Конструкторско-технологические принципы и схемотехнические решения по созданию новых дорожных сооружений с практически неограниченной пропускной способностью и оценка снижения убытков от пробок, аварий и загрязнения воздуха выхлопными газами за счет использования данных решений (стр. 1 )

Конструкторско-технологические принципы и схемотехнические решения по созданию новых дорожных сооружений с практически неограниченной пропускной способностью и оценка снижения убытков от пробок, аварий и загрязнения воздуха выхлопными газами за счет  использования данных решений.

Engineering and design principles and technical solutions to create new road structures with virtually unlimited throughput.  Estimation reducing losses  from congestion, accidents and air pollution due to new solutions.

,   

Makarov Y. F., Nizovtsev Y. M.

Москва. 2011 - 12.

  Аннотация

  Пробки на магистралях, аварии, загрязнение окружающей среды  транспортом приносят ежегодные убытки, исчисляемые уже триллионами долларов. Никакие предпринимаемые меры практически не повлияли хоть сколько-нибудь значительно на их снижение. Наоборот, убытки только увеличиваются, невзирая на все возрастающие астрономические расходы дорожников. Здесь мы приведем некоторые варианты технических решений, позволяющих существенно снизить указанные убытки и оценку убытков по трем указанным статьям в 404 крупных городах 11 стран мира: пробкам, ДТП и экологической составляющей и укажем меры для снижения этих потерь примерно вдвое  -  введением в действие простого, надежного, недорогого, эффективного и быстро возводимого беспробочного, экологически чистого для городов сооружения на основе стального каркаса с практически неограниченной пропускной способностью.

Ключевые слова: новые дорожные сооружения, неограниченная пропускная способность, экологическая безопасность, снижение убытков от пробок.

  Jams on highways, accidents, pollution from transport bring annual losses, estimated in trillions of dollars already. Whatever measures are not effective against them. Conversely, losses only increase, despite the increasing costs. Here we present some of the technical solutions to reduce significantly these losses and  we will present an assessment of losses on the three items listed in 404 cities of 11 countries of the world: traffic jams, accidents and environmental component and we specify measures to reduce these losses, approximately twice due to introduction of a simple, reliable, inexpensive, effective and easily erected,  safe construction environmentally for cities based on a steel frame with a virtually unlimited throughput rate.

New road construction, unlimited throughput, safe construction environmentally, reduction of losses from congestion.

  Содержание

1.Краткое описание нового подхода  к  установлению безостановочного, скоростного движения на автомагистралях.

2. Техническая возможность создания многоуровневых дорожных сооружений.

3. Технические характеристики магистрали-эстакады с использованием двух смещенных волнообразных полос движения, создающих возможность внутреннего переезда транспортных средств последовательно  с этажа на этаж.

4. Технические характеристики магистрали-эстакады с использованием одной волнообразной полосы движения и состыкованных с нею двух одноуровневых полос движения, создающих возможность внутреннего переезда транспортных средств последовательно  с этажа на этаж.

5. Технические характеристики магистрали-эстакады с  использованием  внешних переездов-пандусов с этажа на этаж.

6. Технические характеристики магистрали-эстакады с комбинацией внешних и внутренних переездов между этажами.

7. Системы внутреннего и внешнего оснащения магистралей-эстакад.

8. Экономические убытки от заторов и пробок на магистралях крупнейших городов мира, потери от аварий, загрязнения воздуха выхлопными газами.

1. Краткое описание нового подхода к  установлению безостановочного, скоростного движения на автомагистралях.

  В связи со значительной перегрузкой автотрасс в крупных городах и на ряде основных междугородних магистралей во многих странах мира и возникновением на этих трассах многочасовых ежедневных заторов и пробок, появилось довольно большое число многоуровневых автомагистралей (США, Япония, Республика Корея, Тайвань и т. д.) на бетонной основе.

  Однако эти двух-  и трехуровневые автомагистрали не оправдали возлагавшихся на них надежд, поскольку дополнительные полосы движения на них так же быстро были забиты в часы пик автомобилями, число которых многократно превосходило возможности пропускания этих надземных сооружений.  Кроме того, для  постройки многоуровневых бетонных эстакад-магистралей потребовалось много времени и средств. К тому же они массивны и громоздки.

  Казалось бы, образовался тупик.

  Рассмотрим проблему более обстоятельно.

  Стандарты  строительства мостов и эстакад допускают использование при их возведении не только железобетона. То есть можно попробовать найти другую основу – более легкую и в то же время столь же или даже более  надежную.

  На действующих надземных многоуровневых эстакадах автомобили не могут переехать с одного уровня на другой, если один уровень перегружен, а другие или другой свободны. Однако разве отсутствует возможность связать эти уровни!?

