Двухуровневый разгрузочный беспробочный путепровод. Варианты конструкции и их экономическая оценка (стр. 1 )

УДК  625.745.1 (624.21/8)

Двухуровневый разгрузочный беспробочный путепровод. Варианты конструкции и их экономическая оценка.

Enclosed elevated automobile overpass (two levels, no traffic jams) on the steel frame. Design options and their economic evaluation. 

,

Nizovсev A. Y., Nizovtsev Y. M.

Москва. 2012.

  Аннотация

  Рассматривается новая конструкция беспробочного двухуровневого путепровода на стальном каркасе с межэтажными переездами и буферными полосами, устанавливающегося при заранее подготовленных блоках для сборки в течение месяца. Его себестоимость при высокой надежности на порядок ниже известных цифр, в которые обходится строительство путепроводов в РФ. Он в силу своей конструкции не тормозит автопотоки, а наоборот, разгружает перегруженные трассы, что характерно для крупных городов, проводя автобусы и грузовики по первому уровню, а легковой транспорт – по второму – без заторов и с высокой скоростью. А при его продлении в обе стороны число  полос движения на трассе увеличивается вдвое-втрое.

  We propose a new design of the overpass (two levels) on the steel frame. It is set when predefined blocks for month. Its prime cost is lower than the cost of conventional overpasses several times. It does not slow traffic streams, and vice versa, it relieves congested highway, which is typical of large cities. Buses and trucks are passing on the first level, the cars are passing  mostly on the second level, both levels are linked crossings. Each level has an additional (buffer) lanes. The number of lanes on the highway is increased two to three times when extending an overpass in both directions.

Краткое описание путепровода и нескольких вариантов его конструкции.

  Разгрузочный  путепровод, запатентованный в виде конструкции эстакады для перемещения транспортных средств на разных уровнях в России  , на Украине , устанавливается  преимущественно на загруженных автомагистралях, пересекающих железнодорожные пути,  автомагистрали,  реки, овраги и т. п., а также устанавливается на  тех участках переезда, на которых  к  месту переезда подходит несколько дорог, а  на  действующем путепроводе имеется меньшее число полос движения, чем на соединяемых им участках автодороги.

Конструкция двухуровневого путепровода включает 4-е полосы движения плюс две буферные полосы на втором уровне и столько же на первом уровне. Всего - 8 полос движения и 4 буферные полосы.

Эта конструкция обеспечивает пропускную способность путепровода на уровне около 16 тысяч автомобилей в час и безостановочное движение автомобилей при скорости не менее 30 км/час без возникновения заторов и пробок. 

Грузовые автомобили перемещаются только по первому этажу (уровню), легковые автомобили могут перемещаться как по первому этажу, так и по второму этажу, переезжая на второй этаж  по въезду-отводу от автодороги, а также по межэтажному переезду, например, в случае наступления полной загруженности первого уровня в часы пик и прочих напряженных периодах работы автомагистрали или для ускорения проезда по путепроводу. Путепровод при усилении транспортных потоков на автомагистрали и ее возможной перегрузке может быть продлен в обе стороны  над наземной  магистралью для увеличения  пропускной способности всей локальной трассы в виде двухуровневой магистрали-эстакады на 5, 10, 20 и более километров.

Связанность уровней путепровода межэтажными переездами, въездными и съездными участками обеспечивает безостановочный проезд большей части автомобилей, а это легковые автомобили, по любому наименее загруженному  уровню. Причем наличие свободных от движения буферных (резервно-технических) полос на каждом этаже путепровода практически  гарантирует объезд автомобилями мест аварий или ремонта без остановок и без существенного падения скорости  транспортного потока.

Если число автомобилей выросло (число полос движения подведенных к путепроводу дорог увеличилось) и стало превышать пропускную способность путепровода и наоборот, то конструкция путепровода, состоящая из стальных деталей и узлов, соединенных резьбовыми крепежными элементами,  предполагает сравнительно простую и быструю надстройку дополнительных этажей или – напротив - демонтаж ненужных этажей, вплоть до разборки конструкции и переноса ее в другое место.

