PLÁNOVÁNÍ A PROJEKTOVÁNÍ POZEMNÍCH KOMUNIKACÍ. (příprava přednášek)

Transkript

1 PLÁNOVÁNÍ A PROJEKTOVÁNÍ POZEMNÍCH KOMUNIKACÍ (příprava přednášek)

2 4 PLÁNOVÁNÍ A PROJEKTOVÁNÍ POZEMNÍCH KOMUNIKACÍ Pozemní komunikace je budována pro dopravu. Proto její konstrukce, tvořená zpravidla zemním tělesem a ovlivněná místními přírodními podmínkami, musí co do geometrického tvaru, rozměrů, uspořádání v příčném řezu a úpravy povrchu vyhovovat především potřebám dopravy. Doprava se při určení geometrických prvků silniční konstrukce uplatňuje ve dvou charakteristických případech: Je-li intenzita dopravy malá, vozidla si v pohybu vzájemně nepřekážejí, pohybují se na sobě prakticky nezávisle, takže ovlivňují řešení silniční konstrukce pouze svou jízdou, tj. pohybem ojedinělých jednotlivých vozidel v tom smyslu, že rychlým vozidlům musí silniční konstrukce umožnit jízdu velkou rychlostí, těžkým vozidlům zase musí umožnit zdolávat stoupání a vozidlům s dlouhým nákladem bezpečně projíždět zatáčky. Při intenzívní dopravě se vozidla v pohybu vzájemně ovlivňují, vzájemně si překážejí, a proto silniční konstrukce musí být řešena tak, aby její kapacita umožnila zvládnout výhledovou intenzitu dopravy v dopravně i ekonomicky přijatelných podmínkách. Postup při navrhování pozemní komunikace: Z výhledové intenzity (kapacity) se určí uspořádání komunikace v příčném řezu. Z intenzity a z návrhové rychlosti se určí směrové a výškové prvky, jež se ovšem přizpůsobují podmínkám území, kterým trasa prochází. Při jejich stanovení je nutno vycházet nejen z hledisek bezpečnosti a pohodlné dopravy, ale i z hledisek investičně a provozně ekonomických, tj. pečlivě vážit vynaložené investiční i provozní náklady a jejich přínos pro společnost. Protože dopravní vztahy souvisí s územím, které je vyvolává, a které doprava zpětně ovlivňuje, musí být dopravní řešení také součástí rozvoje tohoto území, tedy součástí územně-plánovací dokumentace (ÚPD). Pro dlouhodobé a krátkodobé plánování tohoto dopravního řešení území se používá základní dokumentace, dopravně-inženýrská dokumentace (DID). Mezi základní druhy dopravněinženýrské dokumentace zařazujeme: prognózu rozvoje dopravy, generální dopravní plán, plán rozvoje dopravního systému, studie organizace a řízení dopravy, projekt organizace a řízení dopravy, operativní návrhy organizace a řízení dopravy, prověřovací dopravně-inženýrské studie. Práce zahrnují především provedení průzkumů dopravy a jejich rozbor, zpracování konceptu návrhu a vlastní zpracování návrhu. 4.1 Prognóza dopravy a dopravní průzkumy Znalost současného stavu dopravních problémů, zjištěných nejrůznějšími metodami dopravních průzkumů a rozborů, je nezbytnou podmínkou pro plánovací a projektovou přípravu (stavbu, rekonstrukci či lepší využití komunikace). Projektant potřebuje podrobně znát stav problematiky a její příčiny, aby navrhovaná řešení odpovídala skutečným potřebám, odstraňovala dosavadní nedostatky a celkově zlepšovala podmínky pro dopravu. Avšak pouhá znalost údajů o současném stavu není dostačující, navrhované řešení musí vyhovovat mnoho let po uvedení do provozu, a proto je třeba znát i údaje o dopravě v budoucnosti, znát výhledové nároky a požadavky, které doprava bude mít na navrhovanou komunikaci. Neboť komunikaci nebudujeme samu pro sebe, ale tak, aby optimálně sloužila dopravě po ní se pohybující. Proto údaje o budoucích dopravních nárocích jsou nezbytné pro správné plánování a projektování komunikací. Cílem prognózy dopravy je tedy stanovení výhledových údajů o dopravě. O jaké dopravní údaje se jedná a jaká je jejich podrobnost, závisí na potřebách zpracovaného řešení. Např. pro návrh a posouzení příčného řezu silnice budou nutné údaje o výhledové dopravě, vyjádřené v počtu vozidel za hodinu nebo za 4 hodin. Projekt parkoviště bude vyžadovat znalost maximálního počtu parkujících vozidel, pro návrh autobusové linky budou nutné údaje o požadovaném počtu přepravovaných osob. Podrobnost údajů a jejich přesnost bude záviset na období, pro které se projekt zpracovává. Přesnější data budeme vyžadovat, bude-li se projektovat na křižovatce světelné zařízení, které bude dáno do provozu následující rok, zatímco pro přibližné úvahy o volbě typu křižovatky (tzn. zda je třeba ji uvažovat jako křižovatku prostou, neřízenou, nebo řízenou světelnou signalizací, nebo dokonce jako křižovatku mimoúrovňovou pro potřebu dlouhodobého územního plánu) budeme vyžadovat data podstatně méně přesná. 1

3 Základním principem řešení dopravy by mělo být takové rozmístění jednotlivých míst lidské činnosti, jednotlivých funkcí, aby doprava mezi nimi byla omezená a co nejkratší. Všechny nejrozmanitější funkce však pochopitelně nelze stěsnat na jediné místo, abychom dopravu mezi nimi vyloučili. Je možné však minimalizovat dopravu správným vzájemným uspořádáním jednotlivých funkcí, tj. snižováním počtu přepravních vztahů a zkracováním jejich délky. Podaří-li se např. umístit co nejblíže bydliště k pracovišti, samozřejmě s ohledem na přírodní, hygienické a jiné požadavky, pak se většina dennodenně se opakujících cest za prací může uskutečnit pěšky a požadavky na přepravu dopravním prostředkem klesají. Nezbytným předpokladem správného řešení každého problému, je důkladná znalost stávajícího, dnešního stavu. Pro řešení dopravního problému je nutná maximální znalost o soudobé, dnešní dopravě na území, které máme řešit. A komplexní, úplnější řešení ovšem vyžaduje mnohem důkladnější a zevrubnější popsání současného stavu. Proto dopravní průzkumy a jejich rozbory jsou naprosto nezbytným stadiem všech druhů dopravních řešení. Znalost současného stavu je nutná nejen pro vytipování míst a záležitostí, které je třeba nezbytně řešit, ale i pro odvození základních charakteristik dopravy, jako jsou projektové parametry, a dokonce i jako výchozí materiál pro prognostické výpočty, pro určení výhledových dopravních nároků a potřeb. Pro komplexní pochopení dopravních problémů a především pro jejich řešení se ukazuje stále více potřebná znalost faktorů, které dopravu vyvolávají. Proto komplexní dopravní průzkumy se neobejdou bez sledování příčin, účelu a důvodu cest. Často jsou tyto průzkumy nazývány dopravně územní průzkumy či dopravně územní studie (land use transport study). Části těchto dopravně územních průzkumů jsou už průzkumy či záznamy o využití území, demografii obyvatelstva apod. a tedy se již vymykají oboru dopravních průzkumů, a jsou častěji popisovány v sociologii měst, v územním plánování apod. Dopravní průzkumy zajišťují podklady: pro zlepšení dopravních poměrů včetně bezpečnosti dopravy na stávajících dopravních zařízeních a dopravních cestách, pro modernizaci silniční sítě, pro projektování nové vybavenosti dopravních i provozních objektů, pro plánování rozvoje dopravního systému, pro řešení provozně-ekonomických, organizačních otázek apod., zpracovávaných k jednotlivým druhům Dopravně-inženýrské dokumentace- DID. Pro potřeby DID se provádějí zejména: průzkumy intenzity přepravních a dopravních proudů, průzkumy objemů přepravních a dopravních vztahů, průzkumy pěších proudů a pohybů, průzkumy dopravy v klidu, průzkumy k zjištění současného stavu organizace dopravy, sociologické průzkumy, zvláštní průzkumy. Dopravní průzkumy dělíme podle zjišťovaných charakteristik na: průzkum intenzity (počet vozidel, popř. osob, které projdou během určitého časového úseku daným profilem komunikace), směrový průzkum (zjištění počtu vozidel nebo osob, které projedou mezi jednotlivými zdroji a cíli během určitého časového úseku),

