Проектирование виражей

Проектирование виражей в системе IndorCAD осуществляется в автоматическом режиме. Расчёт виражей реализован согласно следующим нормативным документам (в порядке приоритета).

• СП 34.13330.2021 «Автомобильные дороги»; Россия, 2021.

• ГОСТ 33475–2015 «Дороги автомобильные общего пользования. Геометрические элементы. Технические требования»; межгосударственный стандарт, 2015.

• ТКП 45–3.03–19–2006 «Автомобильные дороги. Нормы проектирования»; Беларусь, 2006.

• SST 72:2009 «Дороги автомобильные общего пользования. Геометрические и структурные требования»; Грузия, 2009.

• СП 42.13330–2016 «Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений»; Россия, 2016.

• Типовые проектные решения (материалы для проектирования) 503–0–45 «Элементы автомобильных дорог на закруглениях — виражи, уширения проезжей части, переходные кривые»; СССР, 1982.

• Попов В.Г. Разбивка виражей, уширение проезжей части, горизонтальных кривых, пересечений и примыканий // Пособие для мастеров и производителей работ дорожных организаций / МАДИ (ГТУ). — М., 2001. — 152 с.

Система «распознаёт» несколько типов сопряжений элементов трассы, на которых может выполнить отгон виража.

• Простой вираж (сопряжение прямой, клотоиды и круговой кривой):

  • на участке за 10 м до начала отгона уклон внешней обочины плавно переходит в уклон внешней полосы движения;

  • на участке отгона двускатный профиль проезжей части последовательно (исходя из требования равномерности дополнительного продольного уклона) приводится к односкатному с уклоном виража. Уклон внешней полосы движения и внешней обочины изменяется равномерно на всём протяжении участка отгона. Уклоны остальных элементов ВПП изменяются так же равномерно, но начиная с участка, на котором уклон внешней полосы движения окажется равным уклону отгоняемого элемента.

• Сопряжение двух круговых кривых, направленных в одну сторону, без прямой вставки между ними или с прямой вставкой менее 100 м (единый вираж):

  • на прямой вставке сохраняется односкатный профиль с уклоном, равным уклону ближайшей к оси полосы движения на прямом участке;

  • на участке отгона односкатный профиль с уклоном, равным уклону ближайшей к оси полосы движения на прямом участке, последовательно приводится к односкатному с уклоном виража.

• Сопряжение единым виражом направленных в одну сторону круговых кривых:

  • на участке между круговыми кривыми сохраняется односкатный профиль с плавным изменением уклона (от уклона виража одной вершины до уклона виража другой вершины и плавным изменением уширения).

• Сопряжение двух круговых кривых, направленных в разные стороны, с прямой вставкой менее 60 м между ними:

  • на участке отгона происходит плавное изменение односкатного профиля с уклона виража одной вершины до уклона виража другой вершины;

  • на участке в 20 м от середины прямой вставки (или точки сопряжения при отсутствии прямой вставки) уклон обочины плавно меняется от нуля до уклона обочины на прямом участке.

При проектировании виражей пользователем может быть выбран нормативный документ, определяющий рекомендуемые (устанавливаемые по умолчанию) параметры виража, среди которых — значение уклона виража, нормы уширения и схема отвода уширения.

В системе IndorCAD реализованы следующие схемы отвода уширения (согласно поддерживаемым нормативным документам).

• В СП 34.13330.2021 для вершин с радиусом менее 1000 м рекомендуется уширение плавное, пропорционально радиусу кривизны, от точки с радиусом кривизны R = 2000 м до начала круговой кривой.

• В СП 42.13330–2016 для улиц в населённых пунктах используется аналогичная схема, однако уширение по умолчанию выполняется с обеих сторон трассы. При этом в параметрах трассы в разделе Ограничения можно уточнить максимальный радиус устройства виража, который на городских улицах существенно меньше.

• В ТКП 45–3.03–19–2006 уширение выполняется на участке длиной 20 м перед точкой с радиусом кривизны R = 500 м.

• В ГОСТ 33475–2015 и SST 72:2009 предписано плавное уширение, пропорционально радиусу кривизны, от начала переходной кривой.

• При установке флага «Единый вираж» для сопряжённых вершин на переходном участке уширение плавно изменяется от уширения одной вершины до уширения другой вершины.

При смене стандарта рекомендуемые значения виража пересчитываются для всех вершин. После этого можно установить значения, отличные от рекомендуемых.

