Вплив дорожніх умов на безпеку руху

Автомобільна дорога – це інженерна споруда, призначена для руху транспортних засобів. Дорожні умови визначаються кількістю, розміщенням і транспортно-експлуатаційним рівнем автомобільних доріг.

Згідно з офіційною статистикою, дорожні умови в Україні є причиною 8…12% всіх ДТП. Однак спеціальні дослідження показали, що несприятливі дорожні фактори насправді спричиняють ДТП у 30…40%. Тому відповідність проектів доріг, рівня і якості їх ремонту, утримання та облаштування сучасними елементами і засобами є важливою умовою забезпечення безаварійної роботи автомобільного транспорту.

Основні вимоги до доріг, їх технічного стану, рівня утримання і облаштування регламентовані рядом нормативних документів. Зокрема це державні будівельні норми ДБН В.2.3-4-2000. “Споруди транспорту. Автомобільні дороги”, ДБН В.2.3-5-2001. “Споруди транспорту. Вулиці та дороги населених пунктів” та інші.

Статистика виявляє причини ДТП, викликані незадовільними дорожніми умовами. Приблизний щорічний розподіл у відсотках від загальної кількості пригод, пов’язаних з дорожніми факторами, такий (середній для міста і поза містом):

– підвищена ковзкість покриття – 64,7;

– нерівність покриття – 9,5;

– погане утримання дороги в зимовий час – 7,2;

– недостатнє освітлення проїжджої частини – 5,6;

– незадовільний стан обочин – 5,2;

– відсутність тротуарів і доріжок – 3,3;

– інші причини – 4,5.

З наведених даних видно, що більша частина таких ДТП відбувається при підвищеній ковзкості покриття, критерієм якого є коефіцієнт зчеплення коліс з дорогою.

Для різних дорожніх покриттів та/або їх стану коефіцієнт зчеплення  може мати такі значення:

а) цементобетон

– сухий – 0,9…0,7;

– мокрий – 0,6…0,36;

б) асфальтобетон

– сухий – 0,8;

– мокрий – 0,66…0,47;

– літом (при t=40⁰С) – 1,0…1,1;

в) гравійне покриття

– сухе – 0,6…0,7;

– мокре – 0,3…0,4;

г) ґрунтова дорога

– суха – 0,5…0,6;

– зволожена – 0,2…0,4;

д) цілина (пісок)

– сухий – 0,2…0,3;

– зволожений – 0,4…0,5;

е) сніг

– посипаний піском – 0,3…0,38;

– збитий – 0,3…0,5;

– розпушений – 0,2…0,4;

– лід гладкий (t<0⁰С) – 0,06…0,1.

У будівельних нормах зазначені мінімальні значення коефіцієнта зчеплення  при здачі доріг в експлуатацію. Його визначають при гальмуванні транспортного засобу в режимі повного блокування коліс без заносу з початковою швидкістю руху 60 км/год на мокрому покритті (товщина плівки води 1мм). Розрахунок виконується за формулою:

 =jК_Е/g.

Коефіцієнт  можна визначити також за допомогою буксирування. При цьому динамометром заміряється сила тяги, що припадає на буксирування автомобіля в загальмованому стані:

де Q – сила тяги (по динамометру);

r_k – радіус кочення колеса;

l – віддаль від шарніра динамометра до осі колеса.

За відсутності деселерометрів і динамометрів коефіцієнт зчеплення можна визначити шляхом контрольного гальмування автомобіля. Аварійне гальмування виконується не менше трьох разів на швидкості руху не нижче V=30км/год. По заміряних слідах трьох гальмувань знаходиться середнє значення гальмівного шляху S_г, а потім за формулою визначається коефіцієнт зчеплення:

де S_г – середнє значення довжини трьох гальмівних шляхів, м.

Мінімальні граничні значення коефіцієнта зчеплення залежать від умов руху і характеристики дільниць доріг:

– легкі умови руху – дільниці прямі або на кривих радіусами 1000м і більше, горизонтальні або з поздовжніми нахилами не більше 30‰, без пересічень на одному рівні при коефіцієнті завантаження рухом <0,3 від пропускної здатності,

 =0,45;

– утруднені умови руху – дільниці на кривих в плані радіусами 250…1000м на спусках і підйомах з нахилами 30…60‰. Дільниці в зонах звужень проїжджої частини (при реконструкції). Дільниці віднесені до легких умов руху при коефіцієнті завантаження 0,3…0,5,

 =0,45…0,5;

– небезпечні умови руху – дільниці з видимістю менше розрахункової. Підйоми і спуски з нахилами, що перевищують розрахункові. Зони пересічень і прилягань на одному рівні. Дільниці віднесені до легких і утруднених умов при коефіцієнті завантаження більше 0,5,

=0,5…0,6.

