UTAK ÉS GÉPJÁRMŰVEK KAPCSOLATA

Átírás

1 UTAK ÉS GÉPJÁRMŰVEK KAPCSOLATA Az utak és gépjárművek kapcsolatának, a gépjárműmozgás dinamikájának és mozgásgeometriájának ismerete nélkülözhetetlen a biztonságos és kényelmes, gazdaságosan megépíthető útpálya kialakításához. 1

2 UTAK ÉS GÉPJÁRMŰVEK KAPCSOLATA Az út fogalomrendszere Az útpálya és részei Járművek jellemzése úttervezési szempontból Az útpályára jutó erőhatások Gépjármű-ellenállások és a szükséges vonóerő nagysága Gépjárművek vonóereje, az ellenállások, a vonóerő és a sebesség összefüggése Gépjárművek üzemanyag-fogyasztása és gumikopása az útpályától függően 2

3 UTAK ÉS GÉPJÁRMŰVEK KAPCSOLATA Az útburkolat csúszásellenállása és szerepe az úttervezésben A fékezés, a fékút és a megállási látótávolság Mozgás köríves pályán Ívbe forduló gépjármű pályája: az átmeneti ív Előzések, előzési látótávolságok 3

4 AZ ÚT FOGALOMRENDSZERE Az út tervezéskor egy vonalas létesítményt kell a környezetbe illeszteni. A közlekedő ember igényeit és a gépjárművek adta lehetőségeket messzemenően figyelembe kell venni. A kapcsolatok azonban nem egyirányúak, hanem egymásra kölcsönösen hatnak, amely hatások sokszor korlátként jelentkeznek. 4

5 A jármű-ember-környezet és az út kapcsolata A tervezőnek kell megteremteni az összhangot a gépjárművet vezető ember fizikai és pszichikai adottságai, a gépjármű műszaki lehetőségei, az út által nyújtott szolgáltatás között úgy, hogy az a célnak megfelelő legtöbb igényt kielégítse a környezet legkisebb károsításával. 5

6 Ember-gép-pálya rendszerkapcsolat A gépjárművezető érzékeire hatással van a pálya vonalvezetése és felülete a környezeti feltételek (időjárás, forgalom) Ezeket feldolgozva dönt és működteti a járművet, amelyre a vezető, a pályatulajdonságok és az időjárás is hat. Az így irányított jármű visszahat az emberre. Az erdészeti utak a közutaknál szerényebb műszaki jellemzőkkel rendelkeznek, ezért a használat során a gépjárművezetőktől fokozott figyelmet kívánnak. 6

7 Gép-ember-pálya rendszerkapcsolat 7

8 AZ ÚTPÁLYA ÉS RÉSZEI Az út a vonalas létesítmények csoportjába tartozik, mivel szélessége a hosszúsághoz képest nagyon kicsi. A tervezés a pályatengely alapján történik. Az út a vasúttal szemben szabad nyomú pálya A kívánatosnál mélyebben fekvő részeken töltéseket, a magasabbakon bevágásokat kell készíteni. Az így elkészült földművet oldalról a rézsűk, illetve szükség esetén támfalak vagy bélésfalak zárják le. 8

9 Az úttervezés három fő tervcsoportja 9

10 Támfal 10

11 Bélésfal 11

12 Az útpálya és részei Az útpálya víztelenítését az árokrendszer, folyókák, szivárgók, zárt csapadékvízcsatornák, áteresztők és hidak biztosítják. A földmű és a műtárgyak az út alépítményét képezik. A műtárgyak az alépítmény nem földből készült részei (pl.: támasztófalak, hidak, áteresztők stb.). A koronaszéltől indulnak a földmű rézsűi. A töltési rézsű és a terep metszéspontját rézsűlábnak, a bevágási rézsű és a terep metszéspontját rézsűkörömnek nevezzük. 12

13 Hidak és áteresztők 13

14 Az útpálya részei 14

15 Az útpálya részei 15

16 Az útpálya részei A pályaszerkezet és az úttartozékok (pl.: vezetőoszlop, vezetőkorlát, táblák stb.) az út felépítményét képezik. A bevágási rézsű körömpontjától a töltési rézsű talppontjáig (rézsűláb) terjedő távolságot műszelvény-szélességnek, ennek mindkét oldalon 1-1 méterrel megnövelt értékét pásztaszélességnek nevezzük. 16

17 Az útpálya részei Az útfelület azon részét, ahol a járművek közlekednek, járófelületnek nevezzük. Az egy jármű biztonságos haladásához szükséges szélesség a forgalmi sáv, vagy nyom. Az egy forgalmi sávos utakat egynyomú vagy egyjáratú, a két forgalmi sávosokat pedig kétnyomú vagy kétjáratú utaknak nevezzük. A forgalmi sávokhoz mindkét szélén kiegészítő sávok, padkák csatlakoznak. 17

