profil longitudinal linia roŞie

Click here to load reader

Post on 30-Jan-2017

225 views

Category:

Documents

2 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 34

    PROFIL LONGITUDINAL

    LINIA ROIE

  • 35

    PROFIL LONGITUDINAL LINIE ROIE Pagina

    REZUMAT 37

    PANTE 39

    Generaliti 39 Semnalizare 40 Drenaj 40 Zone de verificare a frnelor 41 Zon de oprire 42

    RAMPE 43

    Generaliti 43 Benzi pentru traficul lent 44 Drenaj 45

    CURBE VERTICALE 46

    Generaliti 46 Depire 47 Drenaj 48

    BIBLIOGRAFIE 49

    ANEXE 50

    Anexa PL-1: Parametri de proiectare a profilului longitudinal 51 Anexa PL-2: Temperatura frnelor n pante 52 Anexa PL-3: Viteza vehiculelor grele n rampe 56 Anexa PL-4: Vizibilitatea n curbe verticale 59

  • 36

    LISTA ABREVIERILOR ac = acceleraia roii libere (pi/s

    2) ap = acceleraia limitat de putere (pi/s

    2) A = diferena algebric a pantelor consecutive 21 GG Af = suprafaa frontal a vehiculului (pi

    2) C = degajarea vertical ntre drum i structura de deasupra lui (m) Cde = factorul de corecie pentru altitudine (rezistena la aer) Cpe = factor de corecie pentru altitudine (puterea net a motorului) d = interval de distan (m) E = energia (J) Ecin = energia cinetic (J) Epot = energia potenial (J) fl = coeficient de frecare longitudinal Fa = rezistena aerului (N) Fd = fora de traciune (N) Fg = rezistena pantei (N) Fr = rezistena la rulare (N) Ftot = rezistena total (N) G = acceleraia gravitaional (9,8 m/s2) G = declivitatea (%) H1 = nlimea ochilor conductorilor auto (m) H2 = nlimea obiectului considerat (m) 33 = nlimea farurilor (m) K = distana orizontal necesar pentru producerea unei modificri de pant de 1 % K1, k2 = constante L = lungimea orizontal a curbei verticale (m) M = masa vehiculului (kg) NHP = puterea nominal net la nivelul mrii (hp) PB = puterea de frnare (hp) PE = puterea de frnare a motorului (hp) PF = puterea de frecare (hp) Pg = putere datorat pantei (hp) R = raz de curbur vertical (m) S = distan de vizibilitate (m) Sp = + 1 sau 1, n funcie de semnul lui ap T = timp (s) tr = timp de reacie (s) Ta = temperatura ambiant (F) Ti = temperatura iniial a frnelor (F) T(t) = temperatura frnelor n momentul t (F) v = viteza vehiculului (m/s sau pi/s) V = viteza (mi/h) Vf = viteza final (km/h) Vi = viteza iniial (km/h) W = greutatea vehiculului (lb) x = distana orizontal (m) y = diferena de cot (m)

  • 37

    REZUMAT

    Principii generale Profilul longitudinal al unui drum cuprinde segmente rectilinii (plane sau nclinate), legate ntre ele

    prin curbe verticale concave sau convexe. Combinaiile acestor elemente iau diferite forme(figura PL-1). Figura PL-1. Exemple Profiluri longitudinale

    Acest profil se caracterizeaz prin declivitatea (G), diferena de cot (y) i valoarea K (figura PL-2). n

    anexa PL-1 se gsesc valorile maxime ale lui G i K recomandate n anumite ri. Figura PL-2. Definiii SEGMENTE DREPTE

    x

    y100G = [Ec. PL-1]

    unde: G = declivitatea (%) y = diferena de cot (m) x = distana orizontal (m) CURBE VERTICALE K = L/A [Ec. PL-2] unde: K = distana orizontal necesar pentru a

    produce o modificare de pant de 1 % L = lungimea orizontal a curbei verticale (m)

    A = diferena algebric a declivitilor sectoarelor consecutive

    = 21 GG

    Accidente

    Frecvenele accidentelor sunt mai ridicate n pante dect pe sectoarele plane. Ele cresc de

    asemenea n funcie de declivitatea, cu 1,6 % la procentul de pant, dup un studiu realizat de Harwood i alii (2002).

    Frecvena i gravitatea accidentelor sunt mai ridicate n ramp dect n pant i implic un numr semnificativ de vehicule grele.

    Diferena de cot ntre partea de sus i cea de jos a unei pante (denivelare) este un indicator de risc de accidente mai bun dect procentul de pant (Serviciul de studii tehnice pentru drumuri i autostrzi, 1997).

