IV. CESTA I KRETANJE VOZILA

U rjeavanju sloenih projektnih zadaa i prometno-tehnikih analiza treba poznavati teoriju kretanja vozila te meusobni utjecaj vozila i ceste.

Unutar sustava vozilo voza - okolina (V-V-O) posebno se moraju istai bitniimbenici u pogledu uinkovitosti i sigurnosti prometa: cestovna vozila, prosjene reakcije vozaa te vozno-dinamika svojstva i neke operacije vozila na kolniku.

1

1 Cestovna vozila

Suvremena cestovna vozila mogu se podijeliti u dvije osnovne vrste: osobna i teretna vozila. S obzirom na razliite vrste vozila i njihovo sudjelovanje u prometu odreuje se mjerodavno vozilo koje slui kao jedan od bitnih elemenata pri projektiranju cesta, raskrija, prikljuaka itd.

Mjerodavno vozilo: vozilo najveih dimenzija, odnosno vozilo koje zbog svoje konstrukcije

postavlja najvee prostorne zahtjeve - mjerodavno je za statiko dimenzioniranje prometnog prostora

vozilo koje je najzastupljenije u prometnom toku, odnosno reprezentativno vozilo koje svojim dimenzijama obuhvaa 85% uesnika u prometu mjerodavno je za dinamiko dimenzioniranje

2

1.1 Osobna vozila

Razliiti tipovi osobnih vozila razlikuju se po obliku koljke (karoserije), broju sjedala, smjetaju motora, nainu pogona, vrsti okvira (asije) i sl. U osobna vozila mogu se svrstati ona vozila koja imaju najvie osam sjedala za putnike, ne raunajui mjesto vozaa. Autobusi se zbog teine obino svrstavaju meu teretna vozila.

Izmjere osobnih vozila i najmanji polumjer kruga okretanja razliiti su kod razliitih tipova vozila, a preteito iznose:

- duljina vozila: 3,3 do 5,8 m, - irina vozila: 1,38 do 2,1 m, - visina vozila: 1,2 do 1,7 m,- razmak izmeu osovina: 2,2 do 3,8 m, a - najmanji polumjer kruga okretanja: 8,7 do 12,5 m (polumjer putanje najistaknutije vanjske toke vozila pri maksimalnom zaokretu volana)

3

1.2 Teretna vozila i autobusi

U ovu kategoriju vozila pripadaju:

teretna vozila (kamioni)teretna vozila s poluprikolicomteretna vozila s prikolicomautobusi.

4

Teretna vozila koja su mjerodavna za dimenzioniranje prometnog prostora imaju uglavnom jednake maksimalne irine (2,55 m) i visine (4,00m), a razlikuju se samo u duljinama. Najveu duljinu ima vuno vozilo s prikolicom za prijevoz automobila: 21,00m.Najveu irinu ima hladnjaa sa stjenkom debljine preko 45mm: 2,60m.

Motorna i prikljuna vozila, kao i skupovi vozila moraju imati takve ureaje da pri vonji u krugu, promjer vanjske opisane krunice bude najvie 25m, a promjer unutarnje krunice najmanje 10,60m, tj. prebrisana irina ne bi trebala biti vea od 7,20m.

Najvei postotak u sastavu teretnog parka ine teretna vozila (65%) i teretna vozila s poluprikolicom (26%).

Za geometrijske analize to se odnose na dimenzioniranje poprenog profila ceste, proraun proirenja u zavojima, potrebno je prihvatiti jedan od tipova teretnih vozila kao mjerodavno vozilo. To mora biti vozilo koje zbog svoje konstrukcije postavlja najvee zahtjeve.

5

6

7

2 Voza

Iz ireg okvira psiho-fiziolokih osobina, predoene su uobiajene prosjene vrijednosti koje osiguravaju udobnost vonje i donoenje ispravnih odluka te slue u objektivnim analizama i projektnim rjeenjima.