Оскільки величина коефіцієнта зчеплення  суттєво впливає на безпеку руху, то згідно з нормативами мінімальне його значення для вологого стану доріг, що знаходяться в експлуатації, має бути не менше 0,4. Дорожньо-експлуатаційна служба повинна забезпечити такий показник на всіх покриттях за будь-яких кліматичних і метеорологічних умов.

6.2 Класифікація доріг і дорожніх покриттів

Дорожня мережа країни включає автомобільні дороги загального користування, міські дороги (вулиці) і відомчі дороги. У 2006 році вулично-дорожня мережа України нараховувала 235 тис. кілометрів, з яких 172 тис. – протяжність автомобільних доріг і 63 тис. – вулиць. Через села проходило 193 тис. кілометрів, 70% яких не мали твердого покриття.

Автомобільні (позаміські) дороги загального користування України – це автомобільні дороги, які забезпечують внутрішньодержавні та міжнародні перевезення пасажирів і вантажів, враховують адміністративно-територіальний поділ країни, з’єднують населені пункти і є складовою частиною єдиної транспортної системи держави.

Класифікація автомобільних доріг загального користування, затверджена постановою КМ України №455 від 06.04.1998р. (із змінами та доповненнями – постановою №185 від 28.02.2001р.), показана схематично на рисунку 6.1.

До магістральних автомобільних доріг (див. рис. 6.1) належать дороги, суміщені з міжнародними транспортними коридорами та міжнародними автомобільними магістралями категорії “Е”, наприклад дорога “Київ-Одеса”, “Сімферополь-Ялта-Севастополь”, “Київ-Ковель-Ягодин”, “Устилуг-Луцьк-Рівне” та інші.

До регіональних автомобільних доріг (див. рис. 6.1) належать:

– дороги, що з’єднують столицю України – місто Київ з адміністративним

центром Автономної республіки Крим, адміністративними центрами областей та містами державного підпорядкування;

– дороги, що з’єднують основні міжнародні прикордонні пункти пропуску автомобільного транспорту, морські та авіаційні порти міжнародного значення, найважливіші об’єкти національного культурного надбання, курортні зони та великі промислові і культурні центри країни з магістральними дорогами, наприклад “Київ-Суми”, “Луцьк-Ківерці- Маневичі”, під’їзд до аеропорту м. Дніпропетровськ тощо.

До територіальних автомобільних доріг (див. рис. 6.1) належать:

– дороги, що з’єднують адміністративні центри Автономної Республіки Крим і областей між собою та з містами обласного підпорядкування, а також

міста обласного підпорядкування і адміністративні центри районів між собою;

– дороги, що з’єднують з магістральними та регіональними дорогами і дорогами визначені у попередньому абзаці, основні аеропорти, морські та річкові порти, залізничні вузли, курорти, об’єкти національного культурного надбання та природно-заповідного фонду, прикордонні автомобільні пункти пропуску міжнародного та міждержавного значення.

До районних автомобільних доріг (див. рис. 6.1) належать:

– дороги, що з’єднують адміністративні центри районів з населеними пунктами в межах району та населені пункти району між собою;

– дороги, що з’єднують населені пункти в межах району з залізничними станціями, аеропортами, річковими портами, об’єктами національного культурного надбання та природно-заповідного фонду з мережею інших доріг загального користування;

– під’їзди до прикордонних пунктів пропуску автомобільного транспорту.

Залежно від інтенсивності руху (кількості транспортних засобів, що проходять через січення дороги за одиницю часу в обох напрямках) і їх значення в загальній дорожній мережі країни, автомобільні дороги відповідно до ДБН В 2.3-4-2000 діляться на категорії, як це показано в таблиці 6.1.

Головним показником для визначення параметрів дороги, яка проектується, є розрахункова швидкість (див. табл. 6.2).

