BMEEOUVAT21 segédlet a BME Építő mérnöki Kar hallgatói részére. Az építész- és az építőmérnök képzés szerkezeti és tartalmi fejlesztése

Átírás

1 EURÓPAI UNIÓ STRUKTURÁLIS ALAPOK U T A K BMEEOUVAT21 segédlet a BME Építő mérnöki Kar hallgatói részére Az építész- és az építőmérnök képzés szerkezeti és tartalmi fejlesztése HEFOP/2004/3.3.1/

2 1. ELŐADÁS... 4 KÖZLEKEDÉSPOLITIKA... 4 A KÖZÚTI KÖZLEKEDÉS TÖRTÉNETE... 5 A FORGALOM... 7 A MAGYAR KÖZÚTHÁLÓZAT FORGALMI STATISZTIKÁJA ÉS NEMZETKÖZI MEGÍTÉLÉSE... 8 EURÓPAI KÖZLEKEDÉSI HÁLÓZATOK... 8 A MAGYAR KÖZÚTHÁLÓZAT TERVEZETT FEJLESZTÉSEI... 9 IRODALOM ELŐADÁS ALAPFOGALMAK A LÁTÓTÁVOLSÁG A GÉPJÁRMŰVEK MOZGÁSA ÍVES PÁLYÁN AZ ÍVBE FORDULÓ GÉPJÁRMŰ PÁLYÁJA IRODALOM ELŐADÁS A TERVEZÉSI FOLYAMAT ALAPELVEI KÖZÖSSÉGI RÉSZVÉTEL A TERVEZÉSI FOLYAMAT LÉPÉSEI A TERVEZÉSI LÉPCSŐK MAGYARORSZÁGON FUNKCIONÁLIS TERVEZÉS TERVEZÉSI OSZTÁLYOK MAGYARORSZÁGON IRODALOM ELŐADÁS A VONALVEZETÉS TERVEZÉSE KERESZTSZELVÉNYEK TÚLEMELÉS IRODALOM ELŐADÁS ÚTSZAKASZOK KAPACITÁSA FORGALOMNAGYSÁGOK FELVÉTELE FORGALOMNAGYSÁGOK ELŐREBECSLÉSE IRODALOM ELŐADÁS A CSOMÓPONTOK OSZTÁLYOZÁSA A KÜLTERÜLETI SZINTBENI CSOMÓPONTOK ÁLTALÁNOS TERVEZÉSI ELVEI A KIALAKÍTÁS ÁLTALÁNOS KÖVETELMÉNYEI CSOMÓPONTI MOZGÁSOK ALAPELEMEI: CSOMÓPONTI ELEMEK FŐIRÁNYBAN CSOMÓPONTI ELEMEK A MELLÉKIRÁNYBAN SZOKÁSOS CSOMÓPONTI ELRENDEZÉSEK SZINTBENI CSOMÓPONT MÉRETEZÉSE (ELSŐBBSÉGSZABÁLYOZÁS JELZÉSÉVEL) KÖRFORGALOM IRODALOM

3 7. ELŐADÁS JELZŐTÁBLÁK ÚTBURKOLATI JELEK ÚTTARTOZÉKOK JELZŐLÁMPÁS FORGALOMIRÁNYÍTÁS IRODALOM ELŐADÁS ALAPFOGALMAK RÁVEZETŐ CSOMÓPONTOK TALÁLKOZÁSI CSOMÓPONTOK PIHENŐHELYEK DÍJSZEDÉSI RENDSZEREK IRODALOM ELŐADÁS FENNTARTHATÓ KÖZLEKEDÉS GYALOGOS KÖZLEKEDÉS KERÉKPÁROZÁS GÉPJÁRMŰFORGALOM FENNTARTHATÓSÁGA GÉPJÁRMŰVEK ELHELYEZÉSE A VÁROSI KÖZÖSSÉGI KÖZLEKEDÉS KOMBINÁLT KÖZLEKEDÉSI RENDSZEREK IRODALOM ELŐADÁS AZ ÚTPÁLYA SZERKEZETE FÖLDMŰ JELLEMZŐI ÉS ÉPÍTÉSE A VÍZELVEZETÉS KÉRDÉSEI TÖLTÉS, BEVÁGÁS ÉPÍTÉSÉNEK TECHNOLÓGIÁJA ASZFALT PÁLYASZERKEZETEK ANYAGAI IRODALOM ELŐADÁS BURKOLATALAPOK ÚJ ÉPÍTÉSŰ PÁLYASZERKEZET MÉRETEZÉSE IRODALOM ELŐADÁS ASZFALT TERVEZÉS, ALKALMASSÁGI VIZSGÁLATOK AZ ASZFALT GYÁRTÁSA ÉS BEÉPÍTÉSE A KOMPAKTASZFALT ÉPÍTÉSI MÓD GYÁRTÁSKÖZI VIZSGÁLATOK ÉS A KÉSZ RÉTEG MINŐSÍTŐ VIZSGÁLATAI ÚTÁLLAPOT VIZSGÁLAT TÖNKREMENETELI MÓDOK FENNTARTÁSI BEAVATKOZÁSI MÓDOK RÁÉPÍTÉSES MEGERŐSÍTÉS A BEHAJLÁS ALAPJÁN BETON PÁLYASZERKEZETI RÉTEGEK TERVEZÉSE, ÉPÍTÉSE, KIVITELEZÉSE IRODALOM GYAKORLATI TEMATIKA

4 1. ELŐADÁS Az előadás tematikája: Közlekedéspolitika Közúti közlekedés kialakulása A magyar közúthálózat helyzete Európai közlekedési hálózatok A magyar gyorsforgalmú hálózat tervezett fejlesztései KÖZLEKEDÉSPOLITIKA Közlekedési ágak egyetlen összefüggő rendszert kell alkossanak, ahol az alrendszerek egymást kiegészítik és segítik. A fenntartható közlekedés és az egészséges forgalommegoszlás kialakításához állami beavatkozás szükséges. A cél egy olyan egységes közlekedési rendszer létrehozása, ahol a közlekedési ágak együttműködésével biztosítható az egyes alrendszerek közötti hatékony átszállás, ezáltal mindig a leghatékonyabb közlekedési ág vehető igénybe. Ez az együttműködés elsősorban a személy és áruszállításban fejlődött ki Az alrendszerek: Közúti közlekedés Vasúti közlekedés Vízi közlekedés Légi közlekedés Csővezetékes szállítás Hírközlés Vasút A vasút a 19. század közepétől indult hódító útjára. Robbanásszerű fejlődést hozott a közlekedés területén, sokáig egyeduralkodó volt. A fejlett közúti közlekedés rugalmasságával nem tudta hosszú távon felvenni a versenyt, ezért szerepe átértékelődött a 20. sz. közepétől. A modern gyorsvasutak és kombinált árufuvarozási rendszerek ismét versenyképessé tették a vasutakat, de a megfelelő szerepvállalásuk biztosításához állami szerepvállalás is szükséges. A fenntartható közlekedési rendszerekben a nagy utas- és áruforgmat szállítani képes vasúti rendszereknek jelentős szerepe van. A vasúti szállítás előnyös a nagy tömegű áruk rendszeres, hosszú távú szállításánál, ha nem szükséges sok átrakodás. Hátrányai a pálya kötöttségéből származnak: az árut el kell fuvarozni az állomásig, át kell rakni a vasútra, majd megint közúti fuvarozás szükséges a rendeltetési helyig. Ezeket a hátrányokat igyekeznek csökkenteni a kombinált fuvarozási rendszerek. A vasúti pályának stratégiai szerepe is van, háborús konfliktus esetén elsődleges fontosságú az utánpótlás és a csapatok mozgatásában. Közút A közúti közlekedés a 20. század elején kezdett jelentősebb méreteket ölteni. A 20. század közepétől már ez a közlekedési ág a legjelentősebb. Igen rugalmas, háztól házig történő eljutást tesz lehetővé. Az átlagos utazási távolság közúton km között van. 4