4 průzkum kvality dopravy (zjištění základních dynamických charakteristik dopravního proudu - rychlost nebo zdržení). Údaje z dopravních průzkumů slouží k důležitým plánovacím a projekčním podkladům sítě pozemních komunikací, zejména návrhu kategorie, funkční úrovně a jiných dopravně-technických charakteristik. 4. Třídění pozemních komunikací Ve smyslu zákona č.13/1977 Sb. o pozemních komunikacích ze dne (tzv. silniční zákon) dělíme pozemní komunikace na tyto kategorie: dálnice, silnice, místní komunikace, účelové komunikace. Zákon charakterizuje pozemní komunikaci jako dopravní cestu, která je určená k užití silničními a jinými vozidly a chodci, včetně pevných zařízení nutných pro zajištění tohoto užití. Pozemní komunikace tvoří nejrozsáhlejší a jednu z nejdůležitějších součástí infrastruktury České republiky. Označení jednotlivých druhů pozemních komunikací jako kategorie zavádí nově tento zákon, oproti dřívějšímu, který kategorii označoval technické znaky pozemních komunikací. Proto ve stávající ČSN se označení pro šířkové uspořádání kategorií (např. S 9,5) mění na technickou kategorii. O zařazení pozemní komunikace do kategorie dálnice, silnice nebo místní komunikace rozhoduje příslušný silniční správní úřad na základě jejího určení, dopravního významu a stavebně technického vybavení. Dojde-li ke změně dopravního významu nebo určení pozemní komunikace, rozhodne příslušný silniční správní úřad o změně kategorie. Dálnice je pozemní komunikace určená pro rychlou dálkovou a mezistátní dopravu silničními motorovými vozidly, která je budována bez úrovňových křížení, s oddělenými místy napojení pro vjezd a výjezd a která má směrově oddělené jízdní pásy. Dálnice je přístupná pouze silničním motorovým vozidlům, jejichž nejvyšší povolená rychlost není nižší než 50 km/h. Silnice je veřejně přístupná pozemní komunikace určená k užití silničními a jinými vozidly a chodci. Silnice tvoří silniční síť. Silnice se podle svého určení a dopravního významu rozdělují do těchto tříd: silnice I.třídy, která je určena zejména pro dálkovou a mezistátní dopravu, silnice II.třídy, která je určena pro dopravu mezi okresy, silnice III.třídy, která je určena k vzájemnému spojení obcí nebo jejich napojení na ostatní pozemní komunikace. Silnice I.třídy vystavěná jako rychlostní silnice je určena pro rychlou dopravu a je přístupná pouze silničním motorovým vozidlům, jejichž nejvyšší povolená rychlost není nižší než 50 km/h. Rychlostní silnice má obdobné stavebně technické vybavení jako dálnice. Místní komunikace je veřejně přístupná pozemní komunikace, která slouží převážně místní dopravě na území obce. Místní komunikace může být vystavěna jako rychlostní místní komunikace, která je určena pro rychlou dopravu a přístupná pouze silničním motorovým vozidlům, jejichž nejvyšší povolená rychlost není nižší než stanoví zvláštní předpis. Rychlostní místní komunikace má obdobné stavebně technické vybavení jako dálnice. Místní komunikace se rozdělují podle dopravního významu, určení a stavebně technického vybavení do těchto tříd: místní komunikace I.třídy, kterou je zejména rychlostní místní komunikace, místní komunikace II.třídy, kterou je dopravně významná sběrná komunikace s omezením přímého připojení sousedních nemovitostí, místní komunikace III.třídy, kterou je obslužná komunikace, 3

5 místní komunikace IV.třídy, kterou je komunikace nepřístupná provozu silničních motorových vozidel nebo na které je umožněn smíšený provoz. Účelová komunikace je pozemní komunikace, která slouží ke spojení jednotlivých nemovitostí pro potřeby vlastníků těchto nemovitostí s ostatními pozemními komunikacemi nebo k obhospodařování zemědělských a lesních pozemků. Účelovou komunikací je i pozemní komunikace v uzavřeném prostoru nebo objektu, která slouží potřebě vlastníka nebo provozovatele uzavřeného prostoru nebo objektu. Tato účelová komunikace není přístupná veřejně, ale v rozsahu a způsobem, který stanoví vlastník nebo provozovatel uzavřeného prostoru nebo objektu. V pochybnostech, zda z hlediska pozemní komunikace jde o uzavřený prostor nebo objekt, rozhoduje příslušný silniční správní úřad. Vlastníkem dálnic a silnic je stát. Vlastníkem místních komunikací je obec, na jejímž území se místní komunikace nacházejí. Vlastníkem účelových komunikací je právnická nebo fyzická osoba. Dálnice a silnice mohou vést územím zastavěným nebo zastavitelným ( průjezdní úsek dálnice nebo průjezdní úsek silnice ), pokud se tím převádí převážně průjezdná doprava tímto územím. Třídění silnic a dálnic podle ČSN pro účely plánovací a projekční je členěno na kategorie, resp. technické kategorie takto: silniční komunikace směrově nerozdělené (S), silniční komunikace směrově rozdělené (S, R, D). Základní technické kategorie jsou pro dálnice, silnice I. a II.třídy stanoveny výhledovými záměry výstavby silnic, dálnic a rychlostních silnic. Pro silnice III.třídy se určují kategorie podle výhledových intenzit dopravních proudů a charakteristiky území. Kategorií (technickou kategorii) silniční komunikace rozumíme označení pro soubor technických rozlišujících znaků společných pro silniční komunikace téhož příčného uspořádání, dané návrhové rychlosti a režimu provozu (např. S 9,5/80, což znamená, že v čitateli se označuje písemným znakem komunikace - silnice -, rychlostní silnice, dálnice a kategorijní šířka v metrech, ve jmenovateli pak návrhová rychlost v km/h). Kategorijní šířka, nebo-li příčné uspořádání silniční komunikace, představuje šířkové a výškové členění jejího příčného řezu. Návrhová rychlost znamená rychlost, pro níž jsou stanoveny minimální hodnoty návrhových prvků silniční komunikace. Těmi jsou geometrické a konstrukční prvky pro projektování silničních komunikací (směrové a výškové návrhové prvky, návrh tvaru zemního tělesa). Šířkové členění směrově nerozdělených a rozdělených silničních komunikací je vidět na obr.4-1 a 4-. Obr.4-1 Šířkové uspořádání směrově nerozdělené silniční komunikace Obr.4- Šířkové uspořádání směrově rozdělené silniční komunikace 4