Класифікація міських вулиць і доріг за функціональними ознаками наведена в таблиці 6.3. Основні нормативи на проектування міських вулиць і доріг встановлені державними будівельними нормами ДБН В.2.3-5-2001.

Таблиця 6.1 – Категорії автомобільних доріг

Таблиця 6.2 – Розрахункова швидкість при проектуванні доріг

Таблиця 6.3 – Класифікація міських вулиць і доріг

Залежно від категорії доріг вибирають конструкцію дорожнього одягу, верхнім шаром якого є покриття. Тип і стан дорожнього покриття суттєво впливають на показники ефективності роботи автомобільного транспорту – швидкість і БДР, зношування вузлів і агрегатів рухомого складу, витрати пального і т.д. В таблиці 6.4 наведені типи дорожнього покриття, використані матеріали і категорії доріг, де вони застосовуються.

Виходячи з міцнісних характеристик дорожнього покриття, на дорогах різних категорій існують обмеження на застосування рухомого складу з різним осьовим навантаженням. Так, на дорогах І і ІІ категорій дозволяється експлуатувати транспортні засоби з осьовним навантаженням до 11,5т, на дорогах ІІІ і ІV– до 10т і до 6т – на дорогах V категорії. В міських умовах в години “пік” в порядку виключення дозволяється експлуатація автобусів з основним навантаженням до 11,5т і повною масою до 17,5т.

Таблиця 6.4 – Типи дорожнього покриття

6.3 Елементи дороги

6.3.1 Поперечний профіль дороги

Для характеристики основних елементів дороги використовуються такі поняття, як поперечний профіль дороги, план траси і поздовжній профіль дороги.

Поперечним профілем називають розріз дороги площиною перпендикулярною до її осі. На поперечному профілі зображується земляне полотно дороги і його конструктивні елементи, як це показано на рисунках 6.2 і 6.3. Позиції на рисунках означають: 1) проїжджа частина – смуга призначена для руху транспортних засобів, яка, як правило, має дорожній одяг (покриття); 2) узбіччя – підвищує міцність краю дорожнього одягу і забезпечує безпеку руху; 3) кромка – крайня лінія, яка розділяє проїжджу частину і узбіччя; 4) укіс внутрішній; 5) бровка – лінія, яка розділяє обочину і внутрішній укіс; 6) укіс зовнішній; 7) бокова канава (кювет), яка призначена для осушування дороги і відведення від неї води (див. рис. 6.2); 8) роздільна смуга (див. рис. 6.3).

Рисунок 6.2 – Поперечний профіль автомобільної дороги

Рисунок 6.3 – Поперечний профіль дороги з роздільною смугою

Проїжджа частина, як правило, має не менше двох смуг руху. Частина проїжджої частини, яку займають автомобілі, що рухаються один за другим та в одному і тому ж напрямку, називається смугою руху. Роздільну смугу, шириною не менше 5м, влаштовують на дорогах І-ї категорії, щоб унеможливити виїзд на смугу зустрічного руху.

Поперечний профіль дороги, яка проходить через населені пункти, має свої конструктивні особливості. Зокрема, міська вулиця, крім проїжджої частини для руху транспортних засобів, має тротуари для пішоходів, зелені насадження (смуги) для ізоляції пішоходів і забудов від вуличного руху, трамвайні колії розміщені в межах проїжджої частини або на окремій смузі. Під вулицею розміщують підземні комунікації: кабелі електричного струму; телефонно-телеграфні лінії; водопровід, газопровід, каналізацію і т.д.

Ширину смуги встановлюють залежно від швидкості руху і габаритної ширини автомобілів. Недостатня ширина смуги не забезпечує безпеки руху з розрахунковими швидкостями, надлишкова – збільшує вартість дороги. Кількість смуг (4…6) на дорогах І-ї категорії встановлюється залежно від інтенсивності руху і рельєфу місцевості. Основні параметри проїжджої частини

і земляного полотна автомобільних доріг різних категорій наведені в таблиці 6.5.

Таблиця 6.5 – Ширина дороги залежно від категорії

6.3.2 План траси

Автомобільна дорога складається з прямих дільниць, з’єднаних кривими, що забезпечують плавний перехід автомобіля з однієї прямої на іншу. Графічне зображення проекції дороги на горизонтальну площину називається планом траси.