  • 38

    Observaii Principalele elemente care trebuie luate n considerare la analiza unei decliviti sunt:

    pante: creterea distanei de frnare i, pentru vehiculele grele, posibilitatea de supranclzire a frnelor;

    rampe: diferena de vitez ntre autoturisme i vehicule grele; curbe convexe: reducerea distanelor de vizibilitate; curbe concave: acumularea de ap i eroziunea accelerat a acostamentului datorit scurgerii

    apelor de ploaie. Prezenta fi tehnic trateaz aceste probleme.

    Combinaia de caracteristici Din cauza accelerrii datorit aciunii forei

    gravitaionale, este mai dificil de ncetinit sau de oprit un vehicul n pant. Ca principiu de baz, se va evita deci amenajarea elementelor ce pot necesita astfel de manevre n pant:

    intersecie sau alt tip de traversare (cale ferat, trecere pietoni, pist cicliti etc.);

    curb strns; structur ngust (pod, tunel viaduct etc.).

    Situaia este i mai defavorabil dac elementul respectiv se afl n partea inferioar a pantei, unde vitezele sunt maxime i posibilitile de supranclzire a frnelor mai semnificative. Modificare a unui traseu viznd suprimarea unei curbe cu raz mic la baza unei pante abrupte.

    Soluii posibile

    Modificarea unui profil longitudinal cost adesea prea mult pentru a putea fi realizat. Un raport de

    sintez american (Transportation Research Board, 1987) arat c o astfel de intervenie poate fi prevzut atunci cnd:

    a) vrful rampei disimuleaz un obstacol major cum ar fi o intersecie, o curb abrupt sau un pod ngust;

    b) debitul mediu este peste 1 500 vehicule pe zi;

    c) viteza de proiectare, n vrful pantei, (bazat pe distana minim de vizibilitate de oprire

    disponibil), este cu peste 20 mph (32 km/h) mai mic dect viteza vehiculelor n acest punct.

    n majoritatea cazurilor, vor fi realizate msurile de corecie mai puin costisitoare (semnalizare, zona de verificare a frnelor, band pentru traficul lent n pant sau ramp, zon de oprire etc.).

    Deoarece problemele de siguran pe decliviti se refer mai ales la vehiculele grele, este posibil s se prevad soluii care vizeaz limitarea circulaiei lor prin zonele periculoase, dac configuraia reelei o permite (drumuri rezervate traficului greu). Utilizarea obligatorie a unei frne de motor este o alt opiune.

    Semnalizare/dispozitive de avertizare Msuri de atenuare Modificare COST band pentru profil longitudinal vehicule lente zon de verificare frne zon de oprire reea pentru camioane

  • 39

    PANTE GENERALITI n ceea ce privete sigurana, principalele elemente de luat n considerare n pante sunt creterea

    distanelor de oprire i posibilitatea de supranclzire a frnelor vehiculelor grele (Anexa PL-2).

    Distan de oprire Creterea distanei de oprire poate fi important. Astfel, de exemplu, tabelul PL-1 arat c pentru o

    vitez iniial de 100 km/h i un coeficient de frecare de 0,28, distana de oprire crete cu 37 % (78 m) ntre o pant de 10 % i un drum n teren plat.

    nclzirea frnelor (vehicule grele)

    Temperatura critic a frnelor este de aproximativ 260 C. Peste aceast temperatur, eficiena lor este

    redus din cauza combinrii mai multor fenomene, dintre care dilatarea i deformarea materialelor. Au fost puse la punct diferite modele matematice pentru estimarea regimului de temperatur a frnelor n rampe. Programul de calcul analiza pantelor, inclus n versiunea CD-Rom a manualului, se bazeaz pe modelul dezvoltat de Myers i alii (1980), n care temperatura frnelor depinde de urmtorii factori:

    valoarea i lungimea pantei; compresia motorului (i frna de

    motor); viteza de coborre; temperatura iniial a frnelor; masa vehiculului; oprirea de urgen n pant. Anexa PL-2 arat influena fiecrui

    factor asupra temperaturii frnelor.

    Pante compuse Unele combinaii de pante compuse pot

    surprinde conductorii auto dac acetia nuvd caracteristicile profilului nainte de a iniia manevra de coborre. Conductorii vehiculelor grele, nefamiliarizai cu locurile, i vor iniia coborrea cu o vitez prea mare pentru caracteristicile pantei. Cazurile tipice includ o pant abrupt precedat de o pant lin sau de un scurt sector plan.

