 15 ° .
3 . Угол 15 ° следует принимать при конструировании усиленных ограждений ( например , для горных дорог с интенсивным движением автобусов ).
Однородность структуры дорожной сети в развитых странах Запада , основу которой составляют автомагистрали , позволяет использовать расчетные условия при проектировании новых конст рукций сооружений . Однако большой диапазон скоростей движения транспортных средств на дорогах различных категорий в нашей стране диктует необходимость разработки дифференцированных требований к расчетным параметрам конструкций ограждений . С этой целью ВНИИБД МВД СССР собраны и проанализированы сведения о фактических условиях наездов автомобилей на препятствия и съездов с дороги ( скорость движения в момент ДТП , углы съезда с дороги и наезда на препятствие , масса автомобиля , размеры геометрических элементов дороги и др .). Измерение этих параметров связано с определенными трудностями . Так , угол наезда на препятствие или съезда с дороги и скорость в момент ДТП можно зафиксировать на месте происшествия только визуально или посредством опроса водителя и очевидцев , а массу « расчетного » автомобиля - применив методы математической статистики . Поскольку кинетическая энергия движущегося автомобиля зависит от его скорости и массы , наиболее существенно установить их « расчетные » значения , которые и должны быть использованы для расчета энергии удара в момент ДТП . При этом следует учитывать , что состав транспортного потока весьма разнороден по весовым параметрам , но вместе с тем для различных типов транспортных средств на дорогах страны введены скоростные ограничения . Поэтому естественно предположить , что необходимо определять как легковой , так и грузовой « расчетный » автомобиль . Проведенные исследования показали , что масса 95 % легковых автомобилей от массы транспортных средств , которые участвовали в ДТП с наездом на препятствия или съездом с дороги , не превышает 2000 кг , а масса грузовых автомобилей - 7000 кг ( рис . 19). Эти величины можно принять соответственно за « расчетные » массы .
Установлена скорость легковых и грузовых , автомобилей в зависимости от категорий дорог ( рис . 20).
Рис . 19 . Распределение по массе транспортных средств , участвовавших в наездах на препятствия и съездах с дороги с опрокидыванием
Рис . 20 . Распределение скоростей транспортных средств , участвовавших в наезда х на препятствия и съездах с дороги :
1 - дороги I - III технических категорий ; 2 - дороги IV - V технических категорий
В частности , скорость легковых автомобилей в мо мент возникновения ДТП составляла около 90 км / ч для дорог I - III технических категорий и около 75 км / ч - для дорог IV - V технических категорий . Для грузовых автомобилей эти показатели соответственно равны 68 и 6 9 км / ч ( округлены до 70 км / ч ).
В момент наезда на препятствие разрушающее действие оказывает не вся кинетическая энергия движущегося транспортного средства , а только ее поперечная составляющая (Е1), значение которой зависит от величины угла наезда Q ( рис . 21). При съезде автомобиля с дороги угол съезда ( наезда на удерживающее ограждение ) можно определять как угол между следом протектора шины на обочине и кромкой проезжей части дороги . Съезды с дороги происходят в правую и левую стороны , причем в правую в два раза чаще , но с меньшими величинами углов ( рис . 22).
Рис . 21 . Определение угла наезда на препятствие и поперечной составляющей энергии движущегося автомобиля
Обследование мест происшествий свидетельствует , что наезд на препятствие или съезд с дороги происходит под углом до 30 ° , случаи наезда под большим углом крайне редки ( табл . 18).
Рис . 22 . З ависимость угла наезда на препятствие или съезда с дороги от скорости в момент ДТП :
1 - при правостороннем съезде ; 2 - при левостороннем съезде
Таблица 18
Угол наезда на препятствие или съезда с дороги транспортных средств
Угол , град . |
Количество случаев , % |
0 - 30 |
90,3 |
30 - 60 |
8,4 |
60 - 90 |
1,3 |
Угол наезда на препятствие или угол съезда для дорог различных категорий можно вычислить по графикам ( см . рис . 20), используя значения скоростей автомобилей в момент происшествия (табл. 19).
Таблица 19
Расчетные параметры
Исходные расчетные параметры |
Категория дороги |
|
I - III |
IV - V |
|
Масса автомобиля , кг : |
|
|
легкового |
2000 |
2000 |
грузового |
7000 |
7000 |
Скорость автомобиля , км / ч : |
|
|
легкового |
90 |
75 |
грузового |
70 |
70 |
Угол наезда автомобиля , град .: |
|
|
легкового |
15 |
15 |
грузового |
15 |
15 |
3.5 . УСТАНОВКА НАПРАВЛЯЮЩИХ СТОЛБИКОВ
Для улучшения ориентировки водителей в темное время суток и при неблагоприятных метеорологических условиях на автомобильных дорогах устанавливают направляющие столбики , которые помогают четче различать направление автомобильной дороги ( особенно на опасных участках ), границы проезжей части и обочин . Направляющие столбики к дорожным ограждениям не относятся . Они не рассчитаны на ударные воздействия транспортных средств . Поскольку направляющие столбики при наезде на них не должны наносить серьезных повреждений автомобилям и участникам движения , рекомендуются конструкции из пластических материалов ( полиэтилена , полипропилена , поливинилхлорида ), обладающих ударопрочной вязкостью , и из тонких стальных или алюминиевых листов , изготов ленных в виде уголка . В районах , богатых лесом , могут успешно использоваться деревянные столбики . При наездах транспортных средств столбики должны изгибаться или отсоединяться от основания .