Криволінійні дільниці, особливо з малими радіусами погіршують умови руху автомобілів оскільки ускладнюється керування автомобілем. При русі по кривій виникає відцентрова сила, яка намагається змістити автомобіль.

Для безпеки (збільшення видимості) та зручності руху криві дільниці доріг проектують з максимально можливими радіусами. Радіуси в плані рекомендуються: 3000м і більше – для доріг І-ї категорії; 2000м і більше – для решти. При таких радіусах вплив відцентрової сили невеликий для розрахункової швидкості і немає потреби ускладнювати конструктивні елементи дороги. Натомість, призначати великі радіуси не завжди можливо, тому при техніко-економічному обгрунтуванні допускається приймати мінімально допустимі радіуси кривих у плані (див. табл 6.6).

Таблиця 6.6 – Рекомендовані мінімальні радіуси кривих дороги в плані

Для забезпечення зручності і безпеки руху автомобіля з розрахунковою швидкістю при радіусах кривих менше 3000м на дорогах І-ї категорії і менше 2000м на дорогах решти категорій, влаштовують віраж – односкатний поперечний профіль з нахилом проїжджої частини в напрямку центра кривої по всій її довжині 20‰…60‰, а там, де буває часто ожеледиця, – до 40‰.

Радіус кривої R (м), який забезпечував би безпечний рух автомобіля при розрахунковій швидкості V (км/год), можна визначити за формулою:

де φ_у – коефіцієнт поперечного зчеплення (для несприятливих умов руху);

і_в – поперечний уклон проїжджої частини у проміле (уклон віража).

На рівній місцевості за відсутності суттєвих перешкод дорога може бути прокладена прямолінійними дільницями довжиною в декілька кілометрів. Однак довжина прямих не повинна перевищувати 4…4,5 км, позаяк рух по довгих прямих дільницях зв’язаний з прогресивною втомою і зниженням уваги у водіїв вантажних автомобілів, які рухаються повільно, а водіїв легкових автомобілів – з втратою контролю за швидкістю, що являється причиною підвищеної аварійності.

6.3.3 Поздовжній профіль дороги

Поздовжнім профілем дороги називається умовне зображення розрізу дороги вертикальною площиною, що проходить через її вісь. У поздовжньому профілі автомобільна дорога складається з окремих дільниць з підйомами або спусками і рідше з горизонтальних дільниць.

Крутизна підйому або спуску дільниці дороги характеризується відношенням різниціh відміток перевищення між крайніми точками полотна дороги А і В до віддалі l між ними (див. рис. 6.4). Ця величина називається поздовжнім уклоном “і”. Він визначається як тангенс кута нахилу проектної лінії дороги до горизонту:

i=h/l=tgα.

Уклон дороги позначається:

– у відсотках (%) на 100м дільниці;

– у проміле (‰) на 1000м дільниці;

– у десяткових дробах з точністю до тисячних.

Залежність кількості ДТП від величини поздовжнього уклону показана на рисунку 6.5.

Рекомендований поздовжній уклон не повинен перевищувати 30‰. В тих випадках, коли за умовами рельєфу місцевості цю вимогу виконати не вдається, виходячи з розрахункових швидкостей руху, поздовжні уклони можуть бути збільшеними. Наприклад, для швидкості руху 100км/год – це 50‰, для 60км/год – 70‰ і т.д.

Вертикальні криві проектують таким чином, щоб забезпечити: 1) безпеку; 2) комфортність руху без зниження пропускної здатності дороги. Це досягається застосуванням кривих змінного радіуса, що, у свою чергу, забезпечує безпечну розрахункову швидкість руху за умов геометричної видимості, при обгоні або екстреному гальмуванні. Для вгнутих вертикальних кривих віддаль видимості розраховують при включених фарах. Найменші (мінімальні) радіуси випуклих і вгнутих кривих залежно від розрахункових швидкостей руху автомобіля наведені в таблиці 6.7.

Таблиця 6.7 – Залежність радіусів кривих дороги від швидкості руху

Втрата видимості на випуклих переломах викликає необхідність застосування вертикальних кривих із збільшеним радіусом, ніж на вгнутих, де вибір радіуса кривої проходить за умовою забезпечення плавності руху. Як відзначав професор В. Ф. Бабков, найбільш високі транспортно-експлуатаційні якості, пропускна здатність і безпека руху можуть бути забезпечені тільки при видимості не менше 700м. Переважна більшість водіїв бачать зустрічні автомобілі на віддалі до 1500м.

