Двухуровневый разгрузочный беспробочный путепровод. Варианты конструкции и их экономическая оценка (стр. 6 )

При этом пропускная способность действующих одноэтажных путепроводов крайне низка - многократно  ниже указанной нами для модернизированного двухуровневого путепровода, а любая авария приводит к приостановке или даже длительной остановке движения.

Двухэтажный путепровод облегченной конструкции на основе металлопроката,  устанавливаемый на  переездах через скоростные железнодорожные трассы загруженных малополосных дорог. Экономическая оценка.

  Для большинства стран весьма актуальной является решение задачи пересечения скоростных железнодорожных магистралей, а также  скоростных автомагистралей (хайвеев) второстепенным дорогами, поскольку строить дорогостоящие фундаментальные эстакады или пробивать под насыпью туннели для  многочисленных пересечений второстепенными дорогами скоростных магистралей весьма накладно. Однако устанавливать путепроводы все же необходимо, и не только для целей улучшения коммуникации, но и для  безопасности населения, во избежание довольно значительного числа ежегодных катастроф и аварий на наземных переездах со шлагбаумами.  Например, в России только на трассах курсирующего ныне скоростного поезда «Сапсан» таких переездов насчитывается около 600  и в случае столкновения поезда с автомобилем на наземном переезде катастрофа неизбежна.

  Если учесть, что в России более 11 тысяч железнодорожных переездов, на Украине их насчитывается почти 6 тысяч, причем их  большая часть относится к второстепенным автодорогам,  то дорогостоящими и долго строящимися  железобетонными путепроводами и мостами  заменить  все наземные  переезды  нереально.

  Правда,  известна паллиативная технология,  которая делает, как кажется, полностью невозможным въезд на переезд на красный свет светофора. Речь идет о так называемых барьерных установках. Они представляют собой специальные металлические листы, которые поднимаются под углом перед автомобилем на высоту 40 см, блокируя выезд. Однако тяжелые грузовики могут все равно пробить это заграждение, его также можно объехать, а пешеходам, велосипедистам и мотоциклистам они совсем не помеха. Кроме того, особенно на оживленных скоростных железнодорожных трассах,  поезда идут практически непрерывно. Поэтому неизбежны значительные задержки автомобильных потоков на оборудованных барьерными установками переездах и соответствующие экономические потери.

  Таким образом, требуется сравнительно недорогая (наиболее дешевые путепроводы строятся на Украине, но и они стоят порядка $4млн.), быстро устанавливающаяся, надежная, легкая конструкция, обеспечивающая безопасный,  быстрый переезд через железную дорогу или автомагистраль автобусов, грузовиков, легковых  автомобилей,  велосипедов и переход пешеходов, а также имеющая достаточно большую пропускную способность, чтобы  быстро и без возникновения заторов и пробок  пропускать автотранспорт в периоды его  интенсивной циркуляции.

  Такой конструкцией мог бы служить стальной  одноуровневый мост, перекинутый через железнодорожные пути. Однако он имеет те же недостатки, что и одноуровневая железобетонная эстакада-путепровод:  высокая стоимость, низкая пропускная способность и невозможность организации по нему движения без образования  заторов и пробок.

  Наш подход к решению этой проблемы основывается на оригинальном техническом решении [1]. Низкая стоимость, простота, эффективность и надежность нового дорожного сооружения обеспечивается использованием двухуровневого путепровода с межэтажным переездом на основе недорогого черного металлопроката,  покрываемого на открытых участках антикоррозионным составом, с дорожным покрытием из сравнительно тонкого слоя сталефибробетона. Пролетные участки из стальных листов толщиной 8-10мм настилаются на фермы или балки, которые регулярно устанавливаются на опорах-трубах. Пролетные участки  на обоих межэтажных переездах шириной 4 метра для проезда на второй уровень  легковых автомобилей монтируются на балках-консолях. На каждом уровне этого путепровода двустороннего движения расположены по две полосы движения и по две буферные (резервно-технические полосы) каждая шириной 3 метра. Ширина путепровода 12 метров, а с учетом возможных  межэтажных переездов и  съездного участка с второго уровня его ширина составляет  20 метров.  Максимальная высота нижнего уровня - расстояние от уровня железнодорожного полотна до нижнего уровня путепровода – 7,2 метра. Межэтажная высота, которая достаточна для проезда трайлеров и автобусов, 4 метра. Над вторым уровнем на высоте 2,5 метра, достаточной для проезда легковых автомобилей, для чего и предназначен второй уровень, монтируется легкий навес из негорючего пластика для защиты пролетных участков от дождя и снега. Велосипедные дорожки и дорожки для пешеходов на нижнем уровне огораживаются на краях буферных полос. Пролетные участки покрываются не менее чем пятисантиметровым слоем дорожного покрытия из сталефибробетона. Открытые поверхности конструкции покрываются антикоррозийной пленкой. Протяженность межэтажного переезда  - 150 метров, верхнего уровня - съезда – 250м.