Чтобы выполнить расчёт виражей, сделайте активной нужную трассу и нажмите кнопку Модель трассы > Продольный профиль и ВПП > Виражи (кнопка будет недоступна, пока на трассе не выполнена разбивка).

Появится диалоговое окно, в котором можно выбрать вершины трассы для проектирования виражей и уточнить параметры виражей. При нажатии кнопки ОК выполняется расчёт виражей.

Выбор вершин для проектирования виражей

В левой части окна отображается список вершин трассы, длина кривых которых не равна нулю. Система анализирует параметры вершин и отмечает галочками те вершины, на которых необходимо запроектировать вираж. На не отмеченных галочками вершинах вираж делать не требуется. Красным цветом в списке выделены те вершины, параметры виража которых настроены некорректно или для которых не задан какой-либо из обязательных параметров. При наведении курсора мыши на вершину всплывает подсказка, содержащая список предупреждений по данной вершине. Чтобы выделить вершину, щёлкните на ней мышью. Для выделения нескольких вершин используйте клавиши Shift или Ctrl. Двойной щелчок мышью на вершине подсвечивает её на плане.

Под списком вершин отображаются параметры выделенной вершины: радиус и длина круговой кривой, длины входящей и исходящей клотоид, длины прямых вставок до и после кривой.

Задание параметров виража

В области Параметры виража отображаются рекомендуемые параметры виража на выделенной в списке вершине. Параметры виража доступны для редактирования, только если соответствующая вершина отмечена галочкой.

• Используемый стандарт. Здесь можно выбрать нормативный документ, определяющий рекомендуемые параметры виража. По умолчанию параметры виража (уклон виража, нормы уширения и схема отвода уширения) устанавливаются автоматически в соответствии с выбранным стандартом. При необходимости эти значения можно изменить вручную. Для выбора нужного стандарта нажмите кнопку Изменить.

• Шаблон ВПП. В этом поле необходимо выбрать шаблон, соответствующий конфигурации верха проектной поверхности на кривой. Значения параметров элементов в шаблоне (ширины и уклоны проезжей части и обочины и пр.) используются как базовые при расчёте виража. Если задание ВПП было ограничено применением одного из стандартных шаблонов (без ручных правок, создания откосов, кюветов и т.д.), то система автоматически подставляет этот шаблон. При проектировании виража на кривой, ВПП которой запроектирован вручную без применения шаблона, необходимо предварительно создать шаблон ВПП, соответствующий модели на данном участке. Отгон рассчитывается по указанному шаблону, и если ВПП не соответствует выбранному шаблону, то вираж будет рассчитан некорректно.

• Уклон виража. Определяется согласно выбранному нормативному документу. Отгон виража можно полностью отключить (например, если вираж проектируется в черте города и скоростной режим позволяет это сделать), при этом текущие уклоны сегментов ВПП изменяться не будут. Близкорасположенные вершины не считаются сопряжёнными, если на одной из них отключено изменение уклонов (снят флажок на группе «Вираж»).

  Замечание. Для SST 72:2009 уклон определяется исходя из скоростного режима на трассе (по умолчанию используется расчётная скорость трассы, но есть возможность уточнить её для каждой вершины).

• Обратный уклон обочины на верховой стороне. По умолчанию уклон обочины на верховой стороне отгоняется вместе с уклоном проезжей части. Однако в нормативных документах допускается обратный уклон обочины на верховой стороне во избежание загрязнения покрытия проезжей части и лучшего обеспечения водоотвода. При включении опции Обратный уклон обочины на верховой стороне уклон обочины на вираже будет равен 20‰.

  Если использовать обратный уклон обочины при построении виража на сопряжении двух круговых кривых, направленных в разные стороны, с прямой вставкой менее 60 м между ними, то на участке длиной 20 м от середины прямой вставки (или точки сопряжения при отсутствии прямой вставки) уклон обочины плавно меняется от уклона обочины на прямом участке до 20‰.

• Не отгонять уклон обочины. Данная опция может использоваться при проектировании ремонта, когда обочина отделена бортовым камнем и модифицируется только проезжая часть.

• Не отгонять уклон разделительной полосы. Стандарт предписывает отгонять разделительную полосу шириной до 2 м. Но в ряде случаев, например, если она отделена бортовым камнем, это не требуется.