6.4 Оцінка безпеки автомобільних доріг і вулиць

Для оцінки рівня безпеки дороги застосовується ряд показників, зокрема показник відносної аварійності, коефіцієнт безпеки, коефіцієнт аварійності та інші.

Відносна аварійність – це показник, що характеризує рівень аварійності на дорозі і дозволяє оцінити степінь небезпеки окремих її ділянок. Відносна аварійність може визначатися на 1 млн кілометрів пробігу:

або за певний період:

,

де n_ДТП – кількість ДТП на ділянці дороги за розрахунковий період;

N – інтенсивність руху автомобілів в обох напрямках на ділянці дороги за розрахунковий період;

l – довжина ділянки дороги;

∑L – сумарний пробіг автомобілів на ділянці дороги за розрахунковий період.

Коефіцієнт безпеки К_δ – це відношення швидкості, яка забезпечується тією чи іншою ділянкою дороги до найбільш можливої швидкості в’їзду на неї з попередньої ділянки:

,

де V – швидкість, що забезпечується даною ділянкою дороги виходячи з безпеки руху;

V_вх – максимальна швидкість, з якою транспортний засіб може в’їхати на дану ділянку.

Для оцінки безпеки окремих ділянок доріг використовується шкала, наведена в таблиці 6.8.

Коефіцієнт аварійності К_і – показник, який застосовується для виявлення небезпечних ділянок доріг з різними комбінаціями умов руху. Він визначається як відношення кількості ДТП на 1млн км сумарного пробігу транспортних засобів на якій-небудь ділянці дороги до кількості ДТП на еталонній, тобто горизонтальній прямолінійній ділянці з рівним шорстким покриттям шириною 7,5м і закріпленими обочинами шириною 2,5…3,0м на відкритій місцевості.

Таблиця 6.8 – Ступінь безпеки дороги залежно

від величини коефіцієнта безпеки К_δ

Підсумковий коефіцієнт аварійності К_ав є добутком окремих коефіцієнтів аварійності, що характеризують вплив різних елементів плану і поздовжнього профілю дороги, ширини і стану її проїжджої частини, інтенсивності руху тощо, та визначається за формулою:

,

де К₁ – коефіцієнт аварійності, що враховує вплив інтенсивності руху;

К₂ – коефіцієнт аварійності, що враховує вплив кількості смуг руху;

К₃ – коефіцієнт аварійності, що враховує вплив ширини проїжджої частини;

К₄ – коефіцієнт аварійності, що враховує вплив ширини обочини;

К₅ – коефіцієнт аварійності, що враховує віддалі видимості в плані;

К₆ – коефіцієнт аварійності, що враховує поздовжній нахил дороги;

К₇ – коефіцієнт аварійності, що враховує радіус кривих в плані;

К₈ – коефіцієнт аварійності, що враховує коефіцієнт зчеплення φ і т.д.

Значення коефіцієнтів К₁, К₂, К₃ … К_і встановлюються на основі аналізу статистики ДТП.

Ділянки доріг, для яких К_ав≤10, рахуються задовільними за умовами безпеки руху. Це стосується і нових доріг при їх проектуванні. При К_ав=10…20 рекомендується розмітка проїжджої частини, яка забороняє обгін з виїздом на зустрічну смугу. При К_ав=20…40 встановлюються знаки, які обмежують швидкість і забороняють обгін. Ділянки доріг, для яких К_ав>40, вважаються дуже небезпечними, і їх необхідно реконструювати.

Підсумковий коефіцієнт аварійності можна визначити: 1) на основі технічної документації на дорогу (її окремих ділянок), що проектується; 2) на основі лінійного графіка ділянки дороги, що експлуатується з врахуванням інтенсивності руху. Існує також залежність між підсумковим коефіцієнтом К_ав і відносною аварійністю К_а, що дає можливість прогнозувати кількісно рівень аварійності на дорозі (див. рис.6.6).

