8.1.Ogólne informacje o podziale i klasyfikacji dróg kołowych
Na podstawie ustawy o drogach publicznych z 21.03.1985 r /Dz.U. z 1985r, Nr 14,poz.60 i Dz.U. z 2000r.Nr71,poz.838 – tekst jednolity/ wprowadzono obowiązujący w Polsce podział dróg publicznych.
Drogi publiczne ze względu na funkcje w sieci drogowej dzielą się na następujące kategorie:
1. drogi krajowe,
2. drogi wojewódzkie,
3. drogi powiatowe,
4. drogi gminne.
Ulice leżące w ciągu dróg wyżej wymienionych należą do tej samej kategorii co te drogi.
Drogi publiczne ze względów funkcjonalno-technicznych dzielą się na klasy określone w warunkach technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi i ich usytuowanie /Dz.U. z 1999r. Nr 43,poz.430/.
Drogi krajowe stanowią własność Skarbu Państwa. Pozostałe drogi stanowią własność właściwego samorządu.
Drogi publiczne ze względu na stopień dostępności i obsługi przyległego terenu dzielą się na:
1. drogi ogólnodostępne,
2. drogi ekspresowe,
3. autostrady.
Do dróg krajowych zalicza się:
1. autostrady i drogi ekspresowe oraz drogi leżące w ich ciągach do czasu wybudowania autostrad i dróg ekspresowych,
2. drogi międzynarodowe,
3. drogi stanowiące inne połączenia zapewniające spójność dróg krajowych,
4. drogi dojazdowe do ogólnodostępnych przejść granicznych obsługujących ruch osobowy i towarowy bez ograniczeń ciężaru całkowitego pojazdów,
5. drogi alternatywne do autostrad płatnych,
6. drogi stanowiące ciągi obwodnicowe dużych aglomeracji miejskich,
7. drogi o znaczeniu obronnym.
Do dróg wojewódzkich zalicza się drogi stanowiące połączenia między miastami, mające znaczenie dla województwa, i drogi o znaczeniu obronnym nie zaliczone do dróg krajowych.
Do dróg powiatowych zalicza się drogi stanowiące połączenie miast będących siedzibami powiatów z siedzibami gmin i siedzib gmin między sobą.
Do dróg gminnych zalicza się drogi o znaczeniu lokalnym nie zaliczone do innych kategorii, stanowiące uzupełniającą sieć dróg służących miejscowym potrzebom, z wyłączeniem dróg wewnętrznych.
Drogi nie zaliczone do żadnej kategorii dróg publicznych, w szczególności drogi w osiedlach mieszkaniowych, dojazdowe do gruntów rolnych i leśnych, dojazdowe do obiektów użytkowanych przez podmioty prowadzące działalność gospodarczą, place przed dworcami kolejowymi, autobusowymi i portami są drogami wewnętrznymi.
Organ administracji rządowej lub jednostki samorządu terytorialnego, do właściwości którego należą sprawy z zakresu planowania, budowy, modernizacji, utrzymania i ochrony dróg, jest zarządcą drogi.
Zarządcami dróg są:
- dla dróg krajowych – Generalny Dyrektor Dróg Krajowych i Autostrad,
- dla dróg wojewódzkich – zarząd województwa,
- dla dróg powiatowych – zarząd powiatu,
- dla dróg gminnych – wójt /burmistrz, prezydent miasta/.
- dla dróg w granicach miasta na prawach powiatu zarządcą wszystkich dróg publicznych, z wyjątkiem autostrad i dróg ekspresowych jest prezydent miasta.
- w granicach miasta stołecznego Warszawy zarządcą dróg publicznych /z wyjątkiem
autostrad i dróg ekspresowych/ jest prezydent m.st.Warszawy.