    Cum se detecteaz problemele Accidente: accidente care implic un vehicul greu; pierderea controlului. Circulaie: diferene de vitez importante ntre vehiculele grele i autoturisme; viteze excesive, grupuri de maini, manevre de depire periculoase. Caracteristici ale drumului: nclinaii ale pantelor mai mari dect valorile recomandate n standarde; caracteristici neateptate (prima pant abrupt, pante compuse). Msuri posibile

    Vezi Rezumat Soluii posibile

    Tabelul PL-1. Exemple Distane de oprire VALOAREA PANTEI (%) DISTANA DE OPRIRE (m)

    0 210 5 241

    10 288 (Viteza iniial: 100 km/h, timp de reacie: 2,5 sec., coeficient de frecare: 0,28).

  • 40

    SEMNALIZARE Descriere

    Conductorii vehiculelor grele trebuie s fie

    informai dinainte despre caracteristicile profilului longitudinal, pentru ca s-i poat reduce viteza nainte de a iniia coborrea, evitnd astfel manevrele de decelerare dificile n pant. Tabelul PL-2 prezint recomandrile generale n privina acestui subiect.

    Panourile nu trebuie amplasate prea departe de

    nceputul pantei, altfel exist riscul de a fi ignorate. Distanele de instalare trebuie adaptate la vitezele practicate. Baas (1993) arat c panourile ar trebui s se gseasc ntre 25 m (30 km/h) i 200 m (100 km/h) de la nceputul pantei.

    Cum se identific problemele Accidente: accidente care implic un vehicul greu;

    pierderea controlului. Circulaie: viteze excesive, frnare tardiv. Caracteristici ale drumului:

    Se verific: - conformitatea cu normele (panou lips sau

    n plus, dimensiune, amplasare); - vizibilitate i perceptibilitate a panourilor i

    celorlalte echipamente; - starea panourilor (uzate, sparte, murdare,

    fr reflectivitate); - nivel de avertizare adaptat la caracteristicile

    drumului. DRENAJ Descriere

    Instalaiile de drenaj n pante trebuie s permit eliminarea

    rapid a apei de pe suprafa i s mpiedice eroziunea accelerat a acesteia.

    Capacitatea de drenaj trebuie adaptat celor mai puternice precipitaii ce pot fi ateptate n mod normal n zon.

    Structurile de drenare deschise sau profunde, situate n proximitatea cilor de circulaie, trebuie evitate cci constituie obstacole rigide ce pot agrava accidentele. Instalaie de drenare periculoas pe un drum ngust

    n pant. Structurile de drenaj trebuie ntreinute n mod regulat pentru a se evita colmatarea lor. A se vedea de asemenea Curbe verticale drenaj

    Tabelul PL-2. Semnalizarea pantelor Recomandri generale

    PANT LUNG Se indic nclinaia i lungimea pantei Se repet panourile la intervale regulate (Europa) PANT COMPUS Se indic valoarea fiecrei pante (America de Nord) PERICOL LA BAZ Se indic dinainte prezena pericolului (intersecie, trecere la nivel, curb strns etc.) Panou de semnalizare ntr-o zon de verificare a frnelor (Quebec). Vehiculul este imobilizat n exteriorul benzii de circulaie i conductorul auto are timp s decodifice aceast informaie.

  • 41

    Cum se identific problemele (drenaj) Accidente:

    accidente pe carosabil umed. Caracteristicile drumului: capacitatea instalaiilor de drenaj n funcie de condiiile

    de ploaie (acumularea apei sau a resturilor, eroziune); structuri de drenaj periculoase (structuri deschise i

    profunde aproape de cile de circulaie).

    Msuri posibile corectarea defeciunilor suprafeei; striere transversal; mbuntirea instalaiilor de drenaj (mbuntirea capacitii,

    reducerea gradului de periculozitate).

    ZONE DE VERIFICARE A FRNELOR

    Descriere

    Aceste zone, construite n vrful unor decliviti abrupte, permit conductorilor vehiculelor grele s

    opreasc la adpost de trafic pentru a verifica starea sistemului lor de frnare. n afar de faptul c permit detectarea problemelor mecanice evidente (miros de ars, fum), zonele de

    verificare a frnelor ofer i urmtoarele avantaje: ele i foreaz pe conductorii auto si iniieze coborrea pornind din poziia oprit,

    eliminnd astfel riscurile implicate de viteze iniiale excesive; deoarece sunt amenajate la adpost de trafic, se pot obine informaii detaliate asupra

    configuraiei pantei ce urmeaz i asupra dificultilor acesteia (figura PL-2). Pentru a atinge obiectivele vizate, oprirea n aceste zone de verificare trebuie s fie obligatorie. Figura PL-3. Zon de verificare a frnelor

    Prezena a numeroase accese i caracteristicile instalaiilor de drenaj mresc riscul i potenialul de gravitate al accidentelor.