Granine vrijednosti vrijede za: ubrzanje: +b=0,5 - 1,5 m/s2

usporenje: -b=1,5 - 2,0 m/s2

usporenje pri koenju: -b=4,0 - 5,0 m/s2

uzduni udar: Xu =0,5 - 0,7 m/s3

boni udar: Xb=0,3 - 0,7 m/s3

vrijeme reagiranja: tr=1,0 s u naselju; tr= 2,0 s izvan naselja

Visinski poloaj oiju vozaa uzima se u iznosu 1,0 do 1,2 m iznad povrine kolnika.Linija kretanja oiju u poprenom presjeku uzima se na udaljenosti 1,5 m od desnog ruba prometnog traka.

8

9

10

11

4 Brzine mjerodavne za oblikovanje ceste

Osnovu i polazite za odreivanje projektno-oblikovnih elemenata ceste uz mjerodavno prometno optereenje (qmjer ) ine jo projektna i raunska brzina, te najvea doputena brzina istaknuta na prometnim znakovima (kao uporabna kategorija).

4.1 Projektna brzina (Vp)

Projektna brzina (Vp) je najvea brzina za koju je zajamena potpuna sigurnost vonje u slobodnom prometnom toku du poteza trase, pod optimalnim vremenskim uvjetima i uz dobro odravanje ceste.

Projektna brzina odraava razinu graevinsko-prometnih svojstava ceste i odreuje se projektnim zadatkom. U praktinom pogledu Vp je polazni parametar u fazi studijskih analiza, idejnog modeliranja i naelnih rjeenja trase.

12

Projektna brzina Vp odreuje granine vrijednosti tlocrtnih i visinskih elemenata trase, odnosno:

najmanji polumjer horizontalnog zavoja Rmin [m] najvei uzduni nagib trase smax [%] popreni presjek ceste (tipski:a,b,...h)

U realnim uvjetima odreuje se projektnim zadatkom na osnovi kljunih odrednica:

- zadae u mrei cesta odnosno prema razredu ceste- terenske konfiguracije odnosno prostornih ogranienja- najvee brzine doputene zakonom

13

14

e) Ostali naini podjele cesta (preuzeto iz 2. predavanja)Slino kao kod pristupa po funkcionalnoj klasifikaciji, ceste se uvjetno mogu razvrstati po kriteriju zadae povezivanja u cestovnoj mrei na autoceste/brze ceste (AC/BC) i pet kategorija cesta:

AC -autoceste za meudravno-dravno povezivanje1. kategorija za dravno-regionalno povezivanje2. kategorija za regionalno-upanijsko povezivanje3. kategorija za upanijsko-meuopinsko povezivanje4. kategorija za meuopinsko-opinsko povezivanje5. kategorija za opinsko-lokalno povezivanje

15

4. 2 Raunska brzina (Vr)

Raunska brzina (Vr) najvea je oekivana brzina koju vozilo u slobodnom prometnom toku moe ostvariti uz dovoljnu sigurnost vonje na odreenom dijelu ceste, u skladu s prihvaenim modelom njezinog ustanovljavanja te ovisno o tlocrtnim i visinskim elementima toga dijela trase.

Na osnovi raunske brzine odreuju se detaljniji geometrijski elementi trase (u fazi projektne razrade):

popreni nagib kolnika u zavojima q [%] potrebne duljine preglednosti P1 i P2 [m] polumjeri vertikalnih zaobljenja trase najmanji polumjer horizontalnog zavoja sa suprotnim nagibom kolnika Rmin

[m]

16

Raunska brzina (Vr) ne moe biti manja od projektne brzine (Vp), a najvea vrijednost Vr ne smije biti vea od najvee brzine doputene zakonom (Vdop )za odreene razrede ceste:

Vp Vr Vdop

Razlika meu brzinama Vr Vp ne smije biti vea od 20 km/h: Vr Vp 20 km/h

Ako je razlika izmeu njih: Vr Vp 20 km/h,potrebno je provjeriti opravdanost usvojene projektne brzine Vp i poveati je, ili pak smanjiti raunsku brzinu Vr putem korekcije trase kako bi razlika bila u propisanim granicama (Vr Vp 20 km/h).