1. droga lub pas drogowy – wydzielony pas terenu, przeznaczony do ruchu lub postoju pojazdów oraz do ruchu pieszych, wraz z leżącymi w jego ciągu obiektami inżynierskimi, placami, zatokami postojowymi oraz znajdującymi się w wydzielonym pasie terenu chodnikami, ścieżkami rowerowymi, drogami zbiorczymi, drzewami i krzewami oraz urządzeniami technicznymi związanymi z prowadzeniem i zabezpieczeniem ruchu,
2. ulica – jest to droga na terenach zabudowy miast i wsi, łącznie z torowiskiem pojazdów szynowych komunikacji miejskiej, wydzieloną liniami rozgraniczającymi, która jest przeznaczona do obsługi bezpośredniego otoczenia oraz umieszczania urządzeń technicznych nie związanych z ruchem pojazdów i pieszych,
3. jezdnia- to część drogi przeznaczona do ruchu pojazdów,
4. korona drogi - oznacza jezdnię z poboczami, zatokami autobusowymi, a przy drogach dwujezdniowych – również z pasami awaryjnego postoju i pasem dzielącym jezdnie,
5. droga ekspresowa – to droga przeznaczona wyłącznie do ruchu pojazdów samochodowych i nie obsługująca przyległego terenu:
a) wyposażona w jedną lub dwie jezdnie,
b) posiadająca wielopoziomowe skrzyżowania z przecinającymi ją innymi drogami komunikacji, z dopuszczeniem wyjątkowo jednopoziomowych skrzyżowań z drogami publicznymi,
c) wyposażona w urządzenia obsługi podróżnych, pojazdów i przesyłek, przeznaczone wyłącznie dla użytkowników drogi,
6. autostrada - droga wyłącznie dla ruch pojazdów samochodowych i nie
obsługująca przyległego terenu:
a) wyposażona przynajmniej w dwie trwale rozdzielone jednokierunkowe jezdnie,
b) posiadająca wielopoziomowe skrzyżowania ze wszystkimi przecinającymi ją drogami komunikacji,
d) wyposażona w urządzenia obsługi podróżnych, pojazdów i przesyłek
przeznaczone wyłącznie dla użytkowników autostrady,
7. obiekt mostowy – to most, wiadukt, estakada, tunel, kładka dla pieszych, przejście podziemne i przepust,
8. budowa drogi – wykonanie nowego połączenia drogowego między określonymi miejscami lub miejscowościami,
9. modernizacja drogi – to wykonywanie robót, w których wyniku na stępuje podwyższenie parametrów technicznych i eksploatacyjnych istniejącej drogi,
10. utrzymanie drogi – to wykonywanie robót remontowych, przywracających jej pierwotny stan, oraz robót konserwacyjnych, porządkowych i innych zmierzających do zwiększenia bezpieczeństwa i wygody ruch, w tym także odśnieżanie i zwalczanie śliskości zimowej,
11. ochrona drogi – to działanie mające na celu niedopuszczenie do przedwczesnego zniszczenia drogi oraz niewłaściwego jej użytkowania.
8.2. Zasady opracowania trasy drogowej
Projekt trasy drogowej jest wykonywany przez specjalistów z zakresu budownictwa drogowego z uwzględnieniem wszystkich czynników, które mają wpływ na kształt i rodzaj drogi. Projektanci, wykonując opracowanie układu geometrycznego trasy drogowej, wykorzystują aktualne mapy sytuacyjno-wysokościowe, na które wrysowują podstawowe elementy trasy: odcinki prostoliniowe i krzywoliniowe. Odcinki krzywoliniowe stanowią najczęściej fragmenty pojedynczych łuków kołowych, łuki koszowe, klotoidy, biklotoidy, krzywe esowe, serpentyny i inne krzywe stosowane w zależności od sytuacji terenowej i parametrów dynamicznych ruchu pojazdów mających w przyszłości poruszać się po drodze.
Opracowanie projektu wykonuje się zarówno w płaszczyźnie poziomej jak i pionowej, nadając projektowanej trasie optymalny kształt ułożenia osi drogi. Czynność ta nosi nazwę projektowania niwelety drogi i jest wykonywana na podstawie aktualnego profilu podłużnego terenu, przewidzianego pod budowę drogi. Prawidłowo zaprojektowana niweleta drogi winna mieć zachowane wszystkie parametry techniczne przewidziane odpowiednimi normami branżowymi, aby zapewnić bezpieczeństwo ruchu przyszłych użytkowników i prawidłową eksploatację wybudowanej drogi.