6 Rozměry šířkového uspořádání směrově rozdělených a směrově nerozdělených silničních komunikací jsou uvedeny v tab.4-1 a 4-. Třídění místních komunikací podle funkčních skupin rozdělujeme podle ČSN na tyto kategorie: místní rychlostní komunikace (MR), místní sběrné komunikace (MS), místní obslužné komunikace (MO), městské obslužné s tramvají (MOT), městské sběrné komunikace s tramvají (MST), místní obslužné komunikace s krajnicí (MOK). Tab.4-1 Dvoupruhové silniční komunikace Kategorie písmenný znak b m Šířka v m návrhová rychlost km/h a ) v c e 7,5 ) 70; 60; 50 3,00 0,5 0,5 0,5 S 9,5 0,50 10,5 80; 70; 60; 3,50 0,5 1,00 0,50 11,5 1,50 R 11,5 100; 80; 70; 3,50 0,5 1,50 0,50 ) Základní hodnota bez rozšíření ve směrovém oblouku ) Při intenzitě silničního provozu do voz./4h se kat. typ S 7,5 provádí v tomto uspořádání : S 7,5 70; 60; 50 3,00 0,00 0,00 0,75 Tab.4- Směrově rozdělené silniční komunikace Kategorie písmenný znak b m návrhová km/h S,5 100; 80; 70 R 10; 100; 80 S 4,5 100; 80 R 10; 100; 80 rychlost Šířka v m a ) v 1 v c d e b 1, b 3,50 0,5 0,50 1,50 3,00 0,50 10,5 3,75 0,5 0,50,00 3,00 0,50 11,5 D a R 6,5 140; 10; 100; 80 3,75 0,5 0,50,50 4,00 0,50 11,75 ) Základní hodnota bez rozšíření ve směrovém oblouku 5

7 4.3 Návrhové prvky pozemních komunikací Mezi návrhové prvky zařazujeme geometrické a konstrukční prvky pro projektování pozemních komunikací. Tyto jsou většinou závislé na návrhové rychlosti, zejména směrové a výškové návrhové prvky. Mezi směrové návrhové prvky řadíme geometrické, které v půdorysném průmětu trasy pozemní komunikace (silnice) znázorňují její směrové vedení, tj. osu komunikace (oblouky a přímky). U výškových návrhových prvků je to soubor geometrických prvků, které v rozvinutém podélném profilu trasy silniční komunikace znázorňují její výškové vedení, tj. niveletu (přímky a oblouky). Směrové, výškové, šířkové a konstrukční návrhové prvky určují tvar, vzhled a průběh komunikace v prostoru. Na obr.4-3 je vidět příčné uspořádání silniční komunikace v prostoru s názvoslovím základních návrhových a konstrukčních prvků. Obr.4-3 Základní názvosloví silniční komunikace 1 - směrový sloupek, - svah výkopu, 3 - hranice silničního pozemku, 4 - mezník, 5 - původní terén, 6 - humus a zatravnění, 7 - výkop (zářez), 8 - příkop, 9 - nezpevněná krajnice, 10 - zpevněná krajnice, 11 - vodicí proužek, 1 - jízdní pruh, 13 - násyp, 14 - svah násypu, 15 - svodidlo, 16 - osa komunikace Podle obr.4-3 je vidět, že tvar a rozměry tělesa silniční komunikace jsou určeny trasou (osou a niveletou) a příčným uspořádáním komunikace. Zemní těleso je po obou stranách ohraničeno svahy. Sklony svahů jsou předmětem návrhů tvaru zemního tělesa. Průsečnice povrchu krajnic s rovinou svahů zemního tělesa se jmenuje hrana koruny silniční komunikace. Povrchová část silniční komunikace mezi těmito hranami je koruna silniční komunikace. Vedle svahů zemního tělesa obyčejně jsou příkopy na odvedení vody, popř. jiné odvodňovací zařízení. Výkopový svah se stýká s přilehlým terénem v temenní čáře svahu a jeho přechod do přilehlého území se provádí zaoblením. Násypový svah zemního tělesa se stýká s přilehlým terénem v temenní čáře svahu a prochází do přilehlého území patovým zaoblením. Nejdůležitějším návrhovým a funkčním prvkem silniční komunikace v příčném řezu je jízdní pás, který je vyhrazen pro provoz vozidel. Skládá se z jízdních pruhů, které jsou určeny pro jednotlivé proudy dopravních prostředků. Kromě jízdního pásu může mít komunikace i přidružený pruh nebo pás, který je vyhrazen pro jeden nebo více přidružených druhů dopravního (silničního) ruchu (provozu). Jízdní pás po stranách lemují vodicí proužky, kterých šířku započítáváme do šířky krajnic a nebo při směrově rozdělených komunikacích do šířky středního dělicího (zeleného) pásu. Po stranách jízdního pásu jsou dále krajnice, které v přilehlé části k jízdnímu pásu jsou zpevněné a na vnější straně nezpevněné. Těleso silniční (dálniční) komunikace je vybudováno na silničním (dálničním) pozemku, který je ohraničen mezníky. Dopravní pásy (jízdní pruhy, vodicí proužky a zpevněné krajnice) se vytváří (budují) zpevněním - vozovkou. Vozovka je ta část komunikace, která je určena k jízdě nebo odstavení vozidel, jež podle platných předpisů o provozu na pozemních komunikacích ji mohou užívat. Je to konstrukce, sestávající zpravidla z několika vrstev, jejichž únosnost směrem dolů klesá ve shodě s ubývajícím napětím podle roznášení 6