Nainom voenja osnovne linije i odabirom pojedinih elemenata treba teiti da raunska brzina ima ujednaene vrijednosti na to duljim dionicama trase ali ne kraim od:- 10 km na autocestama i cestama 1. razreda- 5 km na cestama 2.-5. razreda.

17

Odreivanje Vr

Za ceste 3., 4. i 5. razreda/kategorije kao raunska brzina usvaja se projektna brzina: Vr = Vp [km/h]

Na autocestama i cestama 1. i 2. razreda/kategorije odreuje se na temelju projektiranih tlocrtnih i visinskih elemenata u idejnom rjeenju trase:

- najmanjeg primijenjenog polumjera tlocrtnog zavoja (Rmin.) Vr(Rmin)- najveeg primijenjenog uzdunog nagiba (smax) Vr(Smax)

Kao Vr usvaja se manja od ovako odreenih brzina. primjer: ako je Vr(Rmin) < Vr(Smax) tada je Vr = Vr(Rmin) [km/h]

18

Vr(Rmin)

Vr (Smax)

19

5 Zaustavni put (Lz)

Put koji vozilo prijee od trenutka uoavanja nepomine zapreke do trenutka kad voza zaustavi vozilo naziva se zaustavni put L. Put Lz sastoji se od puta koji vozilo prijee za vrijeme reagiranja ar i puta koje vozilo prijee od aktiviranja konice do zaustavljanja ak. Da vozilo nakon zaustavljanja ne udari u zapreku, izmeu vozila i zapreke mora se osigurati sigurnosni razmak a2(slika IV-02.).Duljina zaustavnog puta Lz iznosi:

Lz = ar+ak+a2 [m]gdje je: ar- put za vrijeme reagiranja [m]

ak- put za vrijeme koenja [m]a2- sigurnosni razmak nakon zaustavljanja vozila [m] (obino do 5 m)

20

21

22

Koeficijent otpora klizanja ili prianjanja f

- ovisi o vrsti i stanju kolnika, optereenju, brzini kretanja, tipu i vrsti pneumatika

Propisane vrijednosti doputenoga koeficijenta tangencijalnog prianjanja ftovisne su o brzini i nalaze se u tablici gdje je i zbroj doputenoga koeficijenta fti koeficijent otpora zraka fz.

23

Slobodno koenje

- nastaje pri postupnom djelovanju sile koenja, a usporenje se ne postieodmah u punoj vrijednosti, nego se odvija u tri faze

U prvoj fazi usporenje raste od nule do pune vrijednosti, u drugoj fazi je konstantno, a u treoj postupno opada do nule. U tom sluaju put koenja je dulji, ali je vonja udobnija. Takvo koenje primjenjuje se na prilazima raskriju, postajama za snabdjevanje gorivom, pri slobodnom manevriranju u prometnom toku. Put slobodnoga koenja ak2 dobije se pomou jednadbe:

24

25

PRAVILNIK

NN110/01

26

27

Prema Pravilniku:

28

6 Duljina pretjecanja

Dovoljne duljine preglednosti koje omoguuju pretjecanje vozila preduvjet su sigurnije vonje i vee propusne moi na pojedinim dionicama ceste.

29

30

Prema Pravilniku:

7 Sile koje djeluju na kolnik

Suvremena ispitivanja pokazala su da naprezanja koja nastaju na kolniku ne ovise samo o teini i brzini vozila nego i o konstrukciji vozila. Tako vozila s niskim teitem, veim brojem osovina i s elastinim zranicama na kotaima stvaraju manje naprezanje te su pogodnija za konstrukciju kolnika.

Najvee doputena masa vozila:- teglja s prikolicom 40 t- teglja s prikolicom kada prevozi ISO konteiner 44 t

Doputena osovinska optereenja:- jednostruka pogonska osovina 115 KN- jednostruka slobodna osovina 100 KN

31

Na konstrukciju kolnika djeluju sile koje nastaju zbog prolaza vozila, i to:- vertikalne (statike i dinamike) sile- horizontalne (uzdune i poprene) sile- sile isisavanja.