  • 42

    ZONE DE OPRIRE

    Descriere O zon de oprire este o amenajare amplasat la marginea prii carosabile pentru imobilizarea

    vehiculelor grele n pericol prin mpotmolire. Suprafaa acestor amenajri rutiere este n general acoperit cu materiale granulare rotunde, cu diametrul de 5 pn la 10 mm, care ofer mai mult rezisten la rulare dect nisipul, reducnd astfel lungimea zonei de oprire. Depinznd de configuraia locului, zona de oprire poate fi orizontal, n ramp sau n pant (figura PL-4). Zona de oprire n pant reduce distanele de oprire, dar este imperativ utilizarea unui material de suprafa care s mpiedice rsturnarea vehiculului.

    Figura PL-4. Tipuri de zone de oprire

    Realizarea unei zone de oprire trebuie

    prevzut n cazul cnd: posibilitile de pierdere a controlului

    vehiculelor grele sunt semnificative (dup analizele accidentelor i ale regimului de temperatur al frnelor);

    consecinele eventualelor pierderi de

    control pot fi grave (de ex. la intrarea ntr-un sat).

    De preferin acestea ar trebui amenajate pe sectoare drepte, cci amplasarea lor n curb nu ar face dect s amplifice dificultile de manevr ale conductorului unui vehicul n pericol.

    Trebuie prevzut semnalizarea i marcajul

    corespunztoare la apropierea de o zon de oprire pentru ca prezena acesteia s fie uor identificat i conductorii auto aflai n dificultate s fie ghidai cu uurin. n afar de aceasta, trebuie implantat o semnalizare pentru a informa pe ceilali utilizatori ai drumului s nu se aventureze n aceste locuri (zonele de oprire sunt adesea construite n locaii care ofer o vedere panoramic susceptibil de a atrage turitii care nu sunt n mod necesar familiarizai cu acest gen de amenajri).

    Dat fiind costul ridicat, zonele de oprire nu sunt n general realizate dect n pantele unde s-au produs deja numeroase accidente de camion i dup alte msuri mai puin costisitoare s-au dovedit ineficiente.

    Figura PL-5. Exemplu Semnalizarea i marcarea unei zone de oprire

    Sursa: Ministerul transporturilor din Quebec, 1999

  • 43

    RAMPE GENERALITI Viteza maxim cu care un vehicul poate urca o ramp

    este n funcie de raportul mas/putere. Pentru majoritatea automobilelor, acest raport este suficient de redus pentru a le permite s menin o vitez constant n majoritatea rampelor. Totui, n cazul vehiculelor grele acesta este mult mai ridicat, ceea ce duce la ncetinirea lor.

    n general, n etapa de proiectare, se utilizeaz rapoarte de 180 kg/kW sau 8,0 hp/ton pentru a determina acceleraia i deceleraia vehiculelor grele n declivitate. Figura PL-6 ilustreaz un exemplu de curbe de decelerare. Gradul de decelerare i reducerea vitezei cresc rapid n funcie de valoarea rampei.

    Au fost realizate modele matematice pentru estimarea profilului de vitez al unui vehicul n funcie de raportul su mas/putere. Programul de calcul analiza pantelor calculeaz profilurile de vitez cu ajutorul metodei dezvoltate de Allen i alii (2000) (vezi anexa PL-3 pentru mai multe detalii).

    Cum se identific problemele Accidente: Circulaie:

    coliziuni din spate; diferene semnificative de vitez; coliziuni frontale. grupuri, depiri periculoase; se calculeaz profilul vitezei unui vehicul greu tip.

    Figura PL-7. Exemplu de rezultate Analiza pantelor

    Msuri posibile

    Semnalizare Band pentru vehicule grele Modificarea COST

    (distan band de depire) profilului longitudinal

    Figura PL-6. Curbe de decelerare

    Sursa: A Policy on Geometric Design of Highways and Streets, Copyright 1994, de la American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington, D.C. Reprodus cu acord.