• Норма уширения на вираже. Устанавливается исходя из расчёта для двухполосной проезжей части. При наведении курсора мыши на это поле всплывает подсказка, где показано полное значение уширения. Уширение можно полностью отключить (например, если выполняется ремонт и границы полос жёстко заданы бортовым камнем).

• Уширение только с внутренней стороны. По умолчанию эта опция включена, т.к. согласно нормативным документам уширение рекомендуется устраивать с внутренней стороны проезжей части. Если снять флажок этой опции, то уширение будет выполнено с обеих сторон от оси трассы. Обратите внимание, что при наличии разделительной полосы этот флаг не установлен и заблокирован для редактирования, поскольку в данном случае уширение всегда выполняется для обеих проезжих частей в сторону внешней обочины.

• Плавный отвод уширения. Если в качестве нормативного документа выбран стандарт ТКП 45–3.03–19–2006, то данная опция по умолчанию выключена, поскольку отвод уширения осуществляется на участке за 20 м до точки на кривой, где R = 500 м.

  Замечание. Если выбран стандарт СП 34.13330.2012, ГОСТ 33475–2015 или СП 42.13330–2016, но опция Плавный отвод уширения выключена, то отвод уширения выполняется в соответствии с ТКП 45–3.03–19–2006.

• Более подробная разбивка на вираже. Чтобы выполнить дополнительную разбивку на вираже, включите флажок этой опции и укажите шаг разбивки. Допускается дополнительная разбивка с шагом более 1 м. При этом поперечники, не являющиеся ключевыми, автоматически становятся скрытыми (с шагом прореживания 20 м).

• Максимальный дополнительный продольный уклон. Устанавливает верхнюю границу диапазона допустимого дополнительного продольного уклона по внешней кромке трассы.

Изменение уклона земляного полотна на участках с виражом

Для того чтобы уклон линии верха земляного полотна на поперечных профилях автоматически изменялся вместе с уклоном проектной поверхности, включите в настройках виража опцию Изменять уклон ВЗП относительно проектной поверхности. Укажите значение уклона ВЗП относительно проектной поверхности. К примеру, чтобы уклон сегмента ВЗП совпадал с уклоном проезжей части, задайте в этом поле значение 0.

После применения автоматического расчёта виражей для сегментов ВЗП устанавливается расчёт уклона относительно первой полосы движения на поперечном профиле.

Отгон уклона виража

По умолчанию в качестве участка отгона уклона виража используется вся переходная кривая: входящая клотоида на входящем сопряжении и исходящая клотоида на исходящем сопряжении. При этом продольный уклон по линии внешней кромки, который образуется в результате отгона уклона виража, отображается в поле Дополнительный продольный уклон (в разделах Входящее сопряжение и Исходящее сопряжение).

Если полученный дополнительный продольный уклон не удовлетворяет ограничениям, например, он больше максимально допустимого продольного уклона, определяемого в основных свойствах виража, или он меньше минимально допустимого продольного уклона 3‰, определяемого стандартами, то соответствующее поле отображается на красном фоне.

Добиться соблюдения ограничений на дополнительный продольный уклон можно, изменив длину участка отгона уклона виража за счёт круговой кривой или прямой вставки. Кнопка позволяет вычислить автоматически длину недостающего участка отгона, если дополнительный продольный уклон превышает допустимое значение, или длину, на которую нужно уменьшить участок отгона, если дополнительный продольный уклон менее допустимого. При нажатии кнопки в поле за счёт круговой кривой или за счёт прямой вставки подставляется нужное значение (со знаком «+», если участок отгона увеличивается, или со знаком «–», если участок отгона уменьшается).

Если на простых виражах (с сопряжением прямой, клотоиды и круговой кривой) установлены длинные участки отгона, на которых дополнительный продольный уклон оказывается менее 3‰, есть возможность задать ускоренный отгон. При этом отгон до односкатного профиля с уклоном, равным уклону внешней полосы профиля, выполняется ускоренно, с дополнительным продольным уклоном 3‰. Далее односкатный профиль вращается до уклона виража более плавно.

Для смежных круговых кривых, направленных в одну сторону, без прямой вставки или с прямой вставкой менее 100 м можно выбрать опцию Единый вираж для двух круговых кривых, при которой уклон виража между круговыми кривыми меняется равномерно от уклона первой вершины до уклона второй вершины.