  Длина первого этажа путепровода – порядка 380 метров, а с учетом переездов и съездов, выходящих за пределы  первого этажа для путепровода двустороннего движения, не менее 580 м. Уклон участков подъема и спуска – не более 4%.

  Проезд по путепроводу автотранспорта осуществляется следующим образом:  автомобили въезжают на путепровод и на расстоянии не более 100 метров от въезда разделяются на два потока: первый поток состоит из грузовых автомобилей, автобусов, трайлеров, тракторов. Он следует по полосе движения нижнего уровня, второй поток, состоящий из легковых автомобилей и мотоциклов, в случае  загруженности полосы движения нижнего уровня  переезжает на буферную полосу и с нее поднимается на второй уровень, проезжает по нему и спускается по съезду на буферную полосу, переезжая с нее на полосу движения дороги.

  В результате, эта конструкция обеспечивает следующее:

  - с помощью межэтажного переезда отделяет поток легковых автомобилей, которые могут быстро  проехать по второму уровню, от медленно движущегося грузового транспорта;

  -  при  пропускной способности одной полосы движения, которую обеспечивает эта конструкция, - до 2000 автомобилей в час на скорости движения не менее 30 км/час - по четырем полосам движения путепровода может проехать 8 тысяч автомобилей в час или 192 000  автомобилей в сутки. Это примерно  на порядок больше, чем у обычного одноуровневого путепровода, что актуально для густонаселенных регионов в высокой степенью автомобилизации населения;

  -  буферные (резервно-технических) полос, которые, как кажется, только удорожают конструкцию и делают ее громоздкой, выполняею определенную роль – они обеспечивают свободный переезд автомобилей на другой уровень  без торможения  автомобильного потока на полосе движения, а также обеспечивают объезд мест возможных аварий автомобилей, сохраняя непрерывность движения автопотока и не допуская образования пробок.

  В силу простоты конструкции, состоящей из сравнительно немногочисленных типовых элементов, изготавливаемых из металлопроката, число уровней путепровода может быть увеличено или уменьшено, он также может быть расширен. 

Для согласования пропускной способности путепровода-эстакады с пропускной способностью соединяемых частей трассы, пересекающей железнодорожные пути, желательно, чтобы  число полос движения  на этой трассе было не меньше числа полос движения на путепроводе.

Кроме того, отметим, что ресурс полос движения многократно увеличивается за счет того, что закрытые, как минимум, сверху от воздействия окружающей среды полосы движения не подвергаются, например, интенсивному воздействию снега, дождя и т. п. Тем самым снижаются эксплуатационные расходы и число аварий, например, из-за  сильного скольжения и т. п., что неизбежно происходит на открытых путепроводах.

Обеспечить высокую надежность удается благодаря простой и прочной конструкции путепровода, который можно сравнить с  металлическим облегченным мостом - ресурс мостов, как известно, достигает 100 лет, - а сравнительно низкая себестоимость путепровода-эстакады  определяется в основном его сравнительно быстрой сборкой и установкой (месяцы, а не годы), сравнительно небольшим объемом и массой используемого строительного материала (черный металлопрокат)  и серийным производством типовых секций путепровода-эстакады.

Обеспечение экологической безопасности (чистоты) путепровода в случае необходимости  производится с помощью установки боковых стенок между этажами и верхнего покрытия, что позволяет использовать для очистки образовавшегося  объема путепровода-эстакады от выхлопных газов уже производящиеся мощные конвертеры-преобразователи вредных составляющих воздуха в нейтральные, причем шум из этих закрытых сооружений наружу также не выходит, что может быть важно для городских путепроводов.

Пролетные участки нижнего уровня путепровода двустороннего движения протяженностью 380 м в виде стальных листов-плит (6х3х0,008) метра укладываются на стальные двутавровые балки-опоры длиной 12м, высотой по сечению 200мм, шириной – 100мм  и закрепляются  на вертикальных опорах – металлических колоннах - высотой от 2 до 7,2 метров  диаметром 30 см, толщиной стенки 20 мм, которые располагаются на расстоянии 50 метров друг от друга продольно и на расстоянии 12 метров друг от друга поперечно. Кроме того, частью конструкции этих колонн (опор) является их фундаменты глубиной около 2 метров.

Площадь пролетных участков нижнего уровня составляет 4560 мІ, число стальных листов-плит – 254. Поскольку по нижнему уровню путепровода  проезжают  автобусы и большегрузные автомобили, постольку необходимо усиления  стальной плиты. Для этого к нижней поверхности плоского стального листа привариваются продольные и поперечные ребра, имеющие разную жесткость, то есть формируется ортотропная плита, цена которой несколько выше плоского стального листа.