  • 44

    BENZI PENTRU VEHICULE GRELE Descriere

    Pot fi amenajate benzi suplimentare n pante pentru a

    permite depirea sigur a vehiculelor grele. Criteriile care justific construirea unei asemenea benzi

    variaz n funcie de ar; ele sunt stabilite prin compararea vitezei de urcare a unui vehicul greu cu unul sau altul din urmtorii parametri:

    viteza minim absolut; viteza vehiculului greu nainte de pant; viteza de urcare a unui autoturism. n afar de diferenele de vitez, adesea sunt luate n

    calcul i debitele (total i al vehiculelor grele). Exemplu de band pentru vehicule grele

    Figura PL-8. Exemplu Semnalizare i marcare band pentru vehicule grele

    Sursa: Asociaia Transportatorilor din Canada, 1998

  • 45

    Combinaii de caracteristici Prezena unei benzi pentru vehicule grele este

    susceptibil de a ncuraja depirile cu viteze mari, ceea ce nu este compatibil cu vitezele mai sczute ale vehiculelor ce prsesc sau intr pe drum. Trebuie deci evitat juxtapunerea unor intersecii, sau a altor puncte de acces. Se evit combinarea unei intersecii cu banda pentru vehicule lente

    Gestiunea traficului (benzi pentru vehicule lente) Gestiunea traficului n benzile pentru vehicule lente se poate realiza n dou modaliti: traficul principal pe banda exterioar (banda central este rezervat depirilor); traficul principal pe banda central (banda exterioar este rezervat traficului lent). Figura PL-9. Band pentru vehicule lente Gestiunea traficului

    Este mai bine s se rezerve banda exterioar pentru traficul principal deoarece este modul obinuit de

    gestionare a traficului utilizat i n alte pri ale reelei (vehiculele rmn pe banda exterioar n afar de cazul depirilor).

    Pentru a mbunti eficacitatea i sigurana benzilor pentru traficul lent, este necesar: s fie informai conductorii auto dinainte despre prezena unei astfel de benzi (de ex. figura

    PL-8); s fie informai dinainte despre terminarea acestei benzi (de ex. figura PL-8); s se evite ncheierea benzii pentru vehicule lente ntr-un punct unde nu mai este posibil

    completarea sau evitarea unei manevre sigure de depire (datorit unei distane de vizibilitate insuficiente).

    Sigurana

    Studiile disponibile arat c benzile pentru vehicule lente pot reduce frecvena accidentelor cu 5 pn

    la 15 % (Hauer i alii, 1996; Lamm i alii, 1999).

    RAMPE DRENAJ Vezi Pante drenare

  • 46

    CURBE VERTICALE GENERALITI

    Descriere Sectoarele drepte ale profilului longitudinal

    (plane sau nclinate), care au nclinaii distincte, sunt legate prin curbe verticale convexe i concave (figura PL-1).

    Aceste curbe sunt caracterizate prin valoarea lui K1. Cu ct aceast valoare scade, cu att curba este mai pronunat i distana de vizibilitate este mai limitat. Relaia ntre geometria curbelor verticale i distana de vizibilitate este descris n anexa PL-4.

    Restriciile de vizibilitate sunt mai frecvente n curbele convexe dect n curbele concave, unde pot totui aprea probleme fie din cauza unghiului fasciculului luminos al farurilor unui vehicul (noaptea) sau din cauza prezenei unor structuri deasupra drumului (viaduct, panou de semnalizare etc.). Acest din urm punct este mai problematic pentru vehiculele grele, deoarece poziia conductorului auto este mai ridicat dect ntr-un autoturism.

    Ca peste tot n reea, distana de vizibilitate trebuie, n orice punct al curbei verticale, s fie cel puin egal cu distana de oprire, ceea ce face ca valorile minime ale lui K s fie adaptate la viteza de proiectare. n anexa PL-1 se pot gsi valorile lui K recomandate n diferite ri.

    Siguran

    Dup Orson i alii (1984), frecvena accidentelor n curbe convexe, unde distana de vizibilitate este

    redus, este cu 52 % mai ridicat dect n cele unde vizibilitatea nu este redus. Combinaii de caracteristici

    n ceea ce privete vizibilitatea n pant, urmtoarele probleme apar mai frecvent i trebuie

    identificate: o combinaie de traseu n plan i profil longitudinal care provoac o restrngere grav a

    vizibilitii; o surs de conflicte de circulaie ntr-o zon cu vizibilitate redus (de ex. curb vertical

    convex).

    Combinaie de ramp i curb orizontal strns cu Datorit prezenei curbei verticale, conductorii auto pot vizibilitate redus. fi surprini de prezena interseciei i a curbei orizontale

    ____________________________ 1 K = 100 X R (raza de curbur vertical)

    Figura PL-10. Exemple - Valori ale lui K

    Figura PL-11. Vizibiliti reduse n curbe convexe i concave

  • 47

    Cum se identific problema Accidente: coliziuni dis spate, accidente care implic un singur vehicul. Circulaia: conflicte de circulaie. Caracteristicile drumului: se compar distana de vizibilitate disponibil i distana de vizibilitate de oprire;

    se verific posibilitile de conflict de circulaie n curbele convexe n care vizibilitatea este

    redus (intersecie, pasaj la nivel, intrare privat, sfrit de band pentru vehicule lente), urme de frnare.