Параметры трассы, используемые при расчёте виража

Часть параметров, учитываемых при расчёте автовиража, являются общими для всех вершин трассы. В разделе «Параметры трассы» диалога настройки и расчёта виражей справочно приводятся параметры трассы, учитываемые при расчёте уклона и уширения (максимальный радиус устройства виража, гололёдность района, длина расчётного автопоезда и т.д.). Эти параметры можно уточнить в свойствах трассы в разделе Ограничения.

Дополнительно в этом разделе выведены параметры тонкой настройки алгоритма. Описание влияния каждого параметра на алгоритм можно посмотреть, щёлкнув мышью на значок в правой части параметра.

Схема виража

Для того чтобы проектирование виража было более наглядным, используется схема виража, в которой показаны ключевые точки вершины и можно сравнивать заданный шаблон ВПП, текущий ВПП и ВПП после расчёта автовиража. Профили ВПП рисуются в точках начала/конца отгона уклона проезжей части и, для сравнения, на некотором расстоянии (до и после) от виража.

• Зелёным цветом отображается указанный шаблон ВПП. Он сохраняется на начальном (нижнем) участке схемы даже при отключении шаблона на всей схеме: это позволяет контролировать соответствие шаблона текущему ВПП.

• Серым цветом показана текущая схема верха проектной поверхности.

• Синие линии показывают схему ВПП с заданными настройками виража.

• Ключевые точки вершины (начало и конец клотоид и круговой кривой) выделены на оси красными точками. Участок круговой кривой отображается сплошной линией, клотоиды — длинными штрихами, прямые участки — коротким пунктиром.

• При наличии сопряжённой вершины она отображается на схеме розовым цветом, что позволяет более наглядно контролировать уширение на переходном участке.

• Для длинных виражей (на вершинах с большими радиусами) схема по умолчанию даётся с увеличенным горизонтальным масштабированием — это позволяет рассмотреть детали схемы более наглядно.

Настроить отображение линий на схеме можно в разделе Схема виража.

Отгон виража в нестандартных ситуациях

Ниже рассмотрены некоторые нестандартные ситуации, при которых автоматический расчёт виражей возможен и корректен только при выполнении определённых условий.

• Трасса имеет участки с разными требованиями (минимальная ширина обочины, максимальный радиус устройства виража и т.д.). Такая ситуация может встретиться, например, при проектировании загородной трассы, проходящей через населённый пункт. В данном случае рекомендуется выполнять отгон виражей последовательно и настраивать ограничения трассы для конкретного участка. Список параметров, критичных для расчёта, приведён в разделе Параметры трассы диалога настройки автовиража. Однако для сопряжённых вершин такой подход должен применяться с осторожностью, может возникнуть несовпадение параметров виража в точке сопряжения.

• Две сопряжённые вершины находятся в зонах с разными требованиями к предельному радиусу устройства виража. Рассмотрим ситуацию, когда, например, первая вершина с радиусом R1 = 2100 м находится в городской зоне с предельным радиусом устройства виража 2000 м, а вторая вершина, например, с радиусом R2 = 2500 м расположена в загородной зоне с предельным радиусом 3000 м. В этом случае для первой сопряжённой вершины по нормам вираж можно не делать, а на второй вершине он необходим. Чтобы в такой ситуации корректно запроектировать вираж, следует отключить изменение уклонов на вершине R1 в городской зоне (снять флажок с группы «Вираж») — после этого вершины перестанут считаться сопряжёнными. Однако нужно учитывать, что отключение изменения уклонов не вернёт ВПП к шаблонному состоянию, поэтому, если вираж на вершине R1 был рассчитан, следует либо отменить его, либо применить на этом участке исходный шаблон ВПП.

• На вираже имеются участки, не соответствующие шаблону, например автобусный карман или другое локальное уширение. В данном случае рекомендуется добавлять все изменения в ВПП уже после расчёта автовиража. В противном случае автовираж сбросит в исходное, шаблонное состояние все изменяемые параметры ВПП на участке виража и уже от них будет производить расчёт.

• На вираже имеется дополнительная полоса (например, на подъём). В данном случае шаблон на участке виража несимметричен, из-за чего алгоритм автовиража не может быть применён. Рекомендуется в данной ситуации создать в редакторе шаблонов ВПП новый шаблон, в котором дополнительные полосы будут расположены и в левой, и в правой части трассы. Данный шаблон не требуется применять к участку трассы, но его необходимо указать в диалоге настройки виража. Таким образом все имеющиеся полосы будут соответствовать шаблону, а отсутствующая дополнительная полоса на другой стороне никакого влияния на автовираж не окажет.