7.1 Vertikalne statike i dinamike sile

Djelovanje vertikalnih statikih sila na konstrukciju kolnika moe se pokazati jednadbom:

[N/cm2]u kojoj je:

- specifino naprezanje na povrinu kolnika [N/cm2]P- pritisak koji pripada od bruto optereenja vozila jednom kotau [N]F- dodirna povrina kojom kota nalijee na kolnik [cm2]

Iz jednadbe se vidi da je specifino naprezanje vee ako je optereenje kotaa P vee, a dodirna povrina F manja.

32

Moe se pretpostaviti da povrina nalijeganja kotaa F ima oblik pravokutnika, elipse ili krunice.

Uzima se da je pritisak kotaa jednolino rasporeen po itavoj dodirnoj povrini.

Pneumatici vozila mogu biti s niskim unutarnjim tlakom, koji je u osobnih automobila 1,5 do 3,5 kPa, a u teretnih 3,5 do 5 kPa. Pneumatici s visokim tlakom su oni u kojih je tlak iznad 5 kPa.

Djelovanje vertikalnih dinamikih sila nastaje pri kretanju vozila preko neravnih povrina kolnika. Kada vozilo prelazi preko neravnog dijela zastora na kojemu se nalaze mala udubljenja, prestaje kontinuitet u kretanju kotaa te nastaju udari i potresi. Udari koji se pojavljuju pri tim skokovima mogu se izraziti kao dinamiki udari kotaa na kolnik.

33

Veliina udara ovisi o vrsti naplatka (obrua, bandae) kotaa, njegovoj elastinosti, nalijeganju vozila na opruge, veliini neravnosti kolnika i brzini vozila.Dinamiki udari ovise umnogome o stupnju elastinosti obrua odnosno zranice vozila, to izravno utjee na udobnost vonje, trokove pogona te trajnost vozila i same ceste.Dinamiki udari su pri brzini do 10 km/h vrlo mali, ali ve pri brzini od oko 30 km/h imaju veu vrijednost. Dinamiki koeficijent iznosi 1,5-2 kod motornih vozila, a 2-5 kod zaprenih vozila.

34

Dinamiki udari su pri brzini do 10 km/h vrlo mali, ali ve pri brzini od oko 30 km/h imaju veu vrijednost. Dinamiki koeficijent iznosi 1,5-2 kod motornih vozila, a 2-5 kod zaprenih vozila.

Da se ublae udari, potrebno je da povrina kolnika bude to ravnija jer se zbog dinamikog udara vozila oteuju i smanjuje se trajnost kolnikog zastora.

Utjecaj izbora zastora na priguenje djelovanja udara:- asfaltni zastor 75% priguenje- betonski zastor 25%

35

7.2 Horizontalne (uzdune i poprene) sile

Horizontalne uzdune sile pojavljuju se na povrini kolnika, a nastaju zbog prenoenja vune sile i sile koenja na kolniki zastor.

Horizontalne poprene sile nastaju zbog djelovanja centrifugalne sile u zavoju, zbog poprenog nagiba kolnika i zbog djelovanja vjetra.

Horizontalne sile troe kolniki zastor te smanjuju njegovu hrapavost i otpornost.

tetan utjecaj sila osobito je izraen na dijelu ceste s otrim zavojima, veim uzdunim nagibima, na raskrijima, pred prometnim znacima.Da se sprijei djelovanje sila na tim mjestima, izvode se hrapavi zastori otporni na troenje.

36

7.3 Sile isisavanja

Zbog optereenja vozila pneumatik na mjestu dodira s kolnikom mijenja oblik te pri kretanju vozila izaziva razrjeivanje zraka (vakuum) u porama zastora. Na taj nain nastaju sile isisavanja koje iz zastora izvlae sve nevezane ili slabo vezane estice materijala.Najvea vrijednost sile isisavanja moe iznositi jednu atmosferu, ali se obino rauna s prosjenom vrijednou od pola atmosfere.To tetno djelovanje sila isisavanja osobito je izraeno na zastoru od tuenca(ili male i velike kocke), i to pri mjeovitom prometu.

37