Po opracowaniu wszystkich niezbędnych założeń projektowych i ustaleniu koncepcji przebiegu trasy na mapie sytuacyjno-wysokościowej można przystąpić do geodezyjnego opracowania projektu trasy drogowej. Prace z tym związane dzieli się na kilka etapów, których efekty końcowe stanowią podstawę wykonywania dalszych czynności inwestycyjnych.
Pierwszą czynnością geodezyjną jest wyznaczenie w terenie położenia punktu początkowego i końcowego projektowanego odcinka trasy oraz położenie wszystkich punktów załamań głównych kierunków trasy, tzw. punktów wierzchołkowych. Następnie wykonuje się pomiar terenowy długości poszczególnych odcinków kierunków głównych trasy oraz pomiar kątów na punktach załamań trasy, tzw. kątów zwrotu stycznych.
Dysponując tymi wielkościami oraz parametrami poszczególnych krzywych takimi jak: promień krzywizny, parametr klotoidy itp., można przystąpić do szczegółowego opracowania geodezyjnego poszczególnych krzywych bądź ich zespołów. Opracowanie to polega na obliczeniu niezbędnych miar kątowych i linowych pozwalających na wyznaczenie w terenie charakterystycznych punktów projektowanej trasy oraz na sporządzeniu odpowiednich szkiców dokumentacyjnych.
Kolejnym etapem opracowania projektu trasy jest wyznaczenie kilometrażu wszystkich punktów trasy oraz określenie niezbędnych miar do realizacji obiektów towarzyszących takich jak: przepusty, wiadukty, przejazdy kolejowe i inne.
Po wykonaniu opracowania w płaszczyźnie poziomej przystępuje się do opracowania wysokościowego trasy, polegającego na wykonaniu projektu niwelety wraz z obliczeniem łuków pionowych oraz wykonaniu przekrojów poprzecznych projektowanej trasy będących między innymi podstawą do późniejszego obliczenia objętości robót ziemnych.
Tak opracowany projekt trasy drogowej zostaje zrealizowany w terenie etapami w trakcie budowy kolejnych odcinków drogi.
8.3.1 Łuk kołowy
Punktami głównymi łuku kołowego nazywa się punkty styczności łuku z prostymi głównymi trasy – P i K , oraz punkt środkowy łuku – S /rys. 8 -1/. Wyznaczenie terenowe tych punktów może być wykonane poprzez odłożenie odpowiednich miar kątowych i linowych od punktu wierzchołkowego i kierunków głównych trasy. Punkt początkowy P i końcowy K zostanie wyznaczony w wyniku odłożenia stycznej głównej t od punktu wierzchołkowego wzdłuż kierunków głównych trasy. Punkt środkowy S można wyznaczyć kilkoma sposobami, jednakże w celu kontroli prawidłowości wyznaczenia, należy stosować zasadę wyznaczenia tego punktu co najmniej dwoma sposobami. Wartości wielkości niezbędnych do wyznaczenia punktów głównych określa się za pomocą wzorów:
Na podstawie danych wyjściowych oraz podanych wzorów obliczone zostają wartości wielkości realizacyjne, które wpisane na szkic dokumentacyjny stanowią podstawę do terenowego wytyczenia punktów głównych łuku kołowego.
W niektórych sytuacjach terenowych zachodzi konieczność zastosowania bardziej skomplikowanych krzywych niż łuk kołowy, np. łuku koszowego.
Łuk koszowy jest to zespół krzywych składający się z dwóch, trzech lub więcej łuków kołowych o różnych promieniach mających jeden, dwa lub odpowiednio więcej punktów wspólnych i wspólne styczne w tych punktach /rys. 8-2/.
Punktami głównymi łuku koszowego nazywa się punkty styczności z kierunkami głównymi trasy oraz punkty wspólne dla poszczególnych łuków / punkty P, T i K
na rys. 8-2/. Wyznaczenie terenowe tych punktów wykonuje się podobnie jak pojedynczego łuku kołowego w stosunku do punktu wierzchołkowego W i kierunków głównych trasy.