Железобетонные столбики ( тумбы ), применяемые на автомобильных дорогах СССР и некоторых зарубежных стран , не отвечают предъявляемым требованиям . В ряде случаев тяжесть последствий при наездах на них выше , чем при съезде транспортных средств с откоса насыпи . Чем меньше масса транспортного средства , тем более уязвимы водители и пассажиры . Из ста случаев наезда автомобилей на железобетонные столбики 14 % приходится на долю грузовых автомобилей , 29 % - на легковые автомобили и 57 % - на мотоциклы . Причем на 10 наездов мотоциклов отмечено 1,2 погибших и 11 раненых , а на 10 наездов легковых автомобилей - 7,5 раненых ( материальный ущерб от каждого наезда составил около 500 руб .). Водители и пассажиры грузовых автомобилей получили лишь легкие ранения ( ушибы , легкие переломы ) при материальном ущербе около 100 руб . Более серьезные травмы зафиксированы при съездах транспортных средств с откосов насыпей после удара о столбики .
В темное время суток и при неблагоприятных погодных условиях ( туман , дождь ) зафиксировано примерно 80 % наездов на столбики . Отчасти это объясняется недостаточной видимостью столбиков , отсутствием световозвращающих элементов и их небольшой высотой .
Исследования видимости направляющих столбиков , проведенные МАДИ и Гипродорнии , показали , что при отсутствии световозвращающих элементов водители замечали изменение направления дороги на закруглении с 40 - 100 м ( в зависимости от радиуса закругления и расстояния между столбиками ). Наклейка на столбики световозвращающей пленки увеличивает расстояние видимости в два раза . ГОСТ 13508-74 « Разметка дорожная » обязывает применять световозвращающие элементы на всех направляющих столбиках . При этом можно увеличить расстояние между столбиками и снизить затраты на оборудование дороги без уменьшения расстояния видимости .
Стоимость одного железобетонного столбика составляет 4 - 5 руб ., а полиэтиленового со световозвращающими элементами - 7 - 10 руб . За счет увеличения расстояния между столбиками ( табл . 20) затраты на оборудование участка дороги останутся неизменными , но существенно повысится пассивная безопасность дороги из - за уменьшения тяжести последствий дорожно - транспортных происшествий .
Таблица 20
Расстояния между направляющими столбиками с внешней стороны закругления
Радиус закругления дороги в плане , м |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 и более |
|
Расстояние между столбиками , м |
СНиП II - Д .5-72 |
10 |
10 |
10 |
10 |
15 |
15 |
ГОСТ 23457 -79 |
10 |
15 |
20 |
30 |
40 |
50 |
3.6 . ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ НАЕЗДОВ НА ДЕРЕВЬЯ
Вдоль большой части автомобильных дорог СССР расположены посадки деревьев . Они предназначены для защиты дорожного полотна от снега , песчаных заносов , ветра , улучшения ориентирования водителей и восприятия ими дорожного пространства в сочетании с ландшафтом местности . Деревья сохранились на обочинах или откосах многих дорог . Такие посадки предохраняли от высыхания гравийные и щебеночные покрытия . С ростом интенсивности и скорости движения деревья становятся источниками повышенной опасности , усложняют содержание дороги , затрудняют расширение проезжей части . По данным А . Садырходжаева 9 % всех ДТП в Узбекской ССР связано с наездами на деревья . Причем тяжесть последствий происшествий зависит от диаметра стволов ( табл . 21). Но вместе с тем на тяжесть последствий наездов влияет не только диаметр стволов деревьев , но и их расположение относительно края проезжей части . Чем ближе к ней посадки деревьев и выше скорость движения транспорта , тем чаще возникают ДТП со смертельным исходом и тяжелыми последствиями ( рис . 23).
Таблица 21
Тяжесть последствий происшествий при наездах на деревья
Диаметр стволов деревьев , см |
Количество ДТП , % |
||
Смертельный исход |
Тяжелые травмы |
Легкие травмы |
|
Менее 20 |
20 |
37 |
43 |
20 - 40 |
32 |
39 |
29 |
40 и более |
41 |
45 |
14 |
Для повышения безопасности движения в населенных пунктах , где скорость движения транспорта не более 60 км / ч , можно рекомендовать посадки деревьев или сохранять их , руководствуясь следующим :
деревья с диаметром ствола до 10 см должны быть расположены не ближе 2 м от края проезжей части ; от 10 до 20 см - не ближе 3 м ; от 20 до 30 см - не ближе 5 м ; от 30 до 40 см и более - не ближе 6 м .