8 tlaku kol vozidel směrem do hloubky. Pod konstrukcí vozovky je podloží, tj. vrstva rostlé nebo nasypané zeminy (horniny), které po upravení do předepsaného sklonu a minimální únosnosti tvoří pláň, na níž se kladou jednotlivé vrstvy vozovky (podrobněji jsou konstrukční vrstvy pojednány v kapitole 5). Důležitou částí silničního tělesa jsou odvodňovací zařízení, které slouží k odvedení povrchové vody jak z vozovky, tak z přilehlého území. Jsou to různé příkopy, rigoly, plošné odvodňovací zařízení, drenáže, odvodňovací potrubí a jiné zařízení. Do tělesa silniční komunikace zařazujeme také silniční objekty. Jedná se o zařízení, která usnadňují překonání přírodních nebo umělých překážek silniční trasy. Při návrhu silniční (pozemní) komunikace, pro splnění účelu komunikace pro který se budují, musíme navrhovat i pomocné součásti. Mezi ně zařazujeme: vybavení (směrové sloupky, zábradlí, svodidla, osvětlení, dopravní značky a mezníky), silniční zeleň (zatravnění, květinová výsadba, keře, stromy), silniční pomocný pozemek (slouží pro skladování údržbových potřeb a materiálů), dopravní plochy (odpočívadla, parkoviště, zastávky autobusových linek aj.), silniční telefon (tvoří součást jen když ho spravuje správce pozemní komunikace), údržbové příslušenství (zařízení, které slouží pro letní údržbu a zimní službu). Základní podmínkou pro stanovení návrhových prvků pozemních komunikací (geometrických a konstrukčních) je maximální rychlost, kterou navržená komunikace musí vozidlům zcela bezpečně umožnit za příznivých provozních podmínek (povětrnost, stav vozovky, intenzita dopravy a denní doba). Obyčejně se definuje jako maximální rychlost, kterou mohou na navržené komunikaci bezpečně používat řidiči motorových vozidel za příznivých provozních podmínek, a která je proto vzata za podklad pro návrh všech geometrických a konstrukčních prvků. Z hlediska homogenity (stejnorodosti) pozemní komunikace je důležité, aby vždy co nejdelší úsek silnice (dálnice) byl navržen na stejnou návrhovou rychlost. Zmíněnou homogenitu silnice nebo dálnice nutno ovšem vztahovat i na osobní návrhové prvky, jako např. minimální poloměr směrových oblouků, maximální podélný sklon, kapacitu komunikace apod. 4.4 Trasa komunikace Jedním ze základních problémů kvalitního návrhu trasy pozemní komunikace spočívá v tom, že v žádné části projektu (návrhu) se současně nezobrazí souvisle osa i niveleta. Tato skutečnost klade mimořádné nároky na prostorovou představivost projektanta. Bezchybný návrh osy a nivelety může být ve vzájemné kombinaci prostorově závadný. Je možné návrh ověřit bodově (místně) dílčí prostorovou souvislost pomocí perspektivního zobrazení, ale tento postup je dosti náročný (pracný) a nedává nám souvislou představu o trase. Zpracování prostorového modelu je ještě pracnější a využívá se jen výjimečně. V současné době je již na postupu využívání výpočetní techniky i při návrhu silniční trasy v prostoru pomocí vizualizace a perspektivního pohledu řidiče nebo cestujících při jízdě vozidla po silnici. To je již celkem jiná dimenze návrhu trasy jakékoliv pozemní komunikace, kterou může projektant pečlivě začlenit do krajiny (prostředí) z hlediska technického i estetického. Trasa komunikace obvykle není jen přímou spojnicí určitých míst, nýbrž obecnou čarou obvykle vyrovnanou v plynulou trasu různé křivosti. Silniční nebo dálniční trasa je spojnicí středů povrchu silniční (dálniční) koruny v jednotlivých příčných řezech tělesa komunikace, pokud ovšem koruna komunikace je vzhledem k ose jízdního pásu symetrická. Na směrově rozdělených silničních komunikacích (dálnicích) je osa uprostřed středního dělícího pásu. Silniční trasa je v důsledku členitosti terénu a s ohledem na trasovací zásady zpravidla čarou prostorovou. Je omezena prostorovým mnohoúhelníkem, s vrcholy výškového mnohoúhelníku, se stranami obecně různého směru a sklonu. Plynulost trasy vyžaduje, aby přechod z jednoho směru nebo sklonu do druhého, byl vytvořen plynulou křivkou, tvořenou směrovým, výškovým, popř. prostorovým obloukem a jejich vhodnou kombinací. K názornému zobrazení trasy a tělesa komunikace a k snadnému výpočtu všech veličin a hodnot potřebných v projektové dokumentaci používáme v projektování komunikací dvou průměten, tj. půdorysu - polohopisného plánu (situace) a nárysu - podélného řezu, do nichž trasu komunikace, popř. celé její 7

9 těleso, promítáme. Na obr.4-4 je schematické znázornění silniční trasy jako čáry prostorové (a), jejího průmětu do vodorovné roviny - osy (b) a průmětu do nárysu - podélný řez (c). Úkol projektanta při návrhu trasy silniční komunikace je poměrně složitý, poněvadž musí při své práci respektovat řadu požadavků jako například: dosáhnout optimálního ekonomického řešení s přihlédnutím k dlouhodobé životnosti komunikace tak, aby nebyla v krátké době morálně zastaralá, klást důraz na prostorový účinek trasy, tj. nejen sledovat začlenění komunikace do krajiny, ale sledovat plynulost trasy (tvrdost trasy, vyváženost směrových oblouků, délky mezipřímých, vazbu na výškové řešení apod.), minimální objem zemních prací, tj. vést trasu pokud možno po terénu v mírných zářezech a násypech, v maximální míře přihlédnout i k podmínkám půdně geologickým a hydrogeologickým tak, aby jinak velmi vhodná trasa nebyla vedena územím, kde by bylo nutno např. odstranit velké kubatury nevhodných zemin z podloží nebo nevhodný násypový materiál a zajistit jeho nákladný odvoz na deponie, zachovat silniční estetiku tak, aby se těleso komunikace nestalo dominujícím prvkem území, uvažovat s psychologií řidičů a s tím spojené nároky na vlastní trasu a její okolí. Tyto požadavky nelze zachytit technickými normami, jejich respektování závisí pouze na zkušenosti a citlivém přístupu projektanta k návrhu trasy komunikace. 8

10 Obr.4-4 Trasa, osa a niveleta silniční komunikace a) trasa jako prostorová čára b) osa trasy c) podélný profil trasy Návrh trasy, tj. určení nejvhodnějšího směrového a výškového řešení komunikace, se ve většině případů provádí na základě mapových podkladů s výškopisem. Protože trasa, kterou tvoří prostorová křivka, se zde navrhuje pouze jejím půdorysným průmětem (osou), vznikají nároky na projektanta představit si vrstevnicový plán plasticky. Vyhledávání trasy je jednou z prvních a nejzodpovědnějších prací na projektu komunikace. Snadnější volba trasy je v rovinatém terénu, kde směrové vedení bývá jednodušší, v pahorkatině a hlavně pak v horském terénu je trasování obtížnější. Než projektant přistoupí k návrhu trasy, provede tzv. rekognoskaci terénu za účelem seznámení se s územím, ve kterém má být trasa komunikace vedena a nebo podrobné prostudování mapového podkladu, které může rekognoskaci nahradit. Ve vrstevnicovém plánu vyhledáváme vhodný směr trasy při určitém dovoleném stoupání. Při trasování se musíme snažit dosáhnout co nejvíce možného přímého spojení určeného začátku a konce trasy nejmenšími podélnými sklony a dosáhnout plynulosti trasy. V rovinatém terénu je hledání trasy podstatně jednodušší. Kromě umělých překážek se přírodní překážky vyskytují řidčeji, obvykle jen vodní toky, inundační nebo zamokřené území. Křížení se železnicemi a dálnicemi řešíme zásadně 9