На основе известной методики управления дорожным движением ramp metering (США)  разработана методика , позволяющая в любом случае удерживать плотность транспортного потока в заданных рамках и не допускать падения его скорости ниже определенного уровня. Для  осуществления контролируемого въезда и поддержания непрерывности движения транспортного потока по путепроводу на въездах в путепровод устанавливаются светофоры, управляемые через контроллер радарами по программе, которая запрещает автомобилям въезд при падении скорости потока ниже, например, 30 км/час. Та же методика должна действовать и на автодороге перед въездом на путепровод и после него, вследствие чего, а также и вследствие наличия буферных полос транспортный поток удерживается на всем протяжении автодороги безостановочным.

В частности,  применение предлагаемой конструкции путепроводов в Москве на Третьем транспортном кольце (ТТК) и на Московской кольцевой автодороге (МКАД) практически не потребует финансовых вложений, но гарантирует безостановочное движение по этим магистралям даже в час пик. Кроме того, установить в ближайшее время без существенных затрат безостановочное движение на ТТК и МКАД можно переводом крайних справа по ходу движения полос в буферные с введением на въездах светофоров, запрещающих въезд автомобилей при падении скорости потока до минимального предела (соответственно 60 и 40 км/час). Однако этот подход будет действенным только в случае согласования числа въездов и съездов, которое должно быть близко друг к другу. На ТТК этого можно достигнуть, переведя 4-ю (4-ю и 5-ю) полосу по краям в буферную, запретив по ним сквозное движение, то есть, предназначив их только для въезда-съезда и для объезда автомобилями мест аварий или ремонта. В этом случае, все оставшиеся шесть полос (3 + 3) используются для сквозного, свободного движения с пропускной способностью 2 тыс. автомобилей в час каждая (всего – 12 тыс. автомобилей в час) со скоростью 60-90 км/час, с выставлением знака, запрещающего снижать скорость ниже 60 км/час. Кроме того, производится перевод каждого из всех въездных светофоров на ТТК в автоматический режим с включением запрещающего сигнала на въезд на ТТК при падении скорости транспортного потока на нем до 60 км/час.

Аналогичным образом восемь полос МКАД предназначаются для проезда автомобилей в пределах скоростей 40-100км/час (пропускная способность трассы - 16 тысяч автомобилей в час при наличии 4-х полос движения  в каждую из  сторон), а крайние полосы переводятся в буферные и въездные светофоры работают в режиме допуска на МКАД  автомобилей только при скорости транспортного потока в пределах 40-100 км/час.  В результате, в любое время  суток на ТТК и МКАД движение становится скоростным и безостановочным, без заторов и пробок. Что касается перевода движения в безостановочное на радиальных магистралях, то процедура является аналогичной, но  необходимо оставить только въездные светофоры, переведя их в указанный выше режим, сделать для пешеходов подземные и надземные переходы, а  автомобили, пересекающие радиальные  магистрали, пустить по быстро собирающимся металлическим эстакадам.

Для обеспечения согласования пропускной способности путепровода-эстакады с пропускной способностью соединяемых участков автодороги, число полос движения на этажах путепровода-эстакады должно быть не меньше числа полос движения на подведенных к путепроводу участках трассы.

Возможность образования заторов и пробок из-за внезапных аварий или дорожного ремонта исключается самой конструкцией путепровода-эстакады, в которой предусмотрены межэтажные переезды, а также резервно-технические (буферные) полосы, что предполагает объезд мест аварий или ремонта без остановки, либо по буферной полосе, либо по другому этажу практически без  торможения движения транспортных средств .

Ресурс полос движения многократно увеличивается за счет того, что закрытые, как минимум, сверху от воздействия окружающей среды полосы движения не подвергаются воздействию снега, дождя и т. п. Снижаются эксплуатационные расходы, число аварий из-за плохой видимости, сильного скольжения и т. п., что неизбежно происходит на открытых путепроводах.

Обеспечить высокую надежность конструкции удается благодаря её простоте и надежности. Её  можно сравнить с металлическим мостом, ресурс которого достигает 100 лет, а сравнительно низкая стоимость путепровода определяется в основном невысоким расходом используемого материала (черный металлопрокат), серийным производством типовых блоков путепровода-эстакады и соответственно быстротой их сборки, что позволяет сократить в десятки раз трудозатраты,  требующиеся на сборку и установку путепровода.