4.5 Утримання і облаштування доріг

6.5 Утримання і облаштування доріг

Клімат, метеорологічні умови, руйнівні дії транспортних засобів – це фактори, які погіршують властивості автомобільної дороги як інженерної споруди, знижуючи тим самим ефективність і безпеку дорожнього руху. Особливо важливим завданням підвищення безпеки руху є усунення ковзкості покриття, тобто збільшення коефіцієнта φ.

У процесі експлуатації шорсткість покриття знижується в результаті стирання кам’яних матеріалів під дією шин. Крім того, зменшення коефіцієнта зчеплення відбувається також у результаті дії атмосферних опадів, забруднення дорожнього покриття. Як наслідок, росте гальмівний шлях, збільшується ймовірність виникнення ДТП.

Для збереження високого значення коефіцієнта φ передбачають такі заходи:

– здійснюють підігрів покриття парою або електричним струмом;

– застосовують дренажні покриття;

– збільшують розміри гравію для поверхневої обробки;

– застосовують фрикційні матеріали;

– використовують спеціальний рисунок протектора;

– встановлюють антиблокувальні пристрої в гальмівних системах автотранспортних засобів.

Нерівність дорожнього покриття за даними ДАІ являється причиною 13…18% ДТП. Характер виникнення пригод полягає в необхідності екстреного гальмування або маневру в плані чи виконання обох цих дій, а значить створення небезпечної ситуації.

Нерівності викликають також коливання підвіски, що може призвести до втрати керованості. Коливання причепів і напівпричепів автопоїздів призводить до збільшення динамічного коридору руху. Окрім того, наявність нерівностей на дорогах підвищує втомленість водіїв, відволікає їхню увагу від сприйняття інших об’єктів на дорозі.

Єдиним ефективним методом боротьби з нерівностями дорожнього покриття є, крім якісного будівництва, своєчасний його ремонт.

Значна кількість ДТП в нічний час доби пояснюється різким погіршенням зорового сприймання об’єктів інформації при русі. Щоб покращити умови сприймання в темні години, виконують такі роботи:

– виготовляють дорожнє покриття із світлих матеріалів;

• маркують осьову лінію, вкладають світлі крайні смуги;

– взаємно віддаляють зустрічні транспортні потоки або організовують односторонній рух;

– встановлюють протиосліплюючі екрановані пристрої на роздільній смузі;

– роблять дорожню розмітку з світлоповертаючої фарби з рефлектуючими елементами;

– влаштовують штучне освітлення;

– встановлюють дорожні блоки з рефлекторними поверхнями або з освітленням.

Значна кількість ДТП відбувається у результаті з’їзду транспортних засобів з дороги, наїздів на різного роду опори, інші об’єкти на придорожній смузі. Для зниження важкості наслідків подібних ДТП проводять такі заходи:

а) влаштовують плавні відкоси, щоб була можливість з’їхати з дороги;

б) забороняють монтаж на придорожній смузі масивних конструкцій;

в) встановлюють в місцях підвищеної небезпеки ударобезпечні огорожі, конструкція яких має відповідати таким вимогам:

– забезпечувати високе енергопоглинання кінетичної енергії;

– виключати можливість виникнення значних сповільнень і деформацій транспортного засобу;

– виключати перекидання або відкидання транспортного засобу в потік;

– візуально попереджати водія про межі і характер небезпечної зони.

Залежно від вирішення завдання огорожі можуть бути:

– жорсткими, призначеними тільки для відхилення траєкторії руху;

– гнучкими, які поглинають частину енергії удару і змінюють траєкторію;

– деформуючими, що поглинають енергію удару.

Ремонтні роботи проїжджої частини вулиць і доріг створюють зони підвищеної небезпеки і значно знижують ефективність транспортного процесу. Для зменшення негативних наслідків при проведенні ремонтних робіт необхідно здійснити такі заходи:

– провести замір основних характеристик транспортного потоку (інтенсивність, склад, швидкість) і визначити можливість його проходження через ремонтну дільницю;

– визначити можливі маршрути об’їзду або передбачити спеціально обладнаний тимчасовий об’їзний маршрут;

– забезпечити завчасну та вичерпну систему інформування всіх учасників руху;

– забезпечити проїзд ділянки дороги, що ремонтується з необхідним обмеженням швидкості передбачивши встановлення необхідних засобів організації і регулювання руху;

– встановити огорожі біля небезпечних місць з обов’язковим обладнанням їх світлоповертаючими елементами і ліхтарями.