5 A közúti közlekedés vonzó jellege és a gépjárművek elterjedése motorizációs robbanáshoz vezetett. A gépjárművek száma és a mobilitási szükséglet oly mértékben nőtt, hogy a szükséges kapacitást már nem lehetett új utak építésével kielégíteni. A lakható területek és a környezet védelme, valamint a közlekedés fenntarthatósága érdekében új módszereket kellett keresni: Az úthálózat fejlesztését észszerű módon kell végezni. A közlekedési rendszer szempontjából hiányzó kapcsolatokat meg kell építeni, de nem lehet az utazási igények növekedésére minden esetben új utak építésével válaszolni. A meglévő úthálózat hatékonyabb kihasználása és az utazási igények befolyásolása sok esetben kedvezőbb eredményt ad, mint az új utak építése A túlterhelt városközpontok tehermentesítendőek. A sűrűn beépített, nagy forgalmat vonzó városközpontok úthálózata túlterhelt, a parkolási lehetőségek kimerültek. A torlódások és a zsúfoltság megszüntetéséhez olyan beavatkozások szükségesek, melyek csökkentik a városközpontok forgalmi terhelését. A lakóterületek forgalmát csillapítani kell lakható és élhető környezet megteremtéséhez. Az átmenő forgalmat a lakóterületektől távol kell tartani. A járművek sebességének mérséklése, csökkentése biztonságosabbá és emberközpontúbbá teszi a lakóterületeket. A vonzóbb közösségi közlekedés alternatívát kínálhat a személygépjármű-használattal szemben. A torlódások és a zsúfoltság csökkentésének egy lehetősége a közösségi közlekedés arányának növelése az egyéni járműhasználattal szemben. A magyar közlekedéspolitika stratégiai főirányai: az életminőség javítása, területi különbségek csökkentése, az EU-ba történő sikeres integráció elősegítése, a környező országokkal a kapcsolatok javítása, a területfejlesztési célok előmozdítása, a hatékony üzemeltetés és fenntartás feltételeinek megteremtése, A stratégiai célkitűzések elsődlegesen az alábbi általános elemek megvalósításával érhetőek el: a pán-európai hálózat magyarországi bővítése, a közlekedési alágazatok összehangolása, a közlekedésbiztonság javítása, a környezetszennyezés csökkentése, a közlekedési tarifák egységes alapokra helyezése, a közlekedésben foglalkoztatottak jövedelmének növelése A KÖZÚTI KÖZLEKEDÉS TÖRTÉNETE Európában így hazánk területén is az első összefüggő, kiépített úthálózatot a Római Birodalom teremtette meg. A régi Pannónia (Dunántúl) területén több jól kiépített, mélyen alapozott, kőburkolatú római út haladt végig. A népvándorlás korában, majd a középkorban ez az úthálózat elsorvadt. Bár később kialakult egy gyér kereskedelmi úthálózat, ennek műszaki tökéletessége meg sem közelítette a régi római kori úthálózatét: burkolata kő helyett többnyire csak kavics vagy földanyag volt. Így ott, ahol az alkalmas útépítő anyag hiányzott és a talaj kötött volt, az utakat esős időszakban nem lehetett használni. A középkorban a távolsági országutakat illetően ez a helyzet Európában általános volt: ekkor csak a városokon belül találunk kőburkolatokat. 5

6 Az újkor első századaiban az utak minősége Európa nagy részén egyre javult, majd a XVIII. században néhány fejlettebb országban egyre nagyobb hosszakban jelentek meg a már gondosabb műszaki kialakítással épített utak. Ezek az időjárástól függetlenül mindig járhatók voltak, mert a forgalom által tömörített zúzottkő-burkolatuk ezt biztosította. A napóleoni háborúk, a társadalom és az ipar fejlődése az 1800-as évek elején az utak jelentőségét emelte: hosszukat növelte és állapotukat javította. Nagy jelentősége volt a skót MacAdam működésének a század első évtizedeiben, mert elterjesztette a zúzottkő-utak hengerléssel való tömörítését. A múlt század első harmadában Európa nagy részén már rendszeres postakocsi-járatok közlekedtek az összefüggő, kiépített közúthálózaton. Amíg a középkor folyamán az utak minősége hazánkban az európai átlagos viszonyoknak volt megfelelő, addig az újkorban, különösen a XVIII. és XIX. században a hazai utak minősége jelentősen elmaradt a fejlettebb országok útjaiéhoz képest. Ez elsősorban a Nagyalföldnek a török megszállás alatt elnéptelenedett területein volt jól érzékelhető, ahol a kötött anyagú talajon kő- és kavicsanyag hiányában az őszi és tavaszi esős és olvadási időszakokban az utak nagy része járhatatlan volt. A Dunántúlon, a Felvidéken és Erdélyben a helyzet lényegesen kedvezőbb volt. A kielégítő közúthálózat hazai kialakításának nagy akadálya volt a szervezetlenség és a szakszerű irányítás hiánya. Az útépítés és fenntartás lényegében a jobbágyok közmunkáján alapult, a megyék irányítása alatt. Az első átgondolt, tervszerű javaslatot a hazai úthálózat kiépítésére Széchenyi István tette közzé 1848-ban. A megvalósítandó hálózat az 1.1 ábrán látható. Ebben az időben már egész Európában rohamosan terjedtek a szállítási teljesítményt és sebességet ugrásszerűen megnövelő vasútvonalak, amelyeknek gőzmozdonyokkal vontatott vonataival az akkori lófogatú közúti közlekedés nem versenyezhetett. Ezért állította Széchenyi javaslata középpontjába elsősorban a vasútvonalak építését. Az úthálózatot elsősorban a vasúti hálózat kiegészítésére és helyi igények kielégítésére tartotta alkalmasnak. Mintegy 6000 km hosszú úthálózat kialakítását javasolta, ebből akkoriban kb km volt készen, 4000 km új út építése vált tehát szükségessé. Az közötti időszak a közúti szervezet kialakulásának és megszilárdulásának korszaka. Budán megalakult a központi építési igazgatóság, állami mérnökök vezetése alatt, valamint megszervezték a kerületi és megyei építészeti hivatalokat. A megyei úthálózattól különválasztva kezelték a legfontosabb akkor 890 mérföldes állami közutakat. Az utakra útmestereket és útkaparókat alkalmaztak. Ekkortól kezdődött az úthálózat rendszeres fenntartása és fejlesztése, amely 1867 (Kiegyezés) után felélénkült. Az időszak végére már km út épült ki, és erre az időszakra esett az első országos forgalomszámlálás is (1867), amely az egyik legelső volt Európában. Ebben az időszakban a városok úthálózata tovább fejlődött. Az közötti 30 éves időszak nagy jelentőségű: ez a nagyobb arányú alföldi útépítések, a makadámburkolatú úthálózat kialakulásának kora ( km új makadámút épült!) ben adták ki a közúti törvényt. Az időszak végén az ország úthálózata már kb. 70%-ban minden időben jól járható makadámburkolattal kiépített. Erre az időszakra esik az első gépjárművek megjelenése (Budapesten már 1895-ben). Ezek eleinte inkább sporteszköznek számítottak, később azonban hasznosabb és komolyabb feladatokat is képesek voltak ellátni (postaszolgálat, személyszállítás), különösen az I. világháború idején. Az közötti időszakra a gépjárművek elterjedése és a közúti közlekedés fontosságának a fokozódása a jellemző. A 30-as években már hazánkban is kialakul a vasút és a közút versenye a jól fizető áruk szállításáért, terjed a személyautó-közlekedés is. Mivel a gépjárműközlekedésre 6