11 mimoúrovňově s vhodným využitím konfigurace terénu. Ve vrstevnicovém plánu vyhledáváme vhodný směr trasy komunikace při určitém dovoleném stoupání pomocí tzv. řídicí (stupové) čáry. Takovýmto způsobem ji vyhledáváme zejména v území členitém s velkými výškovými rozdíly. V rovinatém území je vyhledání, resp. návrh trasy jednoduché a je možno od řídicí čáry upustit. Řídicí čára je čára stejného sklonu (zvolené hodnoty podélného sklonu), která jde po povrchu území. Zjistíme ji pomocí intervalu d, tj. vypočtené úsečky, kterou v příslušném měřítku mapy přetínáme postupně všechny vrstevnice, pro něž bylo d vypočítáno, pomocí kružítka a to v žádaném směru - viz obr Výpočet protínacího úseku d Řídicí (stupová) čára v d = 0,9 s max d - délka protínacího úseku v m, kterou však musíme vynést v měřítku mapy, v - výškový rozdíl vrstevnic v m, s max - maximální podélný sklon v %. Obr.4-5 Návrh řídicí čáry Pomocí řídící čáry dostáváme tak lomenou čáru - polygon protínacích úseků d. Trasa vedená v řídící čáře by sice vyvolala minimum zemních prací, avšak směrově by byla pro dopravu nepřijatelná. Proto skutečná osa silniční (dálniční) komunikace nahrazuje tuto řídící čáru mnohoúhelníkem o menším počtu delších stran, jimiž se řídící čára vyrovnává. Vyrovnáním řídící čáry do tečnového polygonu a vložením do jeho vrcholů se osa komunikace proti řídící čáře zkrátí, což je vidět na obr.4-6. To vede k tomu, že její stoupání (s %) může překročit maximální dovolený podélný sklon. Aby se tomu zabránilo, určí se protínací úsek pro stoupání o 10-0 % nižší než je s max, tj. 0,9 s max - 0,8 s max. Téhož se dosáhne, zvětší-li se protínací úsek d o 10 až 0 %, tj. 1,1-1, d. Ukázka návrhu dvou tras (osy) ve vrstevnicovém mapovém podkladu spolu s nahrazením řídící čáry tečnovým polygonem a vložením směrových kružnicových oblouků je na obr.4-6. Návrh trasy, tzn. vyhledání nejvhodnějšího směrového a výškového řešení silniční komunikace, se provádí v mapovém podkladu, kterým mohou být mapy základní, tematické a účelové, případně kopie map, které mohou být obsahově přiměřeně redukované a nebo i doplněné např. o výškopis apod. Při návrhu trasy je třeba dbát plynulého prostorového vzhledu, vzájemného souladu směrových a výškových prvků trasy. Pro posouzení splnění tohoto požadavku se ve složitých podmínkách doplňuje projekt výkresem perspektivního zobrazení trasy, který běžně vyhotovuje kreslicí zařízení moderních počítačů. Někdy může být zhotoven i model. 10

12 Obr.4-6 Příklad vedení trasy ve vrstevnicové mapě Pro estetický účinek a z důvodů homogenity trasy je třeba při návrhu polygonu dbát na to, aby délky stran byly vyvážené, tj. nemají být některé strany příliš krátké a jiné příliš dlouhé a úhly stran mají být v určitém poměru navzájem i k délkám stran, viz příklady na obr.4-7 a 4-8. Délky stran tečnového polygonu, tj. vzdálenosti mezi vrcholy, musí být minimálně tak dlouhé, aby součet tečen kružnicových oblouků i s přechodnicemi byl jim roven. Vzájemný délkový poměr a sled přímých úseků a oblouků je směrově a výškově nutno volit tak, aby hodnoty poloměrů směrových oblouků postupně vzrůstaly nebo klesaly a vyjadřovaly tak pozvolný přechod do podmínek příznivějších nebo obtížnějších, a aby trasa stejnoměrně vyhovovala jízdě danou návrhovou rychlostí, aby po celé délce trasy byla zajištěna délka rozhledu pro zastavení, a aby na dvoupruhových silnicích byla zajištěna délka rozhledu pro předjíždění. Délka úseku ve směrové přímce na směrově rozdělených silničních komunikacích má být co nekratší a úseky v prostorové přímce nemají být vůbec budovány. 11

13 Obr.4-7 Vyváženost délek stran tečnového polygonu Obr.4-8 Poměr délky a úhlu tečnového polygonu Z hlediska bezpečnosti silničního provozu je pak nutno ještě dodržovat zásadu, že za přímým stoupáním nesmí ve vrcholovém zaoblení následovat směrový oblouk a je-li takového řešení nutné, pak je změnu směru nutno naznačit již dříve, a to použitím dlouhé přechodnice. S ohledem na vozidla jedoucí z klesání je nutno, aby poloměry směrových oblouků na konci klesání byly navrhovány co největší. Je samozřejmé, že v členitém nebo zastavěném území není možné podřídit trasu všem požadavkům. Je třeba však všechny požadavky posoudit se zřetelem na jejich důležitost a provozní i stavební náklady trasy komunikace. Dobrý projektant musí obecně respektovat všechny požadavky na návrh trasy vždy z komplexního hlediska, vícekriteriálního posouzení celého návrhu. Vedle hledisek technických a ekonomických je nutno zdůraznit i hledisko zvýšené bezpečnosti a pohodlí jízdy cestujících na navrhované pozemní komunikaci. 4.5 Směrové prvky trasy Trasa silnice, kterou jsme v základních pojmech definovali jako spojnici středů povrchu silniční koruny, je čára prostorová, kterou v silničním projektování zobrazujeme ve dvou průmětnách: vodorovné a svislé. Svislý průmět silniční trasy do vodorovné roviny (mapy, vrstevnicového plánu) znázorňuje směrové vedení trasy a nazývá se silniční osa. Při navrhování silniční osy v plánu nebo mapě, popř. přímo v terénu, je úlohou projektanta navrhnout spojení dvou míst, tj. začátku a konce komunikace tak, aby její výstavba, provoz na ní i údržba, byly co nejhospodárnější. Nejkratší vzdáleností dvou bodů je jejich přímá spojnice. Přímá trasa by tedy měla být nejvýhodnější. Při zvlněném terénu a delších trasách není ovšem možno dodržet přímý směr, protože z důvodů technicko-ekonomických a jiných musí budoucí komunikace napojit četná mezilehlá místa, průmyslové podniky, železniční stanice apod., ležící stranou od přímé, nejkratší spojnice daných koncových míst navrhované komunikace. Kromě toho se trasa komunikace musí vyhýbat četným přirozeným a umělým překážkám, ležícím ve směru přímé spojnice obou koncových míst. V novodobém projektování se přímé trase vyhýbáme z důvodů provozních (oslňování, monotónní jízda apod.). Z uvedených důvodů se trasa komunikace v plánu jeví jako mnohoúhelník o různých délkách stran s vloženými oblouky. Na obr.4-9 je vidět předběžný návrh osového polygonu trasy mezi dvěma body A a B. 1