W łuku koszowym podwójnym /rys. 8-2/ występuje siedem elementów, których znajomość jest konieczna do wytyczenia łuku w terenie. Są to: promienie R1 i R2, styczne t1 i t2 oraz kąty a a1 i a2.
Na podstawie znanych twierdzeń geometrycznych można napisać tylko trzy równania pozwalające określić trzy elementy. Pozostałe cztery elementy musza być znane z założeń projektowych. Zgodnie z rysunkiem 8.2 można napisać np.:
Z równania trzeciego można wyznaczyć wartość kąta
.
Podstawiając do równania drugiego a2 wyznacza się wartość stycznej t2 , natomiast wartość kąta a1 należy obliczyć z równania pierwszego:
a1=a- a2
Dysponując obliczonymi wielkościami, wyznaczenie pozostałych elementów liniowych do wytyczenia łuku koszowego wykonuje się tak jak w przypadku pojedynczego łuku kołowego.
8.3.3. Klotoida jako krzywa przejściowa
Pojazd poruszający się po prostej podlega działaniu dwóch sił: siły ciężkości, skierowanej pionowo i sile pociągowej, skierowanej wzdłuż kierunku jazdy. Podczas jazdy na łuku na pojazd działa jeszcze siła odśrodkowa, której wielkość wyraża wzór:
lub
gdzie: m – masa pojazdu,
v – prędkość pojazdu,
R – promień łuku po którym porusza się pojazd,
K – krzywizna łuku przy czym .
Przyjmując, że krzywizna prostej K= 0 , to siła odśrodkowa na prostej też ma wartość równą S = 0. Przy wjeździe pojazdu na łuk pojawia się nagle siła odśrodkowa, której wartość zależy od promienia łuku i prędkości pojazdu. Przy małych promieniach łuków lub dużych prędkościach, wielkość siły odśrodkowej może być tak duża, że pojazd zostanie „wypchnięty” z obranej trasy ruchu, co zawsze stwarza zagrożenie wypadku.
Aby temu zjawisku fizycznemu zapobiec, między prostą a łukiem kołowym projektuje się odcinek tzw. krzywej przejściowej. Krzywa ta ma zmienny promień, od
R= ¥ przy styku z prostą /K = 0/ do wartości R równej wielkości promienia łuku kołowego //. W związku z powyższym i siła odśrodkowa będzie narastać stopniowo wraz ze wzrostem krzywizny, od zera na końcu prostej do wielkości S na łuku kołowym.
Z wielu różnych krzywych matematycznych zapewniających warunek ciągłości zmiany krzywizny, jako krzywa przejściowa najczęściej jest stosowana klotoida /rys.8-3/. Klotoida charakteryzuje się m.in. własnością, że przyrost jej krzywizny jest proporcjonalny do przyrostu długości. Zależność powyższą można zapisać równaniem naturalnym klotoidy:
L= a2×K lub L×R = a2 = const.
gdzie: L – długość łuku mierzona od punktu stałego do rozpatrywanego punktu na
krzywej,
K - krzywizna w rozpatrywanym punkcie,
R – promień łuku ,
a2 – współczynnik proporcjonalności.
Dla każdego dowolnego punktu P na klotoidzie zachodzą zależności matematyczne wiążące podstawowe elementy klotoidy: L, R, a i t - kąt zwrotu stycznej klotoidy według wzorów:
,
W praktyce geodezyjnej często stosuje się określanie kłotoidy poprzez podanie współrzędnych prostokątnych punktu P /rys.8.3/:
W praktyce w większości przypadków wystarczy uwzględnić tylko 1 lub 2 pierwsze wyrazy z szeregu.
W projektowaniu tras najczęściej stosuje się klotoidę jako krzywą przejściową między prostą a łukiem kołowym, przy czym jeżeli w takim zespole krzywych parametry obu klotoid są takie same to jest to układ symetryczny lub jeżeli parametry są różne, układ niesymetryczny.
8.3.4. Łuk kołowy z krzywymi przejściowymi
Zaprojektowanie zespołu krzywych złożonego z dwóch odcinków klotoid i łuku kołowego /rys. 8.4/ jest możliwe tylko wtedy, gdy kąt zwrotu stycznych g > 2...
magdalenka13_84