7 a poros makadám-burkolatú utak kevésbé alkalmasak, napirendre került a makadámburkolatú úthálózat modernizálása, pormentes burkolattal való ellátása, vonalvezetésük megjavítása. A 20-as években kezdődnek meg az aszfaltburkolat-építések, majd a 30-as években a betonburkolatú utak építései. Ebben az időszakban kb km pormentes burkolatú utat, és kb km makadámburkolatú utat építettek ki, így az időszak végén az összesen kb km állami úthálózatból: Pormentes burkolatú: Makadámburkolatú: Kiépítetlen földút: ~ 11 % (3 000 km) ~ 78 % ( km) ~ 11 % (3 000 km) A II. világháborúig tartó időszakban megemlítendők a következő fontosabb események: a 4. országos forgalomszámlálás (1935); az első korszerű, a gépjármű-közlekedés igényeit kielégítő hivatalos úttervezési irányelvek megjelenése (1938); végül az első hazai, kizárólag gépjárműforgalom számára épített, keresztezésmentesen kialakított gyorsforgalmú 2 nyomú autóút a Ferihegyi repülőtérre (1941). A következő, közötti időszakot a háborúban rendkívül leromlott úthálózat és hídjai ezreinek helyreállítása jellemezte. A közúti forgalomban jelentősen megnövekedett a nehézjárművek (autóbuszok és tehergépkocsik) száma: 1958-ra elérte a db-ot (1938-ban ezek száma mindössze 5000 volt!). A személygépkocsik száma 1958-ban (17 900) viszont ezerrel kevesebb, mint 1938-ban (18 900). Az újabb szakasz 1958-tól számítható: ez a közúti forgalom ugrásszerű, rohamos fejlődésének kezdete, az útkorszerűsítési munkák nagyobb arányú kibontakozásának az időszaka. Évi km útkorszerűsítés készült. Néhány fontosabb útszakaszunkon elsősorban a 7 sz. balatoni úton a forgalom nagysága a nyári időszakban már elérte a kétsávos út teljesítőképességét, ezért meg kellett kezdeni egy új gyorsforgalmú út, egy 2x2 sávos új autópálya egyik felének építését. Egy másik gyorsforgalmú, csak gépjárművek számára épített hosszabb autóút Tatabánya-Budapest között pár évvel előbb készült el, s a két új gyorsforgalmú út összefogása és Budapestre való közös bevezetésére megépült az első magyar 2x2 sávos, középső elválasztó sávval rendelkező autópálya első szakasza is, amelyet 1965-ben adtak át a forgalomnak. A rendszerváltás után a közúti forgalom ugrásszerűen fejlődött. Elkerülő szakaszok és gyorsforgalmú utak épültek, előtérbe került a városközpontok tehermentesítése, forgalomcsillapítása. A FORGALOM A forgalommal való tudatos, mélyreható foglalkozás az 1900-as években kezdődött, amikor az adatgyűjtésen túlmenően már elemző vizsgálatokat is végeztek az Egyesült Államokban és Európában. A fejlődés további állomásai: 1914-ben működött először elektromos jelzőlámpa, az 1920-as években pedig már összehangolt jelzőlámpák is működtek ben forgalomáramlási vizsgálatokat végeztek, baleseti ponttérképet vezettek. Az 1920-as évektől rendszeres forgalomszámlálások kezdődtek: Angliában 1922-től, Németországban, Ausztriában 1924-től, Magyarországon 1927-től. Hazánkban 1921-ben állami, 1924-ben városi szolgálatban alkalmaztak forgalmi mérnököt. 7

8 A MAGYAR KÖZÚTHÁLÓZAT FORGALMI STATISZTIKÁJA ÉS NEMZETKÖZI MEGÍTÉLÉSE Az országos közúthálózat megítélése szempontjából számba veendő műszaki tényezők: a pályaszélesség, az útburkolatok anyaga és megfelelősége, a hidak száma és teherbírása, a hídszerkezet szélessége. A jellemzők értékeléséből levonható következtetések: Az úthálózat mintegy km-es hosszúságán elégtelen az útpályaszerkezetek teherbírása és körülbelül ugyanekkora szakaszon, de nem összeesően keskenyebb a burkolat a kívánatosnál. Az 1794 db vasúti kereszteződésből a főhálózaton 283 db szintbeli. Az összes átjárót tekintve mintegy 400 db-nál alakul ki rendszeresen torlódásos várakozás. A közúthálózat hídállományát a teherbírás szempontjából vizsgálva 227 db nem felel meg, ebből a főhálózatra 67 db esik. A szélesség vagy/és a teherbírás szempontjából nem megfelelő hidak összes száma 1613 db. Ebből a 358 db esik a főhálózatokra. A főúthálózat mintegy 1500 kilométere halad belterületen, ez egyfelől nem megfelelő szolgáltatási szintet jelent, másfelől pedig indokolatlan környezeti terhelést és fokozott baleseti veszélyeztetést idéz elő. A közúti forgalom A forgalomnagyságokat az útszakaszok kapacitásértékeivel összevetve megállapíthatjuk, hogy a főúthálózat mintegy 1200 km-én nem kielégítő az útszakaszok kapacitása. A forgalom legsúlyosabb velejárójának, a bekövetkezett balesetek és az áldozatok számának változása a forgalom minőségének talán legfontosabb tükre. A közúthálózat és a közúti forgalom minőségének, biztonságának nemzetközi és elsősorban európai összehasonlításnál legtöbbet használt adatok a vizsgált hálózatoknak az adott területhez (ország, megye, stb.) és annak népességéhez viszonyított sűrűsége, valamint az előfordult balesetek leginkább a halálos sérültek száma. EURÓPAI KÖZLEKEDÉSI HÁLÓZATOK Az Európai Unió közlekedéspolitikájának alappillére egy társadalmi-gazdasági és környezetvédelmi szempontból egyaránt fenntartható közlekedési rendszer kialakítása. Ehhez az alábbi tényezők között kell megteremteni az egyensúlyt: gazdasági és társadalmi igények közlekedés fejlesztése fenntartási és üzemeltetési tevékenység rendelkezésre álló források megosztása 1997-ben határozták meg az ún. Helsinki-folyosókat. Ezek a folyosók egy transz-európai közlekedési hálózatot képeznek, fő céljuk észak-déli irányban az Északi-tenger és a Földközitenger, kelet-nyugati irányban pedig a bővítés előtti EU és a szovjet utódállamok közötti megfelelő kapcsolat megteremtése volt. Magyarország e transz-európai folyosók találkozásában fekszik, a 18 közül 6 keresztülhalad hazánkon. A TINA-hálózat a transzeurópai hálózat kiegészítése, az EU bővítése miatt vált szükségessé. Az itt meghatározott hálózati elemek gerinchálózatra és kiegészítő elemekre osztható, a hálózati elemek mellett a forgalomszabályozó rendszereket is tartalmazza. 8

9 A statisztikai régiók fejlettsége és a közlekedési rendszer között szoros összefüggés van. Egy magas színvonalú közlekedési hálózatnak térségfejlesztő hatása van, javítja a környezeti- és az életviszonyokat. A régió külső- és belső kapcsolatrendszerének fejlesztése a gazdaságikereskedelmi folyamatokba való bekapcsolódást, az eurórégiós kapcsolatok fejlesztését és a határmenti összeköttetések visszaállítását jelenti. Ez utóbbi hazánk számára igen fontos az elszakított területekkel való kapcsolatok helyreállításához. A MAGYAR KÖZÚTHÁLÓZAT TERVEZETT FEJLESZTÉSEI A magyar közúthálózat fejlesztésének egyik legfontosabb eleme a gyorsforgalmú úthálózat kiépítésének folytatása. A közúthálózat szerkezeti átalakítást is igényel, a kialakult sugaras hálózatot új elemek megépítésével át kell alakítani gyűrűs-sugaras hálózattá. Cél még a közlekedési ágak közötti munkamegosztás javítása, a határmenti kapcsolatok visszaállítása, valamint a környezet és a termőföld védelme. A tervezett fejlesztések eredményeként a főváros mentesítődik az átmenő forgalomtól, a megyei jogú városok és a határátkelőhelyek gyorsforgalmú utakon elérhetőek lesznek, megépülnek az új gyűrűirányú kapcsolatok, megtörténik a dél-alföldi régió feltárása. IRODALOM dr. Fi István: Forgalomtechnika, tervezés, menedzsment dr. Fi István: és környezetük tervezése 9

10 2. ELŐADÁS Az előadás tematikája: Alapfogalmak A látótávolság Gépjárművek mozgása íves pályán Az ívbe forduló gépjármű pályája ALAPFOGALMAK Közúti ellenállások Amikor egy jármű egyenes vonalú, állandó sebességű mozgást végez, akkor a V vonóerő egyenlő nagyságú az E ellenállással. Ha V > E, akkor a jármű gyorsul, ha viszont V < E, akkor lassul. Az E ellenállás az alábbi képletből számíthó: E = E g + E e + E l [N]. A képletben szereplő ellenállások rendre: E g a gördülési ellenállás, amely az aszfalt és a kerék alakváltozása miatt lép fel. Számítása: E g = µ Q [N], ahol: Q a jármű súlya [kn] µ a gördülési ellenállási tényező [N/kN, ] (µ néhány értéke: aszfaltbeton: földút: kőburkolat: 15 25) Aszfalt és kerék kapcsolata E e az emelkedő okozta ellenállás E e e 100 e 100 [ kn] [ kn] [ N] tg = Q = 1000 Q = 10 e Q [ N] = Q α Az emelkedő okozta ellenállás 10

11 E l a légellenállás. Számítása: E l = c F v 2 [N], ahol: c a légellenállási tényező (például c busz = 3 ; c szgk = 1,5 3,5 ; c tgk = 5,0 6,0 ); F a jármű homlokfelülete m 2 -ben (például F busz = 4 7 m 2 ; F szgk = 2 3 m 2 ; F tgk = 3 6 m 2 ); v a jármű sebessége km/h-ban (v o szélsebesség esetén ellenszélben v+v o, hátszélben v v o sebességgel számolunk). Összegezve: E = µ Q + 10eQ + cfv 2 = Q (µ + 10e) + cfv 2 [N] E emelkedőn = Q (µ + 10e) + cfv 2 E lejtőn = Q (µ - 10e) + cfv 2 Közúti ellenállások összegzése A vonóerő A vonóerő a sebességváltó aktuális állásától függ. A következő oldalon egy közepes tehergépkocsi V=f(v) vonóerő görbéit tüntettük fel. (A római számok a sebességváltó állásait jelentik. A szaggatott vonal az elméleti vonóerő-görbe.) Üzemanyag-fogyasztás Az üzemanyag fogyasztás a sebességváltó állásától és a sebességtől függ. A következő ábrán az üzemanyag-fogyasztás alakulása látható a v [km/h] sebesség függvényében. 11

12 Egy közepes tehergépkocsi vonóerő-görbéi Az üzemanyag-fogyasztás alakulása a sebesség függvényében 12

13 Lassulási és gyorsulási diagramok, alkalmazásuk Az alábbi ábrán egy tehergépkocsi gyorsulási-lassulási görbéi láthatók. A diagramok használata: Tipikus gyorsulási-lassulási diagram 1. A tehergépkocsi v 1 [km/h] sebességgel közlekedik egy e 1 (%)-os emelkedőhöz. Mekkora l 1 [m] úthosszon fog a sebessége v 2 [km/h]- ra csökkenni (a szerkesztéshez az e 1 lassulási görbét használjuk)? Az e 1 lassulási görbe 2. A tehergépkocsi v 3 [km/h]-val halad az e 2 (%)-os emelkedőn. Ezután enyhébb, e 3 (%)-os emelkedő következik. Mekkora l 2 (m) távolságon gyorsul fel a tehergépkocsi v 3 -ról v 4 -re (a szerkesztéshez ezúttal az e 3 gyorsulási görbét használjuk)? Az e 3 gyorsulási görbe 13

14 Az eljárást leggyakrabban kapaszkodósávok tervezésénél veszik igénybe, ekkor az alábbi pontos diagramot használják. Mértékadó fajlagos teljesítményű (90 kg/le) tehergépjármű gyorsítási-lassítási görbéi Jellegzetes sebességi alapfogalmak átlagos sebesség ( v ): az összes jármű sebességének számtani közepe; tervezési sebesség (v t ): kis forgalom mellett az úton mindenhol (egyenesben és ívben, valamint nedves burkolaton is) biztonságosan kifejthető; legnagyobb aktív menetsebesség (v a,max ): forgalom nincs, hosszabb útszakaszon siető személygépkocsi még nedves burkolaton is kifejtheti. Külterületi közutak esetén használatos fogalom; aktív menetsebesség (v a ): mint v a,max, de az úton forgalom is van. Szintén külterületi közutak estén használatos fogalom; megengedett sebesség (v m ): a KRESZben, illetve jelzőtáblával előírt sebesség; (ajánlott sebesség: külföldön ezt fehér táblán fekete számmal jelölik, Magyarországon nem alkalmazható). pillanatnyi kihasznált sebesség (v p ): egy rövid útszakaszon mért sebességeloszlási görbe 85%-os gyakorisági értékéhez tartozó sebesség. Ezt a sebességet a járművek 85 %-a nem lépi túl. Pillanatnyi kihasznált sebesség 14

15 A LÁTÓTÁVOLSÁG Megállási látótávolság (U): ezen a hosszon tud egy gépkocsi megállni az akadály előtt. Számítása (az ábra alapján): U = U + U, ahol: U a cselekvési úthossz: a reakcióidő alatt (t R = 2 s) megtett út. v U = tr = 0, 28 v tr 3,6 [m] (v/3,6 a km/h-ról m/s-ra történő átszámítás miatt szerepel.) A megállási látótávolság U a műszaki fékút: a jármű Mv 2 /2 kinetikai energiáját a Q f 1 fékezési erő az U úthosszon felemészti: 2 2 Ms Q v 2 e = = 0,0039 Qv = ( Qf1 ± Q ) U" g 3,6 100 (v/3,6 ismét a m/s-ra történő átszámítás miatt) Ebből: 2 v U" = 0,0039 [m], e f1 ± 100 ahol f 1 a hosszirányú csúszósurlódási tényező (jellemző értékei: száraz burkolat, óvatos fekvés: 0,6 0,8 nedves burkolat, erős fekvés: 0,3 0,35 nedves burkolat, óvatos fekvés: 0,25 0,33 jeges út: 0,1 0,15) e az előjeles emelkedés értéke (esés: -, emelkedés: +) Összefüggés az f 1 és a b fékezési lassulás között: Q M b = b = Q f 1, ebből b 10 f 1 g A műszaki fékút meghatározása a fékezési lassulásból: Ms 2 2 = 2 Mv 2 3,6 2 = M b U"; U" = 2 v 26 b 15

16 A megállási látótávolság tehát: U = 0,28 v t R + 0,0039 f 1 2 v e ± 100 Előzési látótávolság: U e [m], az az előzéshez szükséges úthossz, amelyet a gépjármű vezetőjének az előzés biztonságos végrehajtásához be kell látnia. Az előzés folyamata Az előzés végrehajtásához biztonságosan kb. t=11 s szükséges, amely időhöz a szemből érkező jármű azonos idejét még hozzá kell adni (hiszen a manőver alatt az egyre közelebb kerül az előzés színteréhez). Így a vezetőnek összesen 22 s alatt megteendő útnyira kell előrelátnia. A GÉPJÁRMŰVEK MOZGÁSA ÍVES PÁLYÁN Az ábrán túlemelt (azaz egyoldali esésű) pályájú ívben haladó gépjárműre ható erők láthatók. A felírható egyensúlyi egyenlet: P = M 2 s R = 2 Q v 2 g 3,6 R 2 Q v =, 127 R Ívben haladó gépjárműre ható erők ahol: M a jármű tömege (kg); Q a súlyerő (kn); g a nehézségi gyorsulás (m/s 2 ); s ill. v a sebesség (m/s ill. km/h); R a pálya ívének sugara. A körívben haladó gépjármű biztonságát az oldalirányú kicsúszás veszélyezteti. Az útpálya síkjára ill. arra merőlegesen felírt vetületek alapján fejezhető ki a kicsúszási határegyensúly: 16

17 P cosα = f 2 Q cosα + f 2 P sinα + Q sinα ahol f 2 a keresztirányú csúszósurlódási tényező. Értéke 0,05 és 0,15 között változik, átlagosan 0,1-el számolunk. Az f 2 P sinα értéket elhanyagolva, osztva cos α-val, bevezetve a tg α jelölést és az előbb ismertetett P értékét, Q-val egyszerűsítve a 2 v 127R q = f 2 + összefüggést kapjuk. 100 Ebből a megengedett határsebesség q v max = 127R( f 2 + ) [km/h], 100 a megengedett legkisebb körívsugár pedig R min 2 v = [m] q 127 f Az összefüggés az f csúszósurlódási tényező és komponensei között az ábrán látható: A csúszósúrlódási tényező és komponenseinek összefüggése 2 f = f 1 + f Ívben tehát azért veszélyes fékezni, mert a fékezés során nagy f 1 -et (pályairányú komponens) használunk fel, így f 2 -re (a pályára merőleges komponens) esetleg kevés marad, aminek következtében bár megérzéseinknek és beidegződéseinknek ez ellentmond nő a kicsúszási veszély

18 AZ ÍVBE FORDULÓ GÉPJÁRMŰ PÁLYÁJA Ha a gépkocsi egyenletes sebességgel halad és a kormányt egyenletes szögsebességgel forgatjuk el, akkor a gépjármű pályája a klotoid átmeneti ív. Az ábrán a klotoid helyszínrajza és görbületi ábrája látható. A görbületi ábrán látható két hasonló háromszögből felírható a klotoid természetes egyenlete: 1 l = r ; r l = R L (állandó), L 1 R ahol: L az átmeneti ív hossza [m]; R a körív sugara [m]; r a tetszőleges P ponthoz tartozó sugár a klotoidon [m]; l a klotoid elejétől a P pontig a távolság [m]; A klotoid P = R L [m] a klotoid paramétere. Matematikailag ez a paraméter jellemzi egyértelműen a klotoidot. A főbb adatok az ábrán láthatók. Az értékek kiszámítva az Ívkitűző Zsebkönyvben találhatók. R = x o = 2 L 24 R L 2 R y o = 2 L = p R X = L 2 Y = 4 R A klotoidhoz tartozó egyes kitűzési adatok 18

19 A legrövidebb klotoid hosszának meghatározása dinamikai alapon A túlemelés által ki nem egyenlített oldalgyorsulás változásának a klotoid teljes hosszában egyenletesnek és egy előírt értéknél kisebbnek kell lennie. A ki nem egyenlített oldalgyorsulás a gépjárműre ható erők alapján (vetületi egyenlet a pálya síkjára): M a cosα = P cosα - Q sinα Osztva cosα-val, behelyettesítve az M = Q/g, a tgα = q/100 és az ívben P-re levezetett értéket, kapjuk: 2 Q Qv q a = Q g 127R 100 Ebből Q-val osztva adódik, hogy 2 2 g v g q v q a = = [m/s 2 ]. 127R R 10,2 Az oldalgyorsulás időbeli változásának sebessége kötött érték, nevezetesen a k = = 0,4 m/s 3. t Néhány jellemző oldalgyorsulási érték: az oldalgyorsulás nem észrevehető 1,5 1,8 m/s 2 körüli értékig, 2 2,5 m/s 2 normálisnak hat. 3 m/s 2 észrevehető, 3,3-3,8 m/s 2 erős, mondhatni kissé kényelmetlen (a jármű és az utasok már dőlnek ), 4 5 m/s 2 pedig az eltűrhető határ, ezt elérve egy átlagos gépjármű kisodródik. Ebből: t = a k 2 v = 13 R k q 10,2 k A klotoid teljes hosszában az oldalgyorsulás változása egyenletes kell, hogy legyen 3 v v q v L = t s = t =, 3,6 3,6 13 R k 3,6 10,2 k így L 3 v q v = 46,8 R k 37 k min. (A második tagot a biztonság javára elhanyagoljuk.) Az alkalmazható legkisebb paraméter így: P = R min L min IRODALOM dr. Fi István: Forgalomtechnika, tervezés, menedzsment dr. Fi István: és környezetük tervezése 19

20 3. ELŐADÁS Az előadás tematikája: A tervezési folyamat alapelvei Közösségi részvétel A tervezési folyamat lépései A tervezési lépcsők Magyarországon Funkcionális tervezés Tervezési osztályok Magyarországon A TERVEZÉSI FOLYAMAT ALAPELVEI Fontos dolog, hogy tudjuk, mi különbözteti meg a jó tervet a rossz tervtől. A jó terv: kielégíti a biztonsági és mobilitási igényeket megőrzi és védi a közlekedési létesítmény által érintett környezeti és kulturális értékeket A rossz terv: az út nincs összhangban a környezetével fontos természeti és emberi forrásokra hat Minden terv egyedi, minden egyes terv esetében más a terület jellege és elemei, mások a társadalmi értékek, az úthasználók igényei, továbbá a feladatok és lehetőségek. A feladat az egyensúly megtalálása a fejlesztési igények, valamint a körülvevő természeti és emberi környezet biztonságos integrálása között. Az úttervezésnél figyelembe veendő tényezők: biztonság tartósság gazdaságos fenntartás épített és természetes környezet környezeti, esztétikai, történelmi, társadalmi hatások más közlekedési módok elérhetősége Egy kiegyensúlyozott terv készítéséhez rugalmasság szükséges, hogy kezelni lehessen az egyedi igényeket. Ez a rugalmasság megtalálható a szabványok adta lehetőségek keretei között. Ha ez nem elegendő ahhoz, hogy elkerüljük a jelentős környezeti következményeket, akkor kérhető szabvány alóli felmentés. A rugalmassághoz tartozik még a korábbi tervezési döntések felülbírálásának lehetősége, ha a szükség úgy hozza. Bizonyos szakaszok mentén az alkalmazott tervezési sebesség csökkentésével teremthetjük meg a szükséges rugalmasságot. Az út meglévő vonalvezetésének és keresztszelvényének megtartása is rugalmasságot igényel. A tervezési sajátosságok és változtatásoknak a biztonságra és a forgalomlebonyolódásra kifejtett hatását mindig vizsgálni kell! 20

21 Egy jó terv készítéséhez a tervezés során elérendő célokat kell először megfogalmazni. Az egyértelműen megfogalmazott célok segítenek a megoldandó problémák azonosításában útmutatást adnak a megfelelő megoldás kiválasztásához korlátként szerepelnek az elkerülendő megoldásoknál alapot biztosítanak a változatok kiértékeléséhez lehetővé teszik a végrehajtási folyamat felügyeletét A lényeges célok általában az alábbi szempontok körébe tartoznak gazdasági hatékonyság a környezet védelme élhető utcák és környékek biztonság egyenlőség és társadalmi befogadás hozzájárulás a gazdasági növekedéshez korosztályok közötti egyenlőség A célok meghatározása után a következő lépés a problémák, konfliktusok feltárása. Ez a legmegfelelőbb alap a lehetséges megoldások meghatározására. A problémákat, igényeket többféleképpen lehet meghatározni, feltárni: tanácskozás, megbeszélés az érintettekkel tárgyilagos elemzés megfigyelés A problémák feltárásának a lényege, hogy mindig a probléma okait keressük, mert csak azok ismeretében lehet megfelelő megoldást adni. A problémák feltárása után új utak tervezése esetében igyekszünk olyan folyosókat keresni, amelyek viszonylag konfliktusmentesek. A szóba jöhető változatok lehetnek a viszonylag konfliktusmentes folyosón belül a viszonylag konfliktusmentes folyosón kívül, de környezetvédelmi szempontokból még megfelelnek olyanok, amelyek a káros hatásokat kiegyenlíti A lehetséges változatok kidolgozása után következik a változatok értékelése. Az értékelést mindig a tervezés kezdeténél megfogalmazott célok alapján kell elvégezni. A jó értékelés tükrözi a célokat és a problémákat, kiterjed minden egyes célra és problémára. Az értékelés elvégezhetőségéhez a megfogalmazott célokhoz mutatókat, indikátorokat kell hozzárendelni, melyek mérhetővé teszik a cél teljesülését. Példa: a célok között szerepel, hogy a tervezett létesítménynek gazdaságosnak kell lennie. Az ezt mérő mutató lehet többek között például az építési költség és/vagy a közlekedési költség. A különböző mutatókból hatáscsoportokat kell létrehozni, amely hatáscsoportok segítségével az egyes változatok egyenlősége értékelhetővé válik. Az értékelés által lehetővé válik az egyes problémák súlyának becslése, valamit a lehetséges műszaki megoldások összehasonlítása. A jól elvégzett értékelés alapján tökéletesíteni lehet az alkalmazott műszaki megoldásokat, valamint tárgyilagosan tudunk választani a különböző változatok között. Elemezni tudjuk a változatok előnyeit, hátrányait, a köztük lévő különbségeket, és értékelési sorrendet állíthatunk fel, ami a javaslat alapja lesz. 21

22 Az értékelés lehetővé teszi a legjobb stratégiai eszközök kiválasztását, elemezhetjük vele a stratégiai eszközök együttes alkalmazásának lehetőségét, valamint értékelhetjük az adott változat működését. KÖZÖSSÉGI RÉSZVÉTEL A közösségi részvétel szerepe a tervezésben, hogy az érintetteket bevonjuk a tervezési folyamatba. A közösségi részvételnek különböző szintjei vannak: információ biztosítása tanácskozás, egyeztetés közös döntés közös cselekvés független, érintett csoportok támogatása A közösségi részvétel segíthet: a célok meghatározásában a problémák megítélésében a lehetséges megoldások megtalálásában a változatok kiértékelésében a kívánatos stratégia kiválasztásában a megvalósításban A közösségi részvételnek azonban határai is vannak: a részvétellel befolyásolható döntési teret egyértelműen meg kell határozni, még a résztvevők bevonása előtt. Az egyeztetés sem mindig megfelelő, gyakran megállapodás nélkül kell meghozni a döntéseket. A közösségi részvételben általában az alábbi csoportok érintettek: regionális partnerek helyi hatóságok közlekedési vállalatok gazdasági résztvevők úthasználók törvényes testületek lakosok A TERVEZÉSI FOLYAMAT LÉPÉSEI Tervezési lépcsők Stratégiai tervezés (Planning) Megvalósíthatóság vizsgálata (Project development) Részletes tervezés (Final design) Kisajátítás (Right-of-way) Építés (Construction) Bár a tervezési lépcsők elkülönülnek, van köztük átfedés. A részletes tervezés csak a folyamat közepén jelenik meg! 22

23 A stratégiai tervezés célja az igények és a problémák kezdeti meghatározása. A stratégiai tervezés fő feladata a közösség bevonása és bemenő adatok biztosítása a tervezéshez. A stratégiai tervezés során meghozott döntések befolyásolják és korlátozzák a későbbi lépések tervezési lehetőségeit. A stratégiai tervezés három szinten zajlik: állami, regionális és helyi. A megvalósíthatóság vizsgálata során tovább finomítjuk az igényeket és a célokat. Leírjuk a beruházás helyszínét és főbb tervezési jellemzőit. Cél a környezeti hatások folyamatos elkerülése, minimalizálása, enyhítése. A megvalósíthatósági tanulmánnyal párhuzamosan környezeti hatásvizsgálat is készítendő, melynek szintje nagymértékben változik, a beruházás léptékétől és hatásától függően. A megvalósíthatóság vizsgálata során változatokat kell kidolgozni, mely különböző megoldásokat adnak ugyanarra a tervezési feladatra. A változatok között szerepelnie kell az ún. nulla változatnak is (amikor marad a jelenlegi kialakítás), valamint a forgalomszabályozó rendszerek telepítését is. A változatok kiértékelése során vizsgálni kell a környezetre kifejtett hatásukat, és ahol szükséges, a megfelelő enyhítő intézkedéseket is ki kell dolgozni. A közösségi részvétel szerepe igen fontos ennél a tervezési lépcsőnél. A tervezés során meg kell határozni az érintettek körét, és számukra a részvételi lehetőséget biztosítani kell. Jelentősebb beruházásoknál társadalmi hatástanulmány készítése is szükséges lehet. A részletes tervezés során készül el a teljes tervdokumentáció, méret- és mennyiségszámítással. A tervezési paraméterek a korábbi megvalósíthatósági vizsgálatok eredményeként állnak rendelkezésre, a tervezést és a műszaki megoldásokat a korábbi elkötelezettségek alapján kell kidolgozni. Az eredeti koncepcióban azonban kisebb változtatások elvégezhetőek, ha az eredmény egy jobb terv, a fenti definíciónak megfelelően. A tervezési döntésekbe ennél a lépcsőnél is igen fontos az érintettek bevonása. Jó terv készítéséhez egy alapkoncepcióra van szükség. A tervezési koncepció megadja a főbb kereteket és segít egy adott irányba való haladásban. Minden elemnek az általános koncepció részének kell lennie: Sávok száma és szélessége, fizikai elválasztás szélessége és típusa, padka Elválasztó elemek Felüljárók/hidak Vonalvezetés és a tájkép kapcsolata, stb. Az elemek egységesítésére több tervezési területet egybefogó tervezői csapat szükséges. Az alapkoncepció egyik fontos tényezője a tervezési lépték. A járművezetők más léptékben érzékelik a világot, mint a gyalogosok, így az út funkcióját, környezethez illeszkedését a tervezési lépték befolyásolja a legnagyobb mértékben. Az út léptékére az érzékelt szélességnek van a legnagyobb hatása, minél szélesebb az érzékelt út, annál gyorsabban haladnak a járművek. A tervezési megoldások csökkenthetik az út érzékelt szélességét, így az érzékelt léptékét is: vízszintes és magassági vonalvezetés, keresztszelvényi elemek, egyéb elemek, mint a növényzet, épületek, parkolás, vagy akár zajfogó falak A megfelelő tervezési megoldások megválasztásával alakítható ki a környezetével összhangban lévő út. A tervezési részletek kezelése (esztétikai megjelenés, társadalmi értékekkel való összeegyeztethetőség) nagyon fontos, a tervezési folyamat lényeges része. 23

24 A kivitelezési munkák megkezdésének első lépése a tervdokumentációk elkészítése és az ingatlanok kisajátítása. Ezután következik az ajánlatkérő csomagok összeállítása és a vállalkozó kiválasztása, majd az építés megkezdése. A folyamat során a tervek kisebb módosítása szükséges lehet. Az építés befejeztével megkezdődik a létesítmény üzemeltetése és fenntartása. Az út jellege, léptéke megváltoztatható a nem megfelelő fenntartási tevékenységgel, ezért egyedi tervezői megoldások esetében olyan fenntartási és üzemeltetési eljárások dolgozandóak ki, amelyek ezeket a különleges igényeket figyelembe veszik. Összefoglalásképpen megállapíthatjuk, hogy egy sikeres úttervezési folyamat az alábbi elemeket tartalmazza: folyamatos közösségi részvétel a folyamat elejétől kezdve látványtervek alkalmazása a közösség tájékoztatására több területet lefedő tervezői csapat a folyamat elejétől kezdve rugalmas és kreatív tervezési megoldások A TERVEZÉSI LÉPCSŐK MAGYARORSZÁGON A települések rendezési terve határozza meg a földhasználatot és a főbb közlekedési stratégiákat. A megvalósíthatósági tanulmány célja egy adott tervezési feladatra több megfelelő változat kidolgozása, valamint azok értékelése és összehasonlítása. Ide csatlakozik a környezeti hatástanulmány, itt készül el a javaslat az alkalmazandó műszaki megoldásokra, és ez a lépcső foglalkozik a gazdasági elemzésekkel is. Az engedélyezési terv a részletes műszaki megoldásokat adja meg, technológiai részletek nélkül. Célja, hogy az engedélyező hatóság el tudja dönteni az alkalmazott megoldások megfelelőségét. Az ajánlati terv a műszaki megoldások mellett részletes mennyiségszámítást is tartalmaz. Célja a potenciális kivitelezők tájékoztatása az elvégzendő munkákról, hogy ajánlatukat megtehessék. Az építési terv tartalmazza a műszaki megoldások technológiai részleteit, valamint a megvalósítás térbeli és időbeli összehangolását bemutató terveket (pl. ideiglenes forgalomszabályozás). Kisebb létesítmények esetében összevont engedélyezési-építési tervek is készülhetnek, ahol a két tervezési lépcső nem válik el. A megvalósulási tervek a megépült létesítmény adatait tartalmazzák, az eredeti építési tervektől való eltérésekkel együtt. Ez az üzemeltetési-fenntartási tevékenység számára fontos. FUNKCIONÁLIS TERVEZÉS A közúti létesítményeknek két fő célja van: Ingatlanok megközelítése az utazás elején és végén Különböző szintű utazási mobilitás biztosítása útközben. 24

25 Az ingatlankiszolgálás és utazási mobilitás közötti alapösszefüggés az alábbiakban határozható meg az útkategóriák szerint: Főutak o magas szintű mobilitás o alacsony szintű ingatlankiszolgálás Helyi utak o alacsony szintű mobilitás o magas szintű ingatlankiszolgálás Gyűjtőutak o egyensúly a mobilitás és az ingatlankiszolgálás között A tervezési folyamat első lépése az út funkciójának meghatározása. A funkció alapján történik a tervezési sebesség és a geometriai paraméterek megválasztása. A funkcionális tervezés egyesíti a tervezési folyamatokat. A funkcionális tervezés nem meghatározható tudomány, a tervezési döntésekben a tapasztalatokon alapuló mérnöki megítélésnek kell szerepet játszania. A forgalmi minták és az út funkciójának időbeli változása miatt a funkcionális besorolás rendszeresen felülvizsgálandó. Ha a területfejlesztések miatt az út környezetében a területhasználat megváltozik, az út funkciója is megváltozik. Kétféleképpen intézkedhetünk ilyen esetekben: a területhasználat-változásának helyszínét és módját ellenőrizzük, irányítjuk az út meglévő funkcionális besorolását a változásoknak megfelelően megváltoztatjuk TERVEZÉSI OSZTÁLYOK MAGYARORSZÁGON A tervezési osztályok az úthálózati szempontok és hierarchia leképezései, egyfajta funkcionális besorolás. Az osztályokon belül a környezeti körülmények biztosítják a tervezéshez szükséges rugalmasságot. A tervezési osztályba sorolással a tervezési sebesség, valamint a főbb műszaki paraméterek kiválasztása is megtörténik, azaz biztosítjuk, hogy az út a funkciójának megfelelő jellemzőkkel épüljön meg. Külterületi tervezési osztályok: Gyorsforgalmi utak o K.I.: autópályák o K.II.: autóutak Főutak o K.III.: I. rendű főutak o K.IV.: II. rendű főutak Mellékutak o K.V. K.VIII.: Összekötő utak, bekötőutak, egyéb mellékutak o K.IX.: Kerékpárutak o K.X.: Gyalogutak Környezeti körülmények külterületen: A: síkvidék, természeti vagy épített környezeti korlátozások nélkül B: dombvidék vagy síkvidék és korlátozások, C: hegyvidék vagy dombvidék, korlátozások 25

26 Belterületi tervezési osztályok: Gyorsforgalmi utak o B.I.: autópályák o B.II.: autóutak Főutak o B.III.: I. rendű főutak o B.IV.: II. rendű főutak Mellékutak o B.V. B.VI.: Gyűjtőutak, kiszolgáló utak o B.IX.: Kerékpárutak o B.X.: Gyalogutak Környezeti körülmények belterületen: A: lazán beépített terület, nem érzékeny környezet B: lazán beépített terület, érzékeny környezet C: sűrűn beépített terület, nem érzékeny környezet D: sűrűn beépített terület, érzékeny környezet IRODALOM dr. Fi István: Forgalomtechnika, tervezés, menedzsment dr. Fi István: és környezetük tervezése 26

27 4. ELŐADÁS Az előadás tematikája: A vonalvezetés tervezése o vízszintes vonalvezetés o magassági vonalvezetés o térbeli vonalvezetés Keresztszelvényi kialakítás Túlemelés átmenet kialakítása A VONALVEZETÉS TERVEZÉSE Az út vonalvezetésének olyannak kell lennie, hogy dinamikai szempontból biztonságos, az építési és a közlekedési költségek szempontjából gazdaságos, a vonal térbeli hatását (látványát esztétikai szempontból) tekintve pedig kedvező legyen. Ezek a szempontok a tervezési sebességen és a látótávolságokon keresztül érvényesülnek. A vonalvezetést (az út térbeli elhelyezkedése) két síkvetülete határozza meg egyértelműen, amelyekkel külön-külön és együtt is szükséges foglalkozni. Az egyik vetület a vízszintes vonalvezetés, amely a helyszínrajzon kerül ábrázolásra, és amelynek elemei az egyenes, az átmenetiív és a körív. A másik vetület a magassági vonalvezetés, amelyet a hossz-szelvényben ábrázolunk. Ennek elemei az emelkedők és a lejtők (egyenesek), valamint a köztük lévő felülről nézve domború és homorú lekerekítések (körívek). Az úttervek része még a keresztszelvény (tulajdonképpen a harmadik vetület), amely az útnak a tengelyre merőleges metszete, és amely alapján a burkolatszélek vonalvezetésének hosszszelvénye készül (ez utóbbi a hossz-szelvényben kerül ábrázolásra). A vízszintes vonalvezetés elemei Az egyenesek a vonal legértékesebb elemei, mert ezeken a szakaszokon lehetséges az előzés, valamint ezekre kell tervezni a csomópontokat is. Hátrányos tulajdonságuk, hogy esztétikailag a vonalvezetés merev elemei, továbbá hogy éjszakai közlekedés esetén a fényszórók vakító hatása zavaró, ebből kifolyólag veszélyes lehet. Mivel az egyenesnek viszonylag sok hátrányos tulajdonsága van, ezért csak akkor alkalmazzuk, ha az előnyeit is ki tudjuk használni. Emiatt, elkerülendő a rövid, törésszerű merev egyeneseket, csak olyan egyenes szakasz alkalmazható, amely mentén az előzés lehetséges, azaz a hossza minimálisan 6 v t [km/h]. A fárasztó, ingerszegény hatás miatt az egyenesek maximális hossza is korlátozandó: az egyenesek hossza nem haladhatja meg a 20 v t [km/h] értéket (ahol v t a tervezési sebesség). A körívek alkalmazásának egyik korláta (a 2. előadásban levezetettek szerint) az alkalmazható legkisebb körív sugara (R min ) [m]. R min 2 v = q, 127 ( f 2 + )