    Msuri posibile

    Semnalizare de avertizare Deplasare sau eliminare Modificarea COST

    surse poteniale de profilului longitudinal

    conflict

    DEPIRE Descriere

    Marcajul care interzice depirea trebuie s fie

    vizibil pe suprafaa de rulare atunci cnd distana de vizibilitate disponibil face aceste manevre periculoase. Trebuie evitate situaiile n care distana de vizibilitate disponibil este mai mic dect cea necesar pentru depire, dar suficient pentru ca unii conductori auto s i asume riscul unei depiri.

    Situaiile de depire trebuie s fie evaluate nu doar n curbele convexe, ci i de o parte i de alta a acestor curbe (vezi: Traseu n plan depiri).

    Sigurana Dup un studiu german, 23 % din accidentele care survin n curbele verticale n mediul extraurbanl

    sunt legate de manevre de depire (Levin, 1995; citat de Lamm i alii 1999).

    Marcaj care interzice depirea ntr-o curb vertical convex.

  • 48

    Cum se identific problemele (depire) Accidente: coliziuni frontale sau laterale, ieiri de pe drum. Circulaie: circulaie n grup, manevre de depire periculoase. Caracteristici ale drumului: se compar distana de vizibilitate disponibil cu distana de vizibilitate de depire; marcarea suprafeei (interzicere de depire n punctele periculoase); ocazii de depire suficiente de-a lungul drumului. Msuri posibile

    Marcarea zonelor Separarea direciilor opuse Construirea unei COST

    cu depire interzis de circulaie (insul din benzi de depire

    marcaj, barier fizic)

    DRENAJ Descriere

    Condiiile de drenaj trebuie s permit

    scurgerea rapid a apei n curbele concave, care constituie locuri propice de acumulare a apei. O atenie deosebit trebuie acordat calitii drenrii atunci cnd curba concav se situeaz n zona de tranziie care preced o curb orizontal (Traseu n plan dever).

    Vezi de asemenea Pante drenaj

    Cum se identific problemele Accidente: accidente pe carosabil umed. Caracteristicile drumului: acumulare de ap sau resturi, eroziune; structuri de drenaj periculoase (structuri deschise i profunde aproape de benzile de circulaie). Msuri posibile mrirea bombamentului prii carosabile; mbuntirea structurilor de drenaj (creterea capacitii acestora, reducerea riscurilor).

    Acostament consolidat cu structur de drenaj n pant

  • 49

    BIBLIOGRAFIE

  • 50

    ANEXE PROFIL LONGITUDINAL

  • 51

    ANEXA PL-1. PARAMETRI DE PROIECTARE A PROFILULUI LONGITUDINAL Tabelul PL-A1. Decliviti maxime Drumuri n mediul extraurban

    Tabelul PL-A2. Valori minime ale lui K Curbe convexe

    Tabelul PL-A3. Valori minime ale lui K- Curbe concave

  • 52

    ANEXA PL-2. TEMPERATURA FRNELOR N PANTE Energia total a unui vehicul care ajunge n vrful unei pante este egal cu suma energiei sale cinetice

    i poteniale. Energia cinetic este n funcie de masa vehiculului (m) i de viteza sa (v) n timp ce energia potenial

    este n funcie de denivelarea pantei (y) i de masa vehiculului (ec. PL-4 i PL-5).

    2

    2vmcinE

    = [Ec. PL-4]

    unde: Ecin = energia cinetic (J) m = masa vehiculului (kg) v = viteza vehiculului (m/s) Epot = m x g x y [Ec. PL-5]

    unde: Epot = energia potenial (J) m = masa vehiculului (kg) g = 9,8 m/s2 y = denivelarea pantei (m) Dup legea conservrii energiei, aceast energie potenial trebuie s fie disipat n cursul coborrii

    printr-o combinaie de rezistene (rulare, mecanic, aer, motor i frnare)2. Sistemele de frnare permit deci transformarea unei pri din aceast energie n cldur, prin aplicarea

    unei fore de frecare ntre dou corpuri metalice. O aplicare intens sau apsarea frnelor poate totui duce la nclzirea acestora. Acest risc este deosebit de ridicat n cazul vehiculelor grele, a cror mas mai important mrete considerabil cantitatea de energie ce trebuie transformat n cldur (comparativ cu autoturismele).