  Число полос движения и их пропускная способность не согласованы с возможным пиком въезжающих на эстакады автомобилей. Но практически любое число автомобилей можно пропустить по автомагистрали при достаточном для них числе полос движения и соответственно достаточной пропускной способности.

  Однако, как известно, пропускная способность падает в несколько раз с образованием заторов  при неконтролируемом массовом въезде автомобилей на магистраль. Тем не менее, что мешает в этом случае сделать въезд контролируемым!?

  Как известно, любая авария на магистрали означает, как правило, снижение пропускной способности трассы, образование заторов или даже пробок. Это всего лишь означает, что надо предложить эффективный способ объезда этих мест не где-то далеко, а на той же магистрали.

  Все эти проблемы удалось разрешить несколько лет назад, запатентовав в России (сейчас процесс патентования распространился еще на целый ряд стран) несколько вариантов соответствующей конструкции.

  Стандарты позволяют использовать при строительстве мостов и эстакад стальные конструкции, причем на строительстве небоскребов проверено, что сравнительно легкий стальной каркас может надежно удерживать многократно превышающий его собственную массу груз.

  Поэтому на стальных вертикальных опорах-трубах можно смонтировать несколько уровней из стальных продольных и поперечных балок – тавровых или двутавровых, накрыв их пролетными участками из сравнительно тонких стальных плит, на которые в свою очередь наносится дорожное покрытие из разрешенных стандартами материалов, например, сравнительно тонкий слой сталефибробетона. Сверху эта простая, надежная и сравнительно легкая конструкция может быть закрыта от снега или дождя легким пластиком. 

  Подобное сооружение может быть быстро установлено при наличии готовых блоков и секций свинчиванием с минимумом сварки. Быстрота установки означает не только экономию времени, но и минимум затрат. Поэтому сооружение по себестоимости, несмотря на то, что бетон дешевле стали, оказывается ниже, чем аналогичные наземные и надземные дорожные сооружения и им могут быть быстро и недорого «накрыты» все основные городские и междугородние перегруженные автотрассы.

  Для образования единого поля находящихся на разных уровнях полос движения нами предложено несколько вариантов переездов с одного уровня на другой - как внутренних, так и внешних. Это позволяет автомобилям на скорости быстро распределяться по всем многочисленным полосам движения конструкции, используя на максимум пропускную способность всех этих полос. Например, двухуровневая конструкция обеспечивает без возникновения заторов и пробок на ней  своими  полосами движения  (4-е полосы движения плюс две буферные полосы на первом уровне и столько же на втором) пропускную способность около 16 тысяч автомобилей в час и безостановочное движение автомобилей при скорости не менее 40 (60) км/час [1,2,3,4].

  Число уровней и соответственно полос движения при установке магистрали-эстакады может быть запроектировано на известный максимум транспортных потоков, что не позволяет ей забиваться автомобилями даже в часы пик.

  Для того чтобы скорость движения автомобилей на магистрали-эстакаде не падала ниже установленного предела (40 или 60 км/час), что означает использование пропускной способности полос движения, близкой к максимально возможной, на въездных участках магистрали устанавливаются светофоры, срабатывающие только тогда, когда скорость автомобилей на магистрали-эстакаде по любым причинам падает ниже установленного  предела [5]. Это обеспечивает свободное движение автомобилей без превращения его в синхронизированный транспортный поток, который при скорости 10-15 км/час превращается в затор.

  Для того чтобы аварии, ремонт и тому подобное на трассе практически не влияли на скорость транспортного потока, то есть для того чтобы сделать его безостановочным и скоростным, нами предложено два элемента конструкции:  во-первых, указанные выше межэтажные переезды можно использовать для перемещения автомобилей с заблокированного аварией этажа на свободный этаж или на наземный уровень, во-вторых, на каждом уровне с краю вводится буферная (резервно-техническая) полоса, предназначенная только для объезда мест аварий или ремонта, а также для въезда на полосы движения или съезда с полос движения. Некоторое удорожание конструкции за счет добавления к ней межэтажных переездов и буферных полос многократно компенсируется ее беспробочностью.

  Нами была произведена оценка убытков от заторов и пробок по ряду стран мира и оказалось, что ежегодно они составляют только по крупнейшим  городам мира (404 города  Бразилии, Германии,  Канады, Китая, Республики Корея, Мексики, Голландии, России, США, Украины, Японии) 384 миллиарда долларов, а с учетом аварий и загрязнения воздуха эти убытки составляют 635 миллиардов долларов.

  Широкая установка магистралей-эстакад предложенной конструкции в известных «пробочных» местах, по меньшей мере, уменьшит эти потери вдвое.