18 Az útpálya részei Járófelület kialakítása szerint az utak lehetnek pályaszerkezettel ellátott (burkolt) utak, földutak javított földutakat. A pályaszerkezettel rendelkező utak járófelületét, az alépítmény földanyagától eltérő anyagokból készülő, tervezett vastagságú pályaszerkezettel erősítjük meg. A pályaszerkezet felső, útburkolat rétegének szélessége a burkolatszélesség. 18

19 Az útpálya részei Az útburkolat és a padka kialakítása oldalirányban eséssel történik, a vízelvezetés biztosítására. Az esés mértékét %-ban adjuk meg. Ez azt jelenti, hogy 100 vízszintes egységre hány egység magasságcsökkenés jut. 19

20 Az útpálya részei Az útépítési gyakorlatban a rézsű hajlását a hajlásszög kotangensével adjuk meg, úgy hogy a nevezőbe 4 kerül (pl.: 5/4, 6/4). 20

21 Járművek jellemzése úttervezési Az erdészeti utakat a következő járművek és munkagépek veszik igénybe: tehergépkocsik, traktorvontatású pótkocsik, személygépkocsik, autóbuszok, erdészeti munkagépek, fogatos járművek, szempontból motorkerékpárok, kerékpárok. 21

22 Tehergépkocsik Erdészeti utak tervezésénél mértékadó jármű a pótkocsis tehergépkocsi, amely hatással van: a pályaszerkezet vastagságára és anyagára: nagy tengelysúly miatt, a magassági vonalvezetésre: kisebb gyorsító képességük és emelkedőn való fokozatos lelassulásuk miatt, helyszínrajzi ívek minimális sugarára: nagy fordulási sugaruk miatt, az ívekben jelentkező pályaszélesítés nagyságára. 22

23 Tehergépkocsik 23

24 Traktorvontatású pótkocsik A rövidebb hosszúságú és alacsonyabb kiépítési színvonalú kiszállítóutak közlekedési eszköze. A közúton való közlekedésben forgalmi szempontból hátrányos szerepet játszanak, elsősorban az alacsony haladási sebességük miatt. 24

25 Személygépkocsik Nagy sebességük miatt közutaknál mértékadók az utak vízszintes vonalvezetésénél, a szükséges forgalmi sávok számának meghatározásánál. Az erdészeti üzem vitelét szolgáló személyszállítás többnyire terepjáró személygépkocsikkal történik. Erdészeti utakon a vízszintes és magassági vonalvezetés tervezésekor a tehergépkocsik igényét vesszük alapul. A személygépkocsik a közutakon megszokottnál kisebb sebességgel közlekedhetnek kielégítő biztonsággal. 25

26 Autóbuszok Nagy tengelysúlyuk miatt a tehergépkocsikhoz hasonlítanak, de sebességük nagyobb. Erdészeti utak autóbuszforgalma elsősorban a turisták szállításából adódik. Az autóbusz-forgalom hatására a pályaszerkezet igénybevétele jelentősen megnő a nagy tengelysúlyok miatt. Ezért hatásukat a pályaszerkezet méretezésénél figyelembe kell venni. 26

27 Erdészeti munkagépek Munkaterületre való fel- és levonulásuk az erdészeti utakon történik. Az útkeresztmetszet kialakításánál a gépek zavartalan mozgását biztosító űrszelvényre fokozott figyelmet kell fordítani. A nagy tengelysúlyú gépeket a pályaszerkezet méretezésénél is számításba kell venni. 27

28 Fogatos járművek Részvételük az erdészeti anyagmozgatásban elenyésző. A vasabroncsos szekér és a lópatkó sarokvasa néhány útburkolatra különösen a vékony aszfaltburkolatokra nagyon kedvezőtlen hatást gyakorol a felület megbontásával. Ezért ezeken a burkolatokon a vasabroncsos lovasszekér forgalma nem kívánatos. 28

29 Motorkerékpárok, kerékpárok Az erdőben dolgozók és a turisták közlekedésükhöz motorkerékpárokat, segédmotoros kerékpárokat és kerékpárokat is igénybe vesznek. Az egyre jobban terjedő túramotorozásra az erdészeti utakat felkészíteni nem lehet, ezért azok forgalma nem kívánatos. Ezek forgalma általában nem jelentős. A forgalombiztonságra gyakorolt kedvezőtlen hatásukat csak az úthasználók fokozott figyelmével lehet ellensúlyozni. 29

30 Technikai rádiusz Úttervezési szempontból ezt az értéket az első tengely közepén mérjük. Nagyságát a tengelytávolság (a) és a kerék síkjának legnagyobb elfordulási szöge (α) szabja meg. Tengelycsonk és szekérkormányzásnál: R tmin =a/sinα; Alvázcsuklós kormányzásnál, ha a csukló a tengelytávolság felében van: R tmin =a/2tgα. 30

31 Technikai rádiusz 31

32 Az útpályára jutó erőhatások Útpályára merőlegesen ható erő Útpálya síkjába eső erők Útfelületre ható szívóerő Kerekeken fellépő túlterhelések Dinamikus terheