Mérnöki alapismeretek II. 2011/2012, őszi félév Levelező tagozat

Mérnöki alapismeretek II.2011/2012, őszi félév

Levelező tagozat

Katona János

Áttekintés

• Az úttervezés tárgya

• Az úttervezés távlatai, tervműveletek

• Mozgó járművek mechanikája

• Biztosítandó látótávolságok

• Vízszintes és magassági vonalvezetés

• Ívösszehangolások

Az úttervezés tárgya• ~: új közutak létesítése és a meglévők korszerűsítése.

(Közutakon állami és önkormányzati utakat egyaránt értünk.)

• Hálózat elve: az utak nem önállóan, hanem hálózatot alkotva kapcsolják össze a településhálózat egyes elemeit, a településeket.

• Hierarchia elve: pl. a szabályos hálózatban csak azonos rangú vagy legfeljebb csak eggyel alacsonyabb rangú úthálózati elemek csatlakoznak egymáshoz.

A közutak kategorizálása: • Külterületi közutak (az országos (állami) közúthálózat)• Belterületi közutakat (a belterületi (önkormányzati) illetve a helyi

közutak)

A környezeti körülmények meghatározása - külterület

„A” jelű környezet •síkvidék és/vagy természeti és épített környezet korlátozások nélkül.

„B” jelű környezet •dombvidék és/vagy természeti és épített környezet korlátozások nélkül, •síkvidék oly mértékű természeti és/vagy épített korlátozásokkal, amelyek még lehetővé teszik a „B” kategóriához előírt tervezési sebességekhez kapcsolt paraméterek gazdaságos alkalmazását.

„C” jelű környezet •hegyvidék, •sík és dombvidék oly mértékű természeti és/vagy épített korlátozásokkal, amelyek csak a hegyvidéki tervezési paraméterek alkalmazását teszik lehetővé.

A környezeti körülmények meghatározása - külterület

A környezeti körülmények meghatározása - belterület

„A” jelű környezet •beépítésre nem szánt, beépítetlen vagy lazán beépített terület, •nem érzékeny környezet.

„B” jelű környezet •beépítésre nem szánt, beépítetlen vagy lazán beépített terület, •érzékeny környezet.

„C” jelű környezet •sűrűn beépített terület, •nem érzékeny környezet.

„D” jelű környezet •sűrűn beépített terület, •érzékeny környezet.

A környezeti körülmények meghatározása - belterület

Páneurópai folyosók

Páneurópai folyosók

Útpályával kapcsolatos fogalmak• Alépítmény = Földmű: A pálya és a kapcsolódó építmények

elhelyezésére szolgáló terepkiegyenlítés, melyet általában a talaj saját anyagából hoznak létre. A terepből a talaj eltávolításával kialakított földmű a bevágás, a terepszintből kiemelkedő földmű a töltés.

Az útpályaszerkezet élettartama döntő mértékben függ a földmű minőségétől, állékonyságától. A földmű terheléssel szembeni ellenálló-képességét alapvetően meghatározza a földmű tömörsége valamint a talaj összetétele és víztartalma által megszabott teherbíró-képessége.

Útpályával kapcsolatos fogalmak• Felépítmény = Útpályaszerkezet

Cél: a forgalom számára alkalmas és biztonságos burkolatfelület létesítése úgy, hogy a jármű terhelések okozta feszültségek, alakváltozások az útpálya-szerkezet egyes rétegein fokozatosan lecsökkenjenek, így a földműre már csak tartósan elviselhető kis igénybevételek jussanak.

Útpályával kapcsolatos fogalmak• Forgalmi sáv: az útpályának egy gépkocsisor biztonságos

közlekedésére elegendő szélességű része. 3,00 - 3,75 m• Korona: a földmű felső lehatárolása a koronaszélek között,

szélessége a koronaszélesség. A koronaszélességen belül középen helyezkedik el az útpálya, fő mérete a burkolatszélesség.

• Közúti űrszelvény: a közúti fogalom számára, az útpálya felett szabadon tartandó tér

• A koronaszélen túl a földművet rézsűk határolják. A terep és a rézsű metszésvonala a rézsűláb. A rézsűk hajlását σ –val jelöljük és a vízszintessel bezárt hajlásszög tangensével adjuk meg, pl: σ=1:1,5

• Árkok, folyókák: a koronáról, a rézsűről és a terepről az út felé folyó víz elvezetésére szolgáló nyílt felszínű csatornák. A vízelvezetés biztosítása az út állékonysága szempontjából döntő fontosságú. (talpárok, oldalárok, övárok)

Útpályával kapcsolatos fogalmak

• Helyszínrajz: az út tengelyének vízszintes vetülete• Hossz-szelvény: az út tengelyében állított, függőleges

alkotókkal rendelkező felületnek és a terepnek, valamint a burkolatnak a metszésvonala síkban kifejtve. A burkolattal való metszés a pályaszint a tereppel való metszés a terepvonal.

• Keresztszelvény: az úttengelyre merőleges sík és a terep, valamint az úttest metszésvonala.

Útpályával kapcsolatos fogalmak

Mintakeresztszelvény - Autópálya

Mintakeresztszelvény - Autóút

Űrszelvény – Autópálya, autóút

Külterületi osztatlan pályás közutak keresztszelvény elemei

Űrszelvény – Külterületi közút

Űrszelvény – Belterületi közút

Külterületi közutak útkorona mintakeresztszelvény elemeinekszélességi méretei

Külterületi közutak útkorona mintakeresztszelvény elemeinekszélességi méretei

Az egyes útkategóriákhoz tartozó sávszélességek értékei [m]

Az utak tervezési szempontjai

• Biztonság: az út vonalvezetése (ívek, lekerekítések, láthatóság) nagymértékben meghatározza a közlekedés biztonságát.

• Gazdaságosság: építési költség, közlekedési költség, externáliák (külső gazdasági hatások).

• Utazáskényelem: harmonikus, a vezetőt nem fárasztó vonalvezetés.

• Környezetvédelem: mind az építés, mind az üzemelés a lehető legkisebb mértékben terhelje a természetes illetve az épített környezetet.

• Tájba illeszkedés: a tervezett út simuljon a tájba, ne egy idegen testként jelenjen meg.

TervszintekA tervezés során egymásra épülve különböző tervszinteken, egyre nagyobb részletességgel készülnek el az út tervei. Az egyes tervszintek különböző, szintén egymásra épülő célokat szolgálnak:

•Településrendezési terv közúti munkarésze: a település területén belül szabályozza az utak és csomópontjaik helyét és területét.

•Tanulmányterv: az alapvető geometriai adatokat tartalmazza, főként az út tengelyére vonatkozóan, célja a legkedvezőbb variáció kiválasztása.

•Engedélyezési terv: az út teljes szélességére kiterjedő részletes terv, mely a földmunkára és a víztelenítésre vonatkozó információkat is tartalmazza, célja a létesítési engedélyek megszerzése.

Tervszintek• Ajánlati terv (ajánlatkérési műszaki dokumentáció, tenderterv):

célja a kivitelező kiválasztása.

• Építési terv (kiviteli, kivitelezési terv): célja a megfelelő műszaki minőség megvalósítása, a létesítmény megvalósításával kapcsolatos összes részletes információt tartalmazza.

• Megvalósulási dokumentáció: A megvalósult létesítmény kialakítását, eredeti tervektől való eltéréseit rögzíti.

Minden terv több munkarészből (helyszínrajz, hossz-szelvény, stb.) áll, amelyeket egymással folyamatosan egyeztetni kell a tervezés folyamán. Az egyes munkarészek állhatnak kötelező illetve esetenként kötelező részekből. Az esetenként kötelező részek elhagyhatók, ha az adott úttervezés során ilyen feladat nincs, vagy ha a feladat jelentősége önálló munkarész készítését nem igényli.

Tervezéshez szükséges adatokA tervezéshez első sorban az alábbi alapadatokat kell figyelembe venni:

− a forgalmi adatok (forgalmi tervezés szerint),

− az érintett terület épített és természeti környezetének adatai,

− geotechnikai adatok.

A tervezett út osztályba sorolásától, jelentőségétől és környezetétől függően még további adatok beszerzése is értelemszerűen szükségessé válhat, ilyenek lehetnek:

− az érvényes területrendezési és -fejlesztési, valamint úthálózat-fejlesztési tervek,

− baleseti adatok,

− meglévő útpályaszerkezetek és műtárgyak adatai,

− közművek jelenlegi és tervezett adatai,

− környezetvédelmi tervezéshez szükséges adatok,

− vízügyi adatok,

− meteorológiai adatok,

Közutak forgalmi tervezése

• A közutak tervezési osztályba sorolásához, a nagy távlatban szükséges hely biztosításához, a keresztmetszeti elemek (forgalmi sávok száma, pályaszerkezete, vízelvezetés stb.) meghatározásához forgalmi tervezés (méretezés, ellenőrzés) szükséges. A közúthálózatok tervezése és a távlati forgalmak meghatározása a hálózatfejlesztési tervek, valamint a területfejlesztési tervek keretében történik, vagy a tanulmánytervben egyedi vizsgálattal. Konkrét úttervezéseknél, új út esetén a távlati forgalom általában adott érték. Az út tervezési osztályba sorolásának ismeretében kell az út tervezési időtávra előrebecsült mértékadó forgalmát összehasonlítani a megengedett forgalomnagyság-értékekkel annak eldöntésére, hogy milyen keresztszelvényt kell kiépíteni.

A forgalmi tervezés időtávlatai

• Nagy távlat

A tervezés idején meghatározott, a legnagyobb gépjárműellátottság-érték eléréséhez (telítettség) tartozó időpont. A nagy távlatra előrebecsült mértékadó forgalom alapján kell tervezni:

− a közutak tervezési osztályát,

− a közutak vonalvezetését, helybiztosítását,

− a csomópontok területigényét,

− a műtárgyak műszaki kialakítását.

A forgalmi tervezés időtávlatai

• Tervezési időtáv

A tervezési időtáv – amennyiben a létesítmény mértékadó részeinek élettartama konkrétan nem határozható meg – általában a létesítmény üzembe helyezésének időpontjától számított 15 év. Az erre az időtávra előrebecsült mértékadó forgalomra kell megtervezni:

− a közutak keresztszelvényét, az ütemezés lehetőségeinek figyelembevételével,

− a csomópontok (ütemezett) kialakítását,

− a közutak pályaszerkezetét.

Tervezési forgalmak

A közúti forgalom jellemzésére használt tervezési forgalmak:

− átlagos napi forgalom (ÁNF, E/nap vagy jármű/nap),

− mértékadó óraforgalom (MOF, E/h vagy jármű/h),

− egységtengely-áthaladási szám (F100, db – a pályaszerkezet-méretezéshez),

− mértékadó nappali (12 óra), esti (4 óra) és éjszakai (8 óra) forgalom – a közlekedési zaj- és légszennyezés számításához.

A tervezési forgalmakat – a tervezési feladatnak megfelelően – személygépkocsi-egységben, járműdarabban, a forgalom összetételének megadásával, irányonként kell meghatározni.

Egységjármű szorzók

Forgalomfelvétel

A forgalmi tervezéshez szükséges adatok beszerzése történhet a tervezési terület hálózatának keresztmetszetein áthaladó forgalom felvételével, azaz keresztmetszeti felvételekkel, vagy a tervezési terület forgalmának és az oda belépő, illetve az onnan kilépő forgalmak úticéljainak és kiindulási helyeinek felvételével, azaz célforgalmi felvétellel.

Keresztmetszeti számlálás

Céljai lehetnek:•Egy-egy útkeresztmetszetet terhelő forgalom nagyságának megismerése;•A keresztmetszet által képviselt útszakasz terhelő forgalom időbeli ingadozásának meghatározása;•A forgalom összetételének megállapítása;•Egyidejűleg végrehajtott célforgalmi számlálás ellenőrzése

Keresztmetszeti számlálás

A forgalomfelvétel történhet:•Kézi módszerrel: ebben ez esetben a számláló egy felvételi nyomtatványt tölt ki egyszerű strigulázással. A nyomtatványt számlálási irányonként, a főbb járműfajtákat megkülönböztetve és az áthaladási időpontokat 5 perces intervallumokba rendezve egyszerű vonalkázással kell kitölteni.•Automatikus forgalomszámláló detektorokkal, amelyek esetében két, egymástól 1 méterre elhelyezett detektor a járművek hosszát is méri, amelyből az áthaladt jármű fajtája is megállapítható.

Forgalomfelvételi adatlap

Célforgalomi számlálás

Egy adott körzeten v. csomóponton belül kialakuló forgalom kiindulásának és végpontjának feltárása a cél:•egy csomóponton belül a csomóponti ágak között fellépő forgalomnagyságok és összetételük is meghatározható a csomóponti szabályozás megtervezéséhez.•egy nagyobb körzeten belül a jelentkező forgalmak keletkezési helyeinek és úticéljainak a megállapítása után a helyi keletkezésű, a helyi úticéllal rendelkező és az átmenőforgalom egymástól elkülöníthető, így (amennyiben szüksége) lehetővé válik egymástól független kezelésük.

A felvétel módjai:•Megfigyeléssel, videótechnikával•Megfigyelési pontokon történő rögzítés (diktafon, videó)•Cédulákkal, számokkal való megjelölés•Kikérdezés, interjú

Átlagos napi forgalom

Mértékadó óraforgalom

A forgalmi terhelés alapján történő méretezés másik fontos forgalmi jellemzője. A mértékadó óraforgalom az az óraforgalom, amelynél nagyobb az egész és folyamán legfeljebb 30-50 órában

fordul elő.

MOF= ω ANF [E/h]

Az ω csúcsóratényező a kívánt óratartósságtól (30-50) és az útjellegtől függ. A hazai 50 órás tartósságú MOF érték mellett:

Külterületi közutaknál

hétköznapi forgalomnál ω = 0,12

hétvégi forgalomnál ω = 0,15

Belterületi közutaknál ω = 0,10

Megengedett forgalomnagyságok

A forgalmi tervezésnél•a megfelelő és•az eltűrhető szolgáltatási szintet kell figyelembe venni.

Megengedett forgalomnagyságok folyópályán külterületi közutak esetén:

Méretezés forgalomadatok alapján

• Az ÁNF előrebecsült értékét a keresztmetszetek méreteinek, az MOF előrebecsült értékeit a csomópontok forgalmi sávjainak, a folyópálya szakaszok irányonkénti forgalmi sávjának meghatározásánál használjuk.(A jelenlegi ÁNF, MOF értékek ugyanezen méretek ellenőrzésére alkalmasak.)

• A mértékadó éves forgalom pedig a pályaszerkezet méretezésének az alapja.

Mozgó járművek mechanikája

Az útpályán haladó járművekre ható erők:

Ellenállások:•Mozgási ellenállások •Külső ellenállások

Gördülési ellenállás

Emelkedési ellenállás

Légellenállás

Mozgatóerők•Vonóerő•Tömegerő

Íves pályán a járműre a centripetális gyorsulás is hat!

A gépjárművekre ható ellenállások

• Azt, hogy a gépjármű mozgása gyorsuló, egyenletes, vagy lassuló mozgás mindenkor a vonóerő (Fv) és a teljes ellenállás (E) egymáshoz való viszonya határozza meg.

E = Eg + Ee + El [N]

ahol: Eg = gördülési ellenállás;

Ee = emelkedési ellenállás;

El = légellenállás.

Mivel az út hosszában az ellenállások összege sűrűn változik, emellett főleg a forgalmi viszonyok miatt a vonóerőt is sokszor változtatja a járművezető, a gépjármű útja során a fenti három mozgásállapot szabálytalanul váltakozva fordul elő.


• Elsősorban az útpálya egyenetlenségétől és benyomódásától, valamint a gumiabroncsok terhelés és gördülés alatti belapulásából adódik.

• Kísérleti mérések alapján a gördülési ellenállás a jármű súlyával (Q) arányos:

Eg = μ Q [N]

ahol: μ = fajlagos gördülési ellenállási tényező

(1 [kN] járműsúlyra hány [N] gördülési ellenállás adódik.)

Közúton a gördülési ellenállás elsősorban a burkolatfajtától függ, ezért többnyire elhagyjuk a μ értékének a sebességtől és az abroncsnyomástól való függését.


• Fajlagos gördülési ellenállás (μ) jó burkolatnál [kN]:

Betonburkolat 10-20

Aszfaltbeton és öntöttaszfalt burkolat 15-20

Itatott vagy kevert makadám, felületi bevonás 20-30

Kőburkolat 15-35

Vizes makadám burkolat, jó – rossz állapot 35-50

Földút, jó- rossz állapot 50-150

Emelkedési ellenállás• Nem más mint az emelkedőn felfelé haladó Q [N] súlyú

járműnek a Q * sinα pálya irányú komponense, melyet a vonóerőnek szintén le kell győznie:

Ee = Q * sinα =~ Q * tgα = Q [kN] 10e% [N]• A fajlagos emelkedési ellenállás értéke nem más mint a pálya

tízszeres emelkedő értéke százalékban.• Lejtőn lefelé való haladás esetén az emelkedési ellenállás a

mozgás irányába hat, tehát gyorsító erő.

Emelkedési ellenállás• Az összefüggésből látható, hogy az emelkedési ellenállás

értéke a sebességtől független, kizárólag az emelkedő mértékétől függ.

• Fa - v koordinátarendszerben egy vízszintes tengellyel párhuzamos egyenes-sereget kapunk, mivel a különböző emelkedőkhöz különböző vízszintes egyenes, mint ellenállás tartozik. Lejtő esetén az egyenes az abszcissza alatt helyezkedik el:

Légellenállás• Értéke a kísérletek szerint a sebesség (v) négyzetétől, a

homlokfelület (A) nagyságától, valamint a kocsiszekrény szögletes, vagy többé kevésbé áramvonalas alakjától függ. Az utóbbi hatását szélcsatornában aerodinamikai kísérletek eredményeképp nyert légellenállási tényezővel (c) vesszük figyelembe:

versenyautónál 0,0012 - 0,0015

áramvonalas személygépkocsinál 0,0015 - 0,0020

kevésbé áramvonalas személygépkocsinál 0,0025 - 0,0035

autóbusznál 0,0015 - 0,0030

tehergépkocsinál 0,0050 - 0,0060

Légellenállás• Így a légellenállás értéke N-ban:

El = c A v2 [N] (A [m2] ; v [km/h])

• Értéke a járműsúlytól (Q) független.• A homlokfelület (A) nagysága:

– személygépkocsinál : 2-3 m2

– tehergépkocsinál: 3-6 m2

– autóbusznál: 4-7 m2

Teljes ellenállás értéke közúton E = Q (μ + 10e%) + c A v2 [N]

(+ előjel emelkedőben, - előjel lejtőben)

A gépjárművek vonóereje és teljesítménye

• A gépjárművek erőforrása a motor. A motor a főtengelyén adódó forgatónyomatékot az erőátviteli rendszer (tengelykapcsoló, sebességváltó, kardántengely, differenciálmű) átadja hajtott kerekeknek.

• A forgatónyomaték valamint a kerék futófelülete és az útpálya közötti súrlódás hatására létrejön a kerületi vonóerő:

Fv= M / r

ahol: M = nyomaték [Nm]

r = a kerék érintkezési sugara

A jármű által kifejthető vonóerő értékének határt szab az útpálya felületétől és a gumiabroncstól függő f1 hosszirányú súrlódási tényező és a meghajtott tengelyre jutó adhéziós súly (Qadh) értéke. Az útpályára átadható legnagyobb vonóerő, az un. Adhéziós vonóerő:

Fv,adh =f1 * Qadh


• Tehát az M forgatónyomaték értéke csak a

M ≤ Fv, adh * r = f1 * Qadh * r

határértékig használható ki teljes mértékben, mert ha M értéke ennél nagyobb, akkor a kerék megpörög, s a vonóerőt már nem képes fokozni. Ez a gyakorlatban többnyire csak akkor fordul elő, ha csúszós, jeges burkolaton az f1 súrlódási tényező erősen lecsökken. A gépjárművek sebességét befolyásoló vonóerőt a forgatónyomaték határozza meg.

• A gépjárműmotorok jellemzője a kifejthető legnagyobb teljesítmény. A teljesítmény (P) a vonóerő (Fv) az úthossz (l) és az út megtételéhez szükséges idő (t) ismeretében:

P = (Fv * l)/t = Fv * v [Nm/s =watt]


• Figyelembe véve az eredeti szerkezet mechanikai hatásfokát (η), valamint áttérve a sebesség gyakorlati dimenziójára (v [km/h]), akkor a teljesítmény:

,ebből kifejezve a munkát végző vonóerő:

• A motor által leadott forgatónyomaték és teljesítmény a motor fordulatszámától, azaz a terhelés nagyságától és a gázpedál lenyomásának fokától függően erősen változik. Ezt a motor-jelleggörbék mutatják, melyek a motor fordulatszámának a függvényében megadják a forgatónyomaték és a teljesítmény nagyságának a változását.

Motor jelleggörbéi

Ottó-motor jelleggörbéi:


Diesel-motor jelleggörbéi:


A motor jelleggörbe alakulását tekintve láthatjuk, hogy a motort sem túl alacsony fordulaton nem lehet járatni, mert leállhat, ugyanakkor nem ajánlatos huzamosabb ideig nagy fordulatszámon járatni, mert jelentősen megnő az üzemanyag fogyasztás, s komolyabb mértékű az elhasználódás is, ami a motor élettartamát csökkenti. Ezért a megfelelő sebességváltó állást kiválasztva a gépjárművezetők többsége mintegy közepes gázpedál állással, közepes fordulatszámmal a motorok névleges teljesítményének kb. 70–80 %-át használják ki. Ez a motor kímélésén túl egy jelentős biztonsági tartalékot is jelent a gépkocsivezető számára egy esetleges kritikus előzés során a szükséges gyorsítás végrehajtására, vagy egy meredekebb emelkedő azonos sebességgel történő legyőzéséhez.

A gépjárművek mozgása köríves pályán

• Az íves pályán haladó gépjárműre a súlyerőn kívül a kerék és az út között

ébredő kényszererő hat. E kényszererő gyorsulást, az ún. centripetális

gyorsulást hozza létre. Ha ez a kényszererő valami oknál fogva csökken

(pl. a jármű megcsúszik), akkor a jármű nem tud a körpályán maradni.

• Az utas azért érez a körív középpontjától kifelé ható erőt, mert ebben az

esetben az „utas” egy forgó koordináta-rendszer origója.

• Mind forgalombiztonsági, mind utaskényelmi szempontból igen fontos, hogy

összefüggést találjunk az R (m) körívsugár és a v (km/h) sebesség között a

még megengedhető biztonsággal és utazási kényelemmel jellemzett

határesetben.

A centrifugális erő meghatározása

• Az R (m) sugarú ívben v (km/h) sebességgel haladó m (kg) tömegű járműre

ható centripetális erő:

Megjegyzés: Az összefüggésben található „127” a sebesség átszámítási

konstansának (3,62) és a gravitációs gyorsulás konstansának (9,81) a

szorzata.

Egyensúlyi egyenlet

• A járműre ható erőket a pályával párhuzamos és arra merőleges komponensekre bontjuk. A centripetális erő Fccosα pályairányú komponense igyekszik a járművet a pályáról kisodorni, ezt ellensúlyozza a kerekek és a burkolat között ébredő G cos α φ2 tapadási erő és a súlyerő Gsinα pályairányú komponense. Az Fcsinα komponenst a biztonság javára elhanyagoljuk. A jármű ívben haladásához és jól kormányozhatóságához a pályairányú erőknek egyensúlyban kell lenniük:

Határértékek• Kicsúszási határsebesség:

• Kicsúszási határsugár:

• Alkalmazandó túlemelés elméleti nagysága:

• Mivel a súrlódási tényező – így annak keresztirányú komponense is – a burkolat állapotától függ, a tervezési szabályzat nem az elméleti éréket használja, hanem a körívsugártól függően adja meg a gyakorlati túlemelés mértékét.

Határértékek• Kiborulási határsebesség:

• A kicsúszási- és kiborulási határsebesség összehasonlítása:

A jármű előbb csúszik meg, minthogy a kiborulási határsebességet elérné

Átmeneti ívben haladó gépjármű pályája• Egyenesből R sugarú körívbe forduló jármű átmenetiívet fut be. A

gépjármű vezetője az egyenes szakaszt elhagyva addig, amíg a körívbe nem ér, a kormánykereket egyenletesen fordítja el a gépjármű haladása közben. Az első kerék irányszöge tehát az út hosszában lineárisan növekszik, amíg a körívbe nem ér a jármű. A H=konstans tengelytávú jármű első kerékpárjának ε elfordulási szöge a H/r összefüggés alapján meghatározza a pálya pillanatnyi sugarát és 1/r = ε/H görbületét.

Átmeneti ívben haladó gépjármű pályája

• Mivel a kormányforgatás egyenletes, ezért ε és így az 1/r görbület is

lineárisan nő addig az L ívhosszúságig, amíg az 1/R értéket el nem

éri. Ezek szerint a jármű az egyenesben 0, az átmeneti ívben 1/r, a

körívben pedig 1/R görbületű ív mentén mozog.

• Az átmeneti ív természetes egyenlete, amely kifejezi a lineáris

görbületváltozást:

Átmeneti ívben haladó gépjármű pályája

• A klotoid természetes egyenletéből következik, hogy a görbe bármely pontjába a pontbeli görbületi sugár és a pontot jellemző ívhossz szorzata állandó érték: p= (RL)1/2

A gépjárművek fékútja

• Def.: A járműnek a fékezés kezdetétől a megállásig megtett útja. Nagysága jelentősen függ a jármű sebességétől.

/A járművezetőnek legalább olyan messzire előre kell látnia, hogy a v sebességgel haladó jármű az úton lévő forgalmi akadály (vagy jelző) előtt meg tudjon állni./

• A gépjármű fékezésénél a fékezési erőt a gumiabroncs és az útburkolat közötti tapadás, vagy csúszó súrlódás biztosítja, melynek értéke:

Ff = Q f1

• A súrlódási (tapadási) tényező hossz irányú komponense (f1) függ a burkolat fajtájától és a felület állapotától.


• Az súrlódási tényező értékének változása a burkolattípus és a

felület állapotának függvényében:

Burkolat

A felület állapota

száraznedves

jegestiszta szennyezett

Vízzel kötött makadám 0,50 - 0,70 0,40 - 0,50 0,20 - 0,35

0,10 - 0,12

Felületi bevonás 0,50 - 0,60 0,35 - 0,40 0,20 - 0,31

Aszfalt 0,42 - 0,72 0,30 - 0,55 0,20 - 0,30

Kő 0,50 - 0,55 0,40 - 0,52 0,20 - 0,30

Beton 0,40 - 0,80 0,37 - 0,50 0,25 - 0,32


Megállási látótávolság

Előzési látótávolság

• Def.: A biztonságos előzés végrehajtásához szükséges, akadálytalanul áttekinthető úthossz. Számításának alapja az adott útszakasz tervezési sebessége.

• Az előzési látótávolság számítása során három jármű egymással kapcsolatos mozgását kell figyelemmel kísérni. Az előzést végrehajtó jármű megelőzi az előtte kisebb sebességgel haladó járművet, de előzését a szembejövő jármű érkezése előtt biztonságosan be kell fejeznie. Az előzési látótávolság ennek megfelelően az előző jármű által t1 előzési idő alatt v1 sebességgel befutott l1 hosszúságú előzési hosszból, a szembejövő jármű által ugyanezen t1 idő alatt v3 sebességgel megtett l3 szembejövő jármű úthosszból és egy l2 hosszúságú biztonsági térközből tevődik össze. Ez utóbbit a két jármű 1-1 másodperc alatt befutott útjának összegéből számítjuk.

Előzési látótávolság

Az OKTSZ (Országos Közutak Tervezési Szabályzata) azt az igen

biztonságos utat követi, hogy a biztonságos átlagos előzési idő alapján

számítja az Le (m) előzési látótávolságot. Külföldi mérések és hazai

tapasztalatok igazolják, hogy az előzések – eléggé függetlenül a sebességtől

– 8–12 s alatt bonyolódnak le. A számításokhoz a biztonság miatt te = 11 s

előzési időt veszünk figyelembe, s feltételezzük, hogy az előző és a szemben

haladó jármű sebessége megegyezik. Ekkor nyilván L1 = L2 és Le = 2L

Redukált előzési látótávolság

• Feltételezzük, hogy az előzésnél más forgalmi sávot váltott jármű vezetője

betekintve a távolságot eldöntheti, hogy végrehajtja-e az előzést, vagy

fékezve, a manővert elhalasztva visszatér saját forgalmi sávjába, az

előzendő jármű mögé. A redukált előzési látótávolság a teljes előzési

látótávolságnak kb. a kétharmada:

Biztosítandó látótávolság

Tervezési sebesség[km/h]

Megállási Előzési

teljes redukált

látótávolság [m]

150 350 900 600

120 220 720 480

100 160 600 400

80 100 480 320

60 50 360 240

50 40 300 200

40 25 240 160

30 15 180 120

Vízszintes vonalvezetés

• Vonalvezetésen az útvonalat alkotó egyenesek és ívek

elrendezését értjük.

• A vízszintes vonalvezetés vonalvezetés elemei:

– Egyenes

– Körív

– Átmeneti ív

Egyenes útszakaszok alkalmazása

• Az egyenes útszakasz előnye, hogy előzések szempontjából kedvező és a csomópontok szakaszán előnyös.

• Hátránya, hogy távlati képe merev kedvezőtlen, a hosszú egyenesek egyhangúak reflextompító hatásúak.

• Az egyenesek sík területeken, alföldeken, folyóvölgyekben jól alkalmazhatók, a dombos terepen azonban nehezen illeszthetők a tájba, képük merev, kedvezőtlen.

• A tervezési gyakorlat kerüli mind a túl hosszú (> 3km), mind a túl rövid (<50-200) szakaszok alkalmazását.

Körívek alkalmazása• Lehetőség szerint a legnagyobb sugarú köríveket célszerű

alkalmazni, amelyek előnyei:

– elősegíti a változatos, de nyugodt, esztétikus térbeli vonalvezetést,

– csökkentik az ívben adódó többletköltséget

(gumikopás, túlfogyasztás),

– növelik a biztonságot, R=3000 m sugár felett jobban lehetővé teszik az előzéseket.

• Egymás mellé erősen eltérő sugarú körívek ne kerüljenek.

Körívek alkalmazása• Egymást követő ívsugarak összehangolása:

Átmeneti ívek alkalmazása• Az átmeneti ívek szerepe a vonalvezetésben:

– Közepes és kis körívsugaraknál az átmeneti ív hosszában csak fokozatosan változik az oldalgyorsulás nagysága, kellemetlen oldallökés nélkül (dinamikai átmeneti ívek),

– Nagy sugaraknál a nagy paraméterű átmeneti ívek elősegítik a jó térbeli vonalvezetést (vonalvezetési átmeneti ívek), a vízszintes és magassági vonalvezetés összehangolását biztosítják nagy sugaraknál is.

– Ajánlott átmeneti ívhossz: L≈0,3R, 0,4R. Az észrevehetőség határa: L=R/10

Átmeneti ívek alkalmazása• Az átmenetiív adatai:

Átmeneti ívek alkalmazása• Átmeneti ív nélkül alkalmazható legkisebb körívsugarak:

Átmeneti ívek alkalmazása

Átmeneti ívek alkalmazása• Az előírások a tervezési sebesség függvényében megadják a

paraméter legkisebb alkalmazható értékét:

• Jó optikai hatású, ha a tiszta ív középponti szöge megegyezik a végérintők szögeivel. Ekkor áll elő az átmenetiív – tisztaív – átmenetiív kívánatos 1:1:1 arány.

Ellenívek• Gyakori összetett elem amikor az ellenívek egymáshoz

inflexiósan vagy közbenső egyenes szakasz beiktatásával kapcsolódhatnak.

• Az inflexiós átmeneti ívek kezdőpontja azonos, az egymáshoz kapcsolódó két átmenetiív ellenkező irányba gördülő. Fontos, hogy a paramétereik közel azonosak (p1= p2) legyenek, legfeljebb kétszerese lehet az egyik a másiknak (p1 ≤ 2p2) . Az ellenívek sugarai azonos paraméterű átmeneti ívek esetén legfeljebb háromszoros (R1 ≤ 3R2), eltérő paraméterek esetén legfeljebb hatszoros (R1 ≤ 6R2) mértékben térhetnek el egymástó.

Átmeneti ívek közötti egyenes szakasz • Amennyiben a két átmenetiív közötti egyenes szakasz nem

haladja meg a e ≤ 0,03 (p1+p2) néhány méteres értékét, akkor megengedhető az alkalmazása.

• Ennél nagyobb közbenső egyenes már merev szakasznak hat az út távlati képén, ezért ha van közbenső egyenes, akkor az legyen nagyobb az előzési látótávolságnál: e > 6 vt

• Az ellenívekkel előrehaladó út vonalvezetése akkor kedvező és harmonikus, ha sem az egymás utáni körívek sugarai, sem az átmenetiívek paraméterei nem térnek el túlzottan egymástól.

• Közvetlenül csatlakozó tiszta köríves elleníveket nem szabad tervezni, közbenső egyenes akkor is kell, ha átmenetiíveket nem alkalmazunk.

Ívsorozatok tervezése• Ha a tervezett azonos irányú ívek között rövid egyenes szakasz

adódik (1-10 m), és a két ív sugara közel azonos értékű, a két ívet egy sugár alatt össze kell vonni.

• Ha ez nem valósítható meg, akkor a sugarak célszerű növelésével a két ívet toljuk össze. A két összetolt ív sugarai között jelentős eltérés ne legyen (R1/R2<2,0 és R2>250).

• A nagy sugárkülönbség tompítására a két ív közé a két sugár értéke közé eső kosárívet vagy klotoid darabot szokás tervezni (tojásív).

Kosárív, tojásív• Def.: azonos irányban közvetlenül csatlakozó, eltérő sugarú

körívekből álló összetett elem. • Forgalombiztonsági és esztétikai hátránya miatt csak különleges

megkötések, viszonylag nagyobb sugarak mellett engedhető meg, általában kerülendő.

Ívesség

• A vízszintes vonalvezetés egyik igen fontos jellemzője az ívesség, amely az adott útszakaszon előforduló ívek középponti szögei (αi) összegének és a vizsgált szakasz hosszának (IAB) hányadosa.

• Az ívesség azt fejezi ki, hogy a vonal a hosszabb útszakasz két végpontja között sok vagy kevés ívet fut be, valamint az alkalmazott sugarak többsége kisebb-e vagy viszonylag nagyobb.

Ívesség

• Az ívesség nagysága igen jellemző az útszakaszon előforduló ívek sugaraira és ívhosszaira is, mivel nagy átlagban minél több a nagy középponti szögű ív, annál több a kisebb sugár.

• Vonalvezetési variánsok összehasonlításánál az a megoldás a kedvezőbb, amelyiknek kisebb az ”I” ívességi értéke.

Ívesség

• Az ívesség és a sebességértékek tapasztalati összefüggése (Megjegyzés: a v85 az a sebesség, amellyel a járművek 85 %-a halad.)

Magassági vonalvezetés

• Elemei: Emelkedő és eső szakaszok

Domdorú és homorú lekerekítő ívek

• A közutak magassági vonalvezetése rugalmasan tudja követni a terep alakulását, főként kis és közepes tervezési sebességeknél. Gyorsforgalmi utaknál már jelentős földmunkák adódhatnak.

• A magassági vonalvezetés tervezésekor törekedni kell arra, hogy a megengedett emelkedőt ne használjuk ki teljesen, és lehetőleg ne alkalmazzuk hosszan.

• 0,5%-nál kisebb emelkedést vagy esést a megfelelő vízelvezetés biztosítása érdekében ne tervezzünk.


• Közutakon megengedett legnagyobb maximális emelkedők:


• Lekerekítő ívek: tiszta ív; harmadfokú parabola; kosárív; progresszív kosárgörbe

Magassági lekerekítő ívek

• A magassági vonalvezetés fontos elemei a hossz-szelvény lekerekítőívek,

melyek helyes tervezés esetén – hacsak a terep nem sík – a tervezett út

jelentős részét képezik. A lekerekítőívek – felülről nézve – domború vagy

homorú ívek lehetnek.

• A lekerekítő ívek legkisebb sugarát meghatározó szempontok:

– az előrelátás biztosítása;

– esztétikai- összehangolási okok;

– utazáskényelmi, dinamikai okok.

Az előzési látótávolságot biztosító lekerekítősugár

Az előzési látótávolságot biztosító lekerekítősugár

Megállási látótávolságot biztosító lekerekítősugár

Megállási látótávolságot biztosító lekerekítősugár

Homorú lekerekítőív sugarának számítása

Homorú lekerekítőív sugarának számítása

Esztétikai vonalvezetés- összehangolási szempontok

Utazáskényelmi- dinamikai szempontok

Ívösszehangolások

•Együttes alkalmazása: hosszabb szakaszon elkerülendő, rövidebb szakaszon ellenőrizendő. •Egyhangú, fárasztó, reflextompító szakasz, merev hatása van ívek között is.


•Együttes alkalmazása kedvező hatású, ha a lekerekítés sugara elegendően nagy. •A hosszabb egyenes szakaszok hátrányát a távlati kép hatása szempontjából javítja a nagy sugarú homorú lekerekítés, de a hátrányokat nem szünteti meg teljesen. Nagyon jól átlátható, s így csomópontokban előnyös


•Együttes alkalmazása kedvezőtlen hatású, kerülendő párosítás.•Az út egyenes lezárással a „semmibe” fut, a domború ív másik felén sem sejteti, hogy merre vezet. Az optikai vezetés megszűnik.


• Együttes alkalmazása kielégítő hatású, ha az egyenes a teljes ív hosszára kiterjed.

• Az ív beláthatósága és távlati képe kedvező, ha viszont az emelkedő rövidebb az ívnél, akkor kellemetlen törés mutatkozik.


•Együttes alkalmazása kedvező, ideális, ha mindkét ív hossza egybeesik.•A vonal beláthatósága jó, esztétikai simul a terephez.•A lekerekítőív sugár lehetőleg 6-10-szerese legyen a körívsugárnak.


• Együttes alkalmazása ideális, ha mindkét ív hossza egybeesik. • Bár a vonal beláthatóság csak a domború ív tetejéig tart,

egyértelműen látni lehet a folytatódó szakasz irányát. • Ez a megoldás a terephez simuló nagy lekerekítő sugár esetén

esztétikus.

Körívfőpontok kitűzése átmenetiív esetén

Hossz-szelvény lekerekítés esésváltoztató módszerrel

Documents

Mérnöki alapismeretek II. 2011/2012, őszi félév Levelező tagozat