    Au fost dezvoltate mai multe modele matematice pentru evaluarea profilurilor de temperatur ale frnelor vehiculelor grele n pant. Programul de calcul analiza rampelor, inclus n acest manual, utilizeaz modelul dezvoltat de Myers i alii (1980).

    _______________________________ 2 Dac vehiculul accelereaz n pant, o parte din energia potenial este transferat n energie cinetic.

    Figura PL-A1. Vehicul n ramp

  • 53

    Acest model utilizeaz urmtoarea ecuaie (sistem englez): T(t) = (Ti x e

    -k1xt) + Ta x (1 e-k1xt) + k2 x PB x (1 - e

    -k1xt) [Ec. PL-6) unde: Ti = temperatura iniial a frnelor (valoare sugerat n lips: 150 F) Ta = temperatura ambiant (valoare sugerat n lips: 90 F) k1 = 1,23 + 0,0256 * V k2 = 0,1 + 0,00208 * V PB = putere de frnare (hp) i: PB = PG PE - PF PG = puterea datorat pantei (hp) PE = puterea de compresie a motorului (hp), (valoare n lips, fr ncetinitor: 73 hp) PF = putere de frecare (hp)

    375

    VGWGP

    =

    375

    )25,17450( VVPF

    +=

    unde: W = greutatea vehiculului (lbs) G = valoarea pantei (%) V = viteza (mph) Dup acest model, supranclzirea frnelor este deci funcie de:

    pant (valoare i lungime); viteza de coborre; compresia motorului (i frna de motor); masa vehiculului.

    De asemenea trebuie luate n considerare: temperatura iniial a frnelor (care este n funcie de caracteristicile drumului n amonte de

    pant); starea sistemului de frnare al vehiculului; caracteristicile vehiculelor grele care circul pe sectorul respectiv; probabilitile opririlor de urgen; strategia de conducere auto; etc.

    Contribuia acestor factori este descris n cele ce urmeaz.

  • 54

    Figura PL-A2. Factorii care afecteaz temperatura frnelor

  • 55

    Ali factori care influeneaz gradul de cretere a temperaturii frnelor: TEMPERATURA INIIAL A FRNELOR

    Figura PL-A3. Timpi de rcire a frnelor

    Deoarece frnele se rcesc ncet, este necesar evaluarea temperaturii iniiale la nceputul coborrii, innd seama de caracteristicile unui sector de drum relativ lung situat n amonte (se verific prezena pantelor, curbelor, opririlor obligatorii etc.).

    STAREA MECANIC A VEHICULULUI defeciunile la sistemul de frnare pot

    crete semnificativ gradul de nclzire a frnelor;

    CARACTERISTICILE TRAFICULUI GREU

    numrul de vehicule grele tipul de mrfuri transportate (minereu,

    lemn etc.)

    STRATEGIA DE CONDUCERE AUTO viteza iniial la nceputul pantei viteza de coborre strategia de frnare

    PROBABILITATEA REDUCERII VITEZEI SAU A OPRIRII

    oprire obligatorie intersecie sau alt traversare (la nivel,

    pietoni etc.) curb strns

  • 56

    ANEXA PL-3 VITEZA VEHICULELOR GRELE N RAMPE Pentru a menine o vitez constant, motorul unui vehicul greu trebuie s poat furniza o for de

    traciune egal cu rezistena la rulare i rezistena aerului. La aceti factori se adaug, n ramp, o rezisten ce poate fi atribuit forei de gravitaie.

    Figura PL-A4. Sistem de fore Vehicule n ramp

    unde: Fd = fora de traciune a motorului (N) Fr = rezistena la rulare (N) Fa = rezistena aerului (N) Fg = rezistena rampei (N) Dac fora de traciune a motorului este inferioar sumei acestor rezistene, vehiculul ncetinete. Au fost dezvoltate mai multe modele de estimare a vitezei vehiculelor n ramp. Programul de calcul

    Analiza declivitilor utilizeaz modelul semi-empiric propus de Allen i alii (2000). Gradul de accelerare sau de decelerare al vehiculului este estimat n funcie de viteza sa, de putere, de aria frontal i de valoarea declivitii.

    Profilul de vitez al unui vehicul este calculat pe intervale scurte de distan, dup urmtorul algoritm: 1. se alege intervalul de distan (d) (valoarea sugerat n lips n programul de calcul este de 3,28

    pi sau 1 m); 2. se alege viteza iniial a vehiculului la nceputul urcrii (vi); 3. se calculeaz ac (acceleraia la roata liber), ap (acceleraia limitat de putere) i ae (acceleraia

    efectiv) cu ajutorul ecuaiilor de mai jos:

    100

    Gg

    iv)NHP/W(

    peC6,222

    )A/W(

    2ivdeC021,0

    iv0004,02445,0ca = [Ec. PL-7]

    unde:

    ac = acceleraie la roata liber (pi/s2)

    vi = viteza iniial a vehiculului (pi/s) Cde = factor de corecie de altitudine pentru convertirea rezistenei aerului de la

    nivelul mrii la cea a nlimii locale E (pi) Cde = (1-0,00000688 E)

    4,255 W = greutatea vehiculului (lb) Af = aria frontal a vehiculului (pi)

    2 Cpe = factor de corecie de altitudine pentru convertirea puterii nete a motorului

    cu benzin la nivelul mrii la cea a nlimii locale E (m) Cpe = 1-0,00004 E NHP = puterea nominal net la nivelul mrii (hp) g = acceleraia gravitaional (32,2 pi/s2) G = declivitatea (%)

  • 57

    +

    +=

    2iv)NHP/W(

    140801/

    iv)NHP/W(

    peC15368capa [Ec. PL-8]

    unde: ap = acceleraia limitat de putere (pi/s

    2)

    pcppi

    i

    e aaaSv

    va

    +

    =

    )(5,14,0

    4,0 [Ec. PL-9]

    unde: Sp = + 1 sau 1, n funcie de semnul lui ap 4. se calculeaz viteza vehiculului la sfritul sectorului (vf) cu ajutorul ecuaiei urmtoare:

    dea22ivfv +=

    unde: d = interval de distan (pi)

    5. viteza final devine viteza iniial a intervalului urmtor i etapele 25 se repet pn la sfritul declivitii.

    (dac vi < 10 pi/s, termenul 0,4 vi =10) Acest algoritm permite obinerea unor curbe de decelerare i accelerare ale vehiculelor lente pe

    sectoare cu decliviti similare cu cele din figura PL-A5.

    Figura PL-A5. Curbe de decelerare i de accelerare (camion de 180 kg/kW)

  • 58

    Raportul mas/putere (M/P) Raportul mas/putere (M/P) este deseori utilizat pentru a caracteriza capacitile de accelerare i de

    decelerare ale vehiculelor grele n decliviti deoarece exist o bun corelare ntre masa unui vehicul i forele de rezisten care acioneaz asupra acestuia. Viteza maxim ce poate fi obinut n ramp diminueaz pe msur de raportul M/P crete.

    Figura PL-A6. Curbe de decelerare dup raportul mas/putere

    n America de Nord se utilizeaz un raport mas/putere de 180 kg/kW n timp ce n Europa, se

    utilizeaz mai degrab raportul putere/mas (n multe ri se utilizeaz o valoare de 7,5 pn la 8,0 hp/ton, ceea ce echivaleaz cu 180 kg/kW).

    Trebuie notat c performanele vehiculelor grele s-au mbuntit din anii 1950. n consecin, trebuie luat n calcul i vrsta medie a parcului de vehicule grele al rii la estimarea gradelor de decelerare n ramp.

    Figura PL-A7. Evoluia raportului mas/putere

    Sursa: American Association of State Highway and Transportation Officials, 1994

  • 59

    ANEXA PL-4. VIZIBILITATE N CURBELE VERTICALE Lungimile minime necesare pentru curbele verticale (L) pot fi determinate cu ajutorul ecuaiilor

    matematice. Se disting 3 cazuri: curb vertical convex; curb vertical concav (iluminare faruri); curb vertical concav (structur deasupra carosabilului). Ecuaiile difer dac distana de vizibilitate este inferioar sau superioar lungimii curbei.

    Curb vertical convex Pentru S < L

    2)2h1h(200

    2SAL

    +

    =

    Pentru S > L

    A

    2)2h1h(200S2L+

    =

    Curb vertical concav (iluminare faruri)

    Pentru S < L

    )tanS3h(200

    2SAL

    +

    =

    Pentru S > L

    A

    )tanS3h(200S2L+

    =

    Curb vertical concav (structur deasupra carosabilul)

    Pentru S < L

    )

    22h1hc(800

    2SAL

    +

    =

    Pentru S > L

    A

    )2

    2h1hc(800S2L

    +

    =

    L = lungimea curbei verticale (m) S = distana de vizibilitate (m) h3 = nlimea farurilor (m) h2 = nlimea obiectului considerat (m) h1 = nlimea ochilor conductorului auto (m) = unghiul fasciculului farurilor n raport cu planul vehiculului A = diferena algebric a declivitilor C = nlimea liber a structurii deasupra carosabilul (m) G1, G2 = declivitile (%)