Рис . 23 . Зависимость возможного травмирования участников ДТП от диаметра ствола дерева и расположения его относительно края проезжей части :
1 - деревья с диаметром ствола не более 10 см ;
2 - -"- -"- -"- 10 - 20 см ;
3 - -"- -"- -"- 20 - 30 см ;
4 - -"- -"- -"- 30 - 40 см.
На загородных дорогах скоростные режимы более высоки , и , как следует из рис . 23, с ростом скорости в момент ДТП увеличивается тяжесть последствий от наезда на деревья любого диаметра . Учитывая это , рекомендуется допускать посадку деревьев на расстоянии не менее 9 м от края проезжей части . Сохранение аллей допустимо лишь на туристских и парковых трассах с малой интенсивностью движения ( до 1000 авт. / сут .).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Рассмотренные в практическом пособии положения свидетельствуют , что безопасность движения на дорогах во многом определяется уровнем их инженерного оборудования , установкой энергоемких дорожных ограждений , травмобезопасных конструкций опор массивных дорожных знаков , опор наружного освещения , линий связи , защитой наиболее опасных массивных инструкций , находящихся в непосредственной близости от проезжей части , изменением геометрических параметров насыпей и водоотводных сооружений .
Анализ статистических данных о дорожно - транспортных происшествиях и режимах движения показывает , что при достижении необходимого уровня пассивной безопасности автомобильных дорог можно значительно снизить тяжесть последствий и материальный ущерб от ДТП . Однако во многих случаях выполнение мероприятий по повышению пассивной безопасности связано с экономическими и конструктивными трудностями . Так , устройство пологих откосов насыпей приводит к увеличению объемов земляных работ и площадей , изымаемых из сельскохозяйственного производства . Применение ударобезопасных конструкций дорожных ограждений , опор крупногабаритных знаков и опор освещения способствует снижению тяжести последствий , но вызывает значительное увеличение капитальных и эксплуатационных затрат . Поэтому все решения по обеспечению пассивной безопасности дорог должны быть экономически обоснованы .
Приведенные результаты исследований не охватывают всего комплекса вопросов , связанных с обеспечением пассивной безопасности дорог . Во многом это обусловлено сложностью проблемы , отсутствием данных об опасности различных элементов дороги . Очевидно , необходимо дальнейшее проведение исследований с привлечением специалистов различных областей науки и техники . Это позволит конкретизировать и усовершенствовать требования к инженерному обеспечению пассивной безопасности автомобильных дорог .
ЛИТЕРАТУРА
1 . Астров В.А . Требования к средствам пассивной безопасности на автомобильных дорогах . - М .: Труды Союздорнии , 1976, вып . 81.
2 . Бабков В . Ф . Дорожные условия и безопасность движения . - М .: Транспорт , 1970.
3 . 3алуга В.П . Оборудование автомобильных дорог для безопасности движения ночью . - М .: Транспорт , 1970.
4 . Техно - рабочий проект экспериментальных конструкций ограждений и дорожных знаков и привязка их к испытательному полигону . - Союздорпроект , Киевский филиал , 1977.
5 . N ог dlin Е .F., А mes W.H. , Field R.N. Dinamik Fests of Five Breakaway Lighting Standard Base Designs. Highway Research Record, № 259, 1969.
6 . Giawotto V., Caprile C. Highways Safety Barriers, Theary and Application Roma-Milano, 1967.
7 . Hayes E., Ross Yr. Evaluation of roadway safety features by computer simulation. Final report. Research report 140-10F study 2-10-69-140 Evaluation of roadway environment, 1975, р . 1 - 33.
8 . Handbook of Highway safety design and operating practices U.S. Department of Transportation/Federal Highway Administration , 1973.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение . 1 1. Место пассивной безопасности в системе мер по обеспечению безопасности дорожного движения . 1 1.1. Народнохозяйственное значение проблемы обеспечения пассивной безопасности автомобильных дорог . 1 1.2. Современные методы снижения тяжести последствий дорожно-транспортных происшествий . 5 1.2.1. Нормирование требований к элементам дорожной обстановки, связанных с пассивной безопасностью дорог . 5 1.2.2. Жесткие дорожные ограждения . 5 1.2.3. Полужесткие, эластичные и полуэластичные дорожные ограждения . 7 1.2.4. Останавливающие ограждения . 10 1.2.5. Опоры дорожных знаков и наружного освещения . 12 2. Анализ дорожно-транспортных происшествий, связанных с пассивной безопасностью дороги . 16 2.1. Съезд транспортных средств с дороги . 16 2.2. Наезд транспортных средств на элементы дорожной обстановки . 19 3. Методы обеспечения пассивной безопасности автомобильных дорог . 21 3.1. Изменение геометрии откосов насыпей . 21 3.2. Установка ограждений на высоких насыпях и разделительной полосе . 28 3.3. Установка ограждений на мостах и путепроводах . 30 3.4. Требования к расчетным параметрам элементов дорожных ограждений . 32 3.5. Установка направляющих столбиков . 36 3.6. Предупреждение наездов на деревья . 37 Заключение . 38 Литература . 39 |