28 ahol f 2 0,1. Ebből az összefüggésből a tervezési sebességre a 3.1 táblázatban látható értéksor adódik: v t [km/h] R min [m] táblázat: A minimális körívsugár értékei a sebesség függvényében R min érték csak indokolt esetben alkalmazható, minden esetben törekedni kell nagyobb sugarú ívek alkalmazására. Az egymás után következő ívek sugara lehetőleg ne nagyon térjen el egymástól, azaz a szomszédos ívek sugarainak aránya 1:2 (indokolt esetben 1:3) alatt kell, hogy maradjon (2 R 1 /R 2 1/2, esetleg 3 R 1 /R 2 1/3). Azonos irányú ívek (ábra) közötti rövid egyenesek kerülendők (min. 500 m). Az átmenetiív (klotoid) hosszának (L [m]) megválasztása az alábbi szempontok szerint történik: A dinamikai okok miatt szükséges legrövidebb átmenetiív hossza (L min [m]) az előzőek (2. előadás, oldal) szerint 3 v Lmin [m]. 23,3 R (k = 0,4 m/sec 3 érték figyelembevételével) A túlemelés-kifuttatás az átmenetiívben elhelyezhető legyen, az észrevehetőségi határ az alábbi reláció alsó küszöbértéke: az ehhez tartozó p paraméter pedig R L 0, 1 R [m], p = R L = R 0,1 R 0, 3R [m]. A vonatkozó előírások szerint alkalmazható legkisebb paraméter (p min [m]) a tervezési sebesség (v t [km/h]) függvénye, értékei a 3.2 táblázatban olvashatók. A táblázat harmadik oszlopában az a körívsugár-érték olvasható, amelyiknél (vagy annál nagyobb sugárnál) már nem szükséges átmenetiívet alkalmazni. v t [km/h] p min [m] R [m] táblázat: Átmenetiívek alkalmazásának korlátai 28

29 Az átmenetiíves körív szimmetrikus, ha a körívhez két oldalról csatlakozó átmenetiívek paramétere azonos. Szimmetrikus átmenetiíves körív látható a 3.1 ábrán. Törekedni kell szimmetrikus átmenetiíves körívek alkalmazására, ez ugyanis mind utazáskényelmi, mind tervezési szempontból előnyösebb. 4.1 ábra: Szimmetrikus átmenetiíves körív Csak klotoidból álló ív akkor keletkezik, ha γ = 0º, vagyis α = 2τ. Kis irányeltérésű ívek (α<6º) lehetőség szerint kerülendők. Ha alkalmazásuk elkerülhetetlen, akkor az ívhossz (I h [m]) legyen I h = R arcα 500 m. Az összetett ívek lehetnek inflexiósan csatlakozó ellenívek (3.2 ábra). Ebben az esetben megengedhető, hogy l 0,03 (p 1 + p 2 ) [m] legyen; szükséges azonban, hogy a két egymáshoz csatlakozó átmenetiív paramétere közötti eltérés a 2-szeresnél kisebb legyen. 4.2 ábra: Inflexiósan csatlakozó ellenívek kosárívek (3.3 ábra) alkalmazhatóságának feltétele, hogy a kisebbik sugár (R 2 ) 250 m-nél nagyobb legyen és R 1 /R 2 < 2 legyen. 29

30 4.3 ábra: Kosárívek A magassági vonalvezetés elemei A vonatkozó előírások szerint a megengedett legnagyobb emelkedő (e max [%]) a tervezési sebesség (v t [km/h]) függvényében a 3.3 táblázat szerint alakul. v t [km/h] e max [%] 100 4, táblázat: A megengedett legnagyobb emelkedő értékei Az e max (%) csak kivételesen alkalmazható, törekedni kell enyhébb emelkedők alkalmazására. Hegyvidéki terepen, kis sugarú vízszintes ívekben (ha az ív sugara R < 100 m) e max -ot 25 %-kal csökkenteni kell. Mellékutakon e max akár 15 % is lehet. A legkisebb emelkedő (e min ) vízelvezetési okok miatt 0,3 %-nál nagyobb kell, hogy legyen (e- e r = 0,2 feltétel mellett). 3 %-nál meredekebb emelkedők esetén a kapaszkodósáv szükségességét meg kell vizsgálni. Létesítésének feltételei: menetdinamikai szempontból: az érkezési sebesség 70 km/h; az emelkedő hossza legalább 300 m; a kritikus sebesség (300 m-nél a jellemző nehéz tehergépjármű sebessége) 50 km/h alá csökken. forgalmi szempontból: a mértékadó óraforgalom nagyobb, mint az eltűrhető forgalomnagyság. Kapaszkodósáv kialakítására példa (az előbb ismertetettől eltérő adatokkal) a 3.4 ábrán látható. 30

31 4.4 ábra: Kapaszkodósáv kialakítása Hossz-szelvényi lekerekítések esetén a minimális sugarú lekerekítő ív meghatározásánál az előrelátás, az esztétika és az utazáskényelem szempontjait kell figyelembe venni. Az előrelátás szempontja Az előrelátás egyik szempontja domború lekerekítésnél a 3.5 ábrán látható. Ekkor az előzési látótávolságra (U e ) kell d magasságra előrelátni. U e = 6 v t ; d = 1,0 ebből 2 U e 2 d = (a parabolaképlet - 2r ből), 2 9 vt R = 2 d [m] 4.5 ábra: Előrelátás az előzési látótávolságra Az előrelátás másik szempontja domború lekerekítésnél a 3.6 ábrán látható. Ekkor a megállási látótávolságra (U) kell d magasságra előrelátni. 2 U d = 2R (a parabolaképlet -ből), így 2 U R =. 4.6 ábra: Előrelátás az előzési látótávolságra 2 d 31

32 Az előrelátás szempontja homorú lekerekítésnél az, hogy a gépjármű fényszórója a megállási látótávolságra (U) megvilágítsa előre a pályát (3.7 ábra). A z = x 2 /2R parabolaképlet -nek megfelelően felírható, hogy 2 U h + U sin ϕ =, 2R ahol h a fényszórómagasság (értéke 0,6 m) ϕ a távolsági fény csóvájának nyílásszöge. 2 U R = 2(0,75 + 0,017 U ) [m] 4.7 ábra: Előrelátás homorú lekerekítésnél Esztétikai szempont Ebben az esetben a feltétel: a lekerekítőív tangenshossza (T [m]) legyen egyenlő a tervezési sebességgel (v t [km/h]) (3.8 ábra). Az ábrából ebből e T = vt = R, 200 vt R = 200. e 4.8 ábra: Lekerekítés esztétikai szempontja 32

33 Utazáskényelmi dinamikai szempontok A feltétel az, hogy a lekerekítőívben haladva a függőleges irányú gyorsulás (a v [m/s 2 ] ) ne haladjon meg egy kényelmi szempontból fontos megengedett értéket (0,5 m/s 2 ). Felhasználjuk itt a már ismert 2 2 s v a = = [m/s 2 ] 2 R 3,6 R összefüggést. A v helyére v t tervezési sebességet írva, ebből 2 t v 2 R = = 0,15vt [m] 13 0,5 A látótávolság ellenőrzése A látótávolság ellenőrzésének lényege, hogy a helyszínrajz és a hossz-szelvény alapján (figyelembe véve a gépkocsivezető szemmagasságát) meg kell szerkeszteni a vizsgált keresztszelvényben az l látóvonal D töréspontját (a jármű vezetőjének a k pontból U [m] távolságra kell előrelátni!). A hossz-szelvényben H k a tengely magasságának és a rendszerint 1,20 m-es szemmagasságnak az összegét jelenti. H v a tengely magassága a hossz-szelvényben v pontban (3.9 ábra). 4.9 ábra: A látótávolság ellenőrzése 33