14 Obr.4-9 Osový polygon se směrovými oblouky Z jedné strany tohoto mnohoúhelníku do druhé se přechází směrovým obloukem, který má zajistit plynulý pohyb vozidla v zatáčce. Trasa silnice promítnutá do plánu (mapy), čili silniční osa, se tedy v klasickém pojetí skládá z přímek a oblouků. Řešení silnic a dálnic v dlouhých přímkách není z mnoha příčin žádoucí, a proto se nedoporučuje. Jízda v trase složené z oblouků menších poloměrů a přímek je v obloucích zpravidla obtížnější a méně pohodlná, než na trati přímé. Při jízdě v oblouku působí na ně bočným směrem odstředivá síla, která se snaží vozidlo vysunout v příčném směru vně zatáčky. Odstředivá síla může nepříznivě ovlivnit bezpečnost jízdy, zejména při velké rychlosti vozidla, malém poloměru oblouku, nedostatečné drsnosti povrchu vozovky (náledí), popř. i při nevhodné úpravě příčného sklonu vozovky. Vjezd do oblouku vyžaduje zvýšenou pozornost řidiče, který z důvodu bezpečnosti musí vozidlo udržet ve vyhrazeném dopravním pruhu. Cestující pociťuje při náhlém působení odstředivé síly bočný náraz, který je tím prudší, čím menší je poloměr zakřivení a čím větší je rychlost vozidla. Bezpečnost dopravy se snižuje, není-li v oblouku dostatečný rozhled (např. v hlubokých zářezech, při oplocení nebo vysokém porostu na vnitřní straně oblouku apod.) Směrové přímky Jízda v dlouhých přímých úsecích je jednotvárná, unavuje řidiče, jehož pozornost v důsledku toho ochabuje; dlouhé přímé úseky svádějí řidiče k nadměrnému zrychlení jízdy. Za noci dochází kromě toho na dlouhých přímých úsecích dálnic s úzkým dělícím pásem a zejména u dvoupruhových dvousměrných silnic k vzájemnému oslňování protijedoucích řidičů. Nejdelší přípustný přímý úsek nelze stanovit jednoznačně; doporučuje se, aby nepřesahoval délku 3 až 5 km. V projekční praxi byla vžita zásada, že největší délka úseku přímé trasy v situaci i v podélném řezu nemá být větší než úsek odpovídající dvěma minutám jízdy návrhovou rychlostí. Dlouhé přímky mají být vystřídány plochými směrovými oblouky. Čím jsou přímé úseky delší, tím větší musí být poloměry vložených oblouků, aby nevznikaly oblouky krátké, které v perspektivním pohledu vyvolávají dojem lomené trasy. Vzájemný délkový poměr a sled přímých úseků a oblouků je třeba volit z vhodného prostorového účinku trasy tak, aby trasa působila plynulým dojmem a byly vyloučeny náhlé změny směru. Toto hledisko je třeba mít na paměti zejména při malých středových úhlech, pro něž je třeba volit co největší délky směrových oblouků. Praktické zkušenosti doporučují, že např. při středovém úhlu 5, popř. 6 g, nemá délka oblouku klesnout pod 150 m; pro každé další zmenšení středového úhlu o 1 o, popř. 1 g, má být délka oblouku zvětšena o 30 m. Ze stejných důvodů mají být vyloučeny přímky mezi dvěma stejnosměrnými oblouky. Delších přímých úseků lze použít tam, kde trasa sleduje jinou přímku, v terénu již danou (např. přímý úsek železniční tratě, průplavu apod.). Je vhodné zaměřit přímý úsek na dominantu v krajině (např. věž, skupinu stromů apod.). Vedení komunikace ve směrové přímce (přímé) je v současném náhledu na trasování nevhodné řešení. Bylo s oblibou používáno na římských starověkých silnicích a v novověku až zhruba do první poloviny 19.století. Přímka se však v přírodě prakticky nevyskytuje, je uměle vytvořena člověkem a je násilný zásah do přírody. ČSN doporučuje používat přímé úseky trasy co nejkratší a prostorové přímé zcela vyloučit, a dále vymezuje návaznost přímých a oblouků. 13

15 4.5. Směrové oblouky Ve vzájemné kombinaci lze použít oblouk: prostý kružnicový, kružnicový s přechodnicemi, přechodnicový, složený a) Prostý kružnicový oblouk Prostý kružnicový oblouk je z hlediska průjezdu vozidla, zejména vyšší návrhovou rychlostí, velmi nevhodný. V místě napojení kružnice na přímou tečnu vzniká skok v křivosti. Tento motiv není silniční vozidlo schopné ani velmi malou rychlostí projet. Znamenalo by to, že v jednom bodě osy a v jediném okamžiku by se musel změnit rejdový (volantový) úhel. Natočení volantu však trvá zhruba 3-6 sekund a po tuto dobu musí vozidlo projíždět po křivce, která spojitě mění křivost. Jízdní dráha určená pro silniční vozidlo je však navrhována s určitou šířkovou rezervou, jízdní pruh má minimální šířku 3,00 m. V rámci této rezervy ji tedy může řidič vložit do kruhové dráhy přechodnice, aniž by vozidlo opustilo vymezený prostor. ČSN použití prostého kružnicového oblouku připouští pouze v tom případě, když odsun normové přechodnice (tj. přechodnice k danému poloměru v minimální možné délce) by měl hodnotu R 0,5 m. Pouze tehdy je možné krajní přechodnice vypustit. Podle této zásady jde pouze o kružnicové oblouky s velkými poloměry a přechodnicemi minimální délky. V ČSN je uvedena minimální hodnota poloměru oblouku R 800 m a nebo R 0,375 jízdu je nutné navrhovat pro poloměry oblouků R < 800 m (R < 0,375 V n. Pro bezpečnou a pohodlnou V n ) přechodnice, tj. takové křivky, jejichž křivost se mění úměrně k délce. Z hlediska estetiky a zachování optické plynulosti trasy však je normou doporučeno i abnormálně velké poloměry kružnicových oblouků opatřit dlouhými krajními přechodnicemi. S prostým kružnicovým obloukem se na trase novostaveb dnešních komunikací setkáme pouze výjimečně. Jsou však zcela běžné na komunikacích předválečných. Jejich využití je omezeně možné i při malých návrhových rychlostech (V n ) např. u účelových komunikací nebo na méně významných křižovatkách. b) Kružnicový oblouk s přechodnicemi Kružnicový oblouk s krajními přechodnicemi je nejčastějším řešením směrového oblouku v praxi. Skládá se z kružnicové střední části, jejíž poloměr musí vyhovovat dané návrhové rychlosti a z oboustranných krajních protisměrných přechodnic, jimiž je napojen na přímou. Kružnice musí být odsazena o příslušné hodnoty R směrem ke svému středu. Obě krajní přechodnice jsou na kružnici napojeny v dotykovém bodě, přes jednu tečnu (koncová tečna přechodnice je současně základní tečnou kružnicové části). Obvykle je rovněž zachován shodný koncový poloměr přechodnice o kružnicové části oblouku. Navrhnou-li se dva protisměrné kružnicové oblouky s přechodnicí ve tvaru zvratného oblouku, musí se zachovat poměr parametrů stykových přechodnic A / A 1 menší nebo rovný 1,5 a doporučuje se použití poměru poloměrů R I R 1 menšího nebo rovného, kde R a A jsou větší z obou srovnávaných hodnot. Následují-li po sobě dva protisměrné prosté kružnicové oblouky, musí být mezi ně vložena mezipřímá alespoň v délce V n metrů. Vzhledem k tomu, že kružnice má nejkratší možnou délku tečny, je možno využívat kružnicových oblouků s minimálními délkami přechodnic v případech, kdy délka stran tečnového polygonu by neumožnila použití oblouků přechodnicových. Pomocí nesymetrických přechodnic pak lze řešit sled protisměrných oblouků na směrovou inflexi. 14

16 c) Přechodnicový oblouk Přechodnicové oblouky se dle ČSN připouští tam, kde z trasovacích důvodů je vhodnější úplně vyloučit kružnicovou část a stykovat dvě krajní přechodnice (symetrické či nesymetrické kolem osy středového úhlu) přes společnou vrcholovou tečnu. Zpravidla bývá zachován i shodný koncový poloměr (poloměr oskulační kružnice oblouku), který musí vyhovovat dané návrhové rychlosti. U nesymetrických přechodnicových oblouků je normou stanovena podmínka, že poměr většího parametru (A ) k menšímu (A 1 ), A /A 1 musí být roven nebo menší 1,5. Je potřeba si uvědomit, že čisté přechodnicové oblouky jsou náročné na potřebnou délku tečny. U běžných středových úhlů je tečna oblouku přechodnicového prakticky dvojnásobná jak u oblouku kružnicového se stejným poloměrem. Používá se proto zejména pro menší středové úhly s dlouhými stranami směrového polygonu. d) Složený oblouk Složené oblouky jsou tvořeny více směrovými prvky v nejrůznější možné kombinaci. Jde např. o složené přechodnicové oblouky ze tří nebo více přechodnic, kružnicové oblouky napojené na tečny dvěma i více přechodnicemi, složené kružnicové oblouky, kde dvě sousední kružnice jsou propojeny mezilehlou přechodnicí a různé jiné. Složených oblouků používáme zejména tam, kde potřebujeme trasu důsledně přimknout k terénu, projít mezi složitě situovanými omezujícími body aj. Často jsou rovněž použity při řešení ramp mimoúrovňových křižovatek, nebo parkových komunikací pro pěší provoz, při řešení ploch náměstí aj. Složený oblouk lze navrhnout tam, kde klasické řešení je z trasovacích nebo estetických důvodů prokazatelně méně vhodné. Lze jej sestavit : nejvhodněji ze vzájemně vystřídaných úseků kružnicových, krajních a mezilehlých přechodnicových, výjimečně z kružnicových částí o různém poloměru - obvykle s krajními přechodnicemi - pokud nejmenší z navržených poloměrů oblouku odpovídá návrhové rychlosti a příslušnému dostřednému sklonu, vzájemný poměr většího (R ) k menšímu (R 1 ) ze dvou sousedních poloměrů R / R 1 je menší nebo roven. Při trasování rozeznáváme pravostranné směrové oblouky, odbočující ve směru trasy doprava (střed křivosti vpravo) a levostranné směrové oblouky, odbočující doleva (střed křivosti vlevo). V trase se střídají pravostranné a levostranné oblouky a to podle dopravních a ekonomických hledisek. Dále pak podle místních podmínek a podle požadavků na vedení silniční trasy. Když následují za sebou oblouky se středem křivosti na různé straně od osy silniční komunikace, nazýváme je protisměrné. Když jsou středy křivosti sousedních oblouků na jedné straně, jde o oblouky stejnosměrné Minimální poloměr směrového oblouku Při navrhování směrových oblouků je třeba vyřešit tyto problémy: jaký minimální poloměr oblouku je možné na trase navrhnout, jak vytvořit plynulý přechod z přímé do oblouku, jak zabezpečit rozhled v oblouku, jak vzájemně sladit jednotlivé trasovací prvky a dosáhnout plynulou trasu. Při jízdě automobilu po kružnicové dráze, pohybují se kola automobilu po kružnicích (obloucích) s různým poloměrem. Dosáhne se to pootočením roviny předních kol pomocí volantu a převodu řízení. Absolutně minimální poloměr kružnicového oblouku pro velmi pomalou jízdu, po kterém může vozidlo (automobil) projet, plyne z konstrukce vozidla, především z jeho výchylného (volantového) rejdového l úhlu α a rozvoru l (viz obr.4-10). Podle obr.4-10 bude tg α =, z toho minimální poloměr oblouku při R 15

17 l velmi malé rychlosti pohybu vozidla R min =. Takovýto poloměr je možno použít pro pomalé tg α odbočování automobilů z původního směru, např. na parkovištích. Pro rychlou jízdu takovýto poloměr směrového oblouku nevyhovuje a pro zachování bezpečnosti jízdy vozidla po oblouku musí být dodržen určitý poměr mezi návrhovou rychlosti a minimálním poloměrem. Obr.4-10 Schéma vozidla při jízdě v oblouku Obr.4-11 Schéma působení sil v oblouku Z hlediska stability automobilu mohou při jízdě návrhovou rychlostí směrovým obloukem nastat tyto teoretické situace: vozidlo se převrhne, vozidlo se usmýkne dovnitř oblouku, vozidlo se usmýkne vně oblouku. Na automobil při jízdě po směrovém oblouku bude působit ve svislém směru tíha vozidla G a ve vodorovném směru kolmém ke směru jízdy odstředivá síla F o v těžišti vozidla - viz obr Vzhledem k tomu, že hmotnost automobilu je konstantní, lze z rovnováhy obou sil k možnému bodu převrhnutí (vnější kola) stanovit pro danou návrhovou rychlost V n minimální hodnotu poloměru směrového oblouku a to z rovnováhy momentů obou sil. Bezpečnost proti usmýknutí je dána z hlediska limitní hodnoty bočního smykového tření T b, tj. reakce maximální příčné síly vyvozené kolem pneumatiky na vozovce. Projíždí-li vozidlo směrovým obloukem, působí v těžišti O jeho tíha a odstředivá síla. Silniční komunikace má kvůli odstranění vlivu odstředivé síly příčný sklon p = tg α, viz obr Proti výslednici těchto sil F b, působí tření v příčném směru T b. Aby nenastal smyk automobilu vně oblouku, musí platit: F b T b, kde F b = F o.cosα ; T b = f b (G.cosα + F.sinα ); kde f b je součinitel bočního (příčného) tření [-]. Když dosadíme za F b a T b do nerovnosti: F.cosα ± G. sinα f ( G.cosα + F.sinα ), o G v a za Fo =., potom bude nerovnost: g R b o o G g v. R.cosα ± G. sinα f b (G.cosα + G g v. R. sinα ). 16

18 Po úpravě obou stran, tj. vydělení hodnotou v R ( 1 - f. p) g ( f ± p). b b G.cosα a po dosazení za tg α = p bude nerovnost ve tvaru: Jelikož hodnoty f b a p jsou velmi malé, lze jejich součin v nerovnosti zanedbat a vyjádřit poloměr R v závislosti na dostředném (příčném) sklonu p nebo naopak, takže minimální poloměr směrového oblouku bude: R min g v ( f ± p), b když dosadíme do tohoto vzorce za g hodnotu tíhového zrychlení a za f b hodnotu součinitele příčného tření a provedeme přepočet návrhové rychlosti z m/s na km/h a za příčný sklon p dosadíme hodnotu v procentech. Po úpravě dostaneme hodnotu minimálního poloměru směrového oblouku jako určitý podíl návrhové rychlosti: R min V = 0,30 n p (pro V n < 80 km/h);, R min V = 0,36 n p kde R min je minimální poloměr směrového oblouku v m, V n návrhová rychlost v km/h, (pro V n > 80 km/h), p příčný (dostředný) sklon v oblouku v %. Z této rovnice lze odvodit i velikost poloměru směrového oblouku, který nevyžaduje dostředný sklon. V tab. 4-3 jsou uvedeny nejmenší dovolené poloměry směrových kružnicových oblouků ve vztahu k návrhové rychlosti a k dostřednému sklonu podle ČSN Tab.4-3 Nejmenší dovolené poloměry směrových kružnicových oblouků ve vztahu k návrhové rychlosti a k dostřednému sklonu podle ČSN Poloměr kružnicového oblouku v m Návrhová při dostředném sklonu vozovky v % bez rychlost dostřed. v km/h,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 sklonu (3800) * ) 500 (700) * ) 1500 (1700) * ) Platí jen na dálnicích a rychlostních silnicích ( ) Platí pro základní sklon,5 % Hodnoty pro větve křižovatek jsou uvedeny v ČSN

19 Hodnoty poloměrů uvedených v tabulce vpravo od čárkované čáry je třeba přezkoušet z hlediska rozhledu pro zastavení, poloměry uvedené v tabulce vpravo od silné čáry je třeba přezkoušet i z hlediska výsledného sklonu. K převrácení vozidla kolem vnějšího kola může dojít pouze při vysoko položeném těžišti vozidla a nepřiměřené rychlosti. Prakticky je vyloučeno, projíždí-li vozidlo obloukem rychlostí, která je menší nebo rovna návrhové. Stojí-li vozidlo v oblouku, F o = 0 a v těžišti působí jen tíha vozidla G, musí platit, aby nenastal smyk vozidla dovnitř zatáčky, G sinα f g G cosα. b Po vydělení obou stran nerovnosti hodnotou G cos α a po zavedení tg α = p dospějeme k nerovnici p f b. Pro náledí je hodnota f b = 0,1, a proto tedy maximální příčný sklon, případně výsledný sklon m nesmí přestoupit 10 %. Na základě dlouholetých výzkumů bezpečnosti silničního provozu a nehodovosti, neměly by hodnoty minimálních poloměrů směrových kružnicových oblouků být při návrhové rychlosti V n = 90 km/h menší než 400 m. V zásadě má projektant navrhnout co největší poloměry směrových oblouků, přičemž musí přihlížet ke konfiguraci terénu a na požadavek rozhledu, zejména v noci. Minimální poloměry směrových kružnicových oblouků je třeba považovat za povolenou výjimku a ne za pravidlo. Při návrhu se doporučuje uplatňovat zásadu, že čím delší jsou strany osového polygonu a čím menší je úhel mezi nimi, tím větší je třeba navrhnout poloměr směrového oblouku Vytyčovací prvky kružnicového oblouku Základní vytyčovací prvky lze vypočítat ze známých hodnot středového (vrcholového) úhlu α a poloměru kružnicového oblouku R podle obr.4-1 na základě matematických vztahů goniometrických funkcí. Obr.4-1 Základní vytyčovací prvky prostého kružnicového oblouku Z trojúhelníku TK; VB; KT vyplývá délka tečny TK VB a VB - KT : 18

20 α T = R.tg ; Vzdálenost vrcholu (středu) oblouku KK od vrcholu osového mnohoúhelníku (průsečíku tečen) VB je: R α z = - R = R sec - 1 ; α cos kterou je možné dále vypočítat a vytyčit pomocí pravoúhlých souřadnic x KK a y KK a které jsou: y KK x KK O = 180 α α = R - R.cos = R 1 - cos ; α = R. sin ; Délka kružnicového oblouku, tj. vzdálenost začátku TK a konce oblouku KT, je: o π. R nebo g ( 00 ). α = R.arcα Základní vytyčovací prvky a podrobné body oblouku vytyčujeme obvyklými vytyčovacími metodami nižší geodézie Přechodnicové křivky Projíždí-li motorové vozidlo z přímé do oblouku, je tato jízda jen tehdy zcela bezpečná, když projíždí rovnoměrnou rychlostí a s plynulým rovnoměrným vychylováním řídících kol. Kombinace přímky a kružnicového oblouku, dotýkajícího se této přímky, je geometricky plynulá. S přihlédnutím k průběhu křivosti takových dvou prvků trasy shledáme, že je to kombinace nevhodná. Každá prudší změna rychlosti nebo směru může vést ke smyku a k nehodě. To znamená, že projektant silniční komunikace musí navrhnout trasu tak, aby se v obloucích eliminoval nepříznivý vliv odstředivé síly. V počátcích rozvoje automobilismu vyhověly silniční trasy navržené kružnicovými oblouky bez přechodnic. Až rozvojem po 1.světové válce a výstavbou prvních dálnic se začaly používat přechodnice různých typů, zejména kubické paraboly v počátcích, později používaná lemniskáta a Oerleyeova křivka. U nás se začala počátkem padesátých let používat volantová přechodnice - klotoida (spirála), která nejlépe vyhovuje jízdě automobilu z přímého úseku do oblouku. Na obr.4-13 jsou vidět některé nejpoužívanější přechodnicové křivky. Podle ČSN se přechodnice navrhuje ve tvaru klotoidy, ale nevylučují se i jiné vhodné křivky. Matematicky lze klotoidu odvodit z hlediska bezpečnosti jízdy vozidla pro křivku, které vozidlo vytváří po přechodnici a její tvar je : L. R = A Obr.4-13 Nejpoužívanější přechodnicové křivky 19

21 Součin poloměru křivosti a délky pro každý bod křivky je konstantní. Odmocnina z konstanty A je tzv. parametr, který určuje poměrnou velikost křivky. Pro představu parametru uvádím tento příklad : A =100 m znamená, že přechodnice na délku L = 100 m dosahuje poloměru R = 100 m. Obdobně v bodě této přechodnice, vzdáleném jen 50 m od počátku, je poloměr křivosti R = 00 m, jak plyne ze základní rovnice klotoidy. Čím je parametr menší, tím rychleji se poloměr křivosti zmenšuje. Parametr tedy určuje i tvar klotoidy a je pro klotoidu tím, čím je poloměr pro kružnicový oblouk. Pro účely silničních přechodnic se však používá pouze krátký úsek od bodu 0, kde je poloměr R = (kde se napojuje na přímou) až k místu, kde je R shodné s poloměrem hlavního kružnicového oblouku, na který přechodnice přímku napojuje. Všechny klotoidy jsou si geometricky podobné, liší se jen jejich velikost, která je určena velikostí parametru. Známe-li hodnoty pro určitou klotoidu a její parametr, můžeme vypočítat hodnoty klotoidy s jakýmkoli jiným parametrem tak, že tyto hodnoty násobíme poměrem parametrů. Platí to o všech hodnotách délkových, neplatí to však pro úhel τ, který svírá tzv. krátká tečna (subtangenta) s tečnou vedenou ke klotoidické přechodnici v bodě s poloměrem R =. Tento úhel se nemění, když měníme parametr. Odvození minimálně možného koncového poloměru přechodnice je shodné se stanovením poloměru kružnicového oblouku. O pohodlí a bezpečnosti přejezdu po přechodnici však kromě koncového poloměru rozhoduje i délka přechodnice v závislosti na nárůstové rychlosti, tj. rychlosti 1 nárůstu křivosti ρ =. R Potřebnou minimální délku přechodnice stanovujeme z těchto podmínek: z přírůstku odstředivého zrychlení (dynamiky jízdy), z potřebné doby průjezdu (kinematická podmínka), z psychologicko-vizuálních (perspektivní obraz), z bezpečnosti jízdy (maximální, resp. minimální sklon vzestupnice) Navrhování přechodnice - klotoidy Přechodnice se vkládá buď mezi přímou a kružnicový oblouk, nebo mezi dva stejnosměrné kružnicové oblouky různých poloměrů, navrhuje se ve tvaru klotoidy. Délku přechodnice L v m se z estetických důvodů doporučuje navrhovat v závislosti na velikosti poloměru kružnicového oblouku v hodnotách uvedených v následující tabulce : Doporučené délky přechodnice L podle ČSN R v m L v m Nelze-li těchto hodnot ve stísněných poměrech dosáhnout, navrhne se na délku vzestupnice nebo sestupnice, nejméně však : 1,5.V n metrů pro případ klopení jízdního pásu kolem vnější hrany vodicího proužku, 1. V n metrů pro případ klopení jízdního pásu kolem osy (V n je hodnota návrhové rychlosti v km/h). Od návrhu přechodnice lze upustit, když odsunutí kružnicového oblouku R je menší než 0,5 m. Přibližné odsunutí kružnicového oblouku od tečny R lze po vložení klotoidické přechodnice zjistit ze vzorce : R = L R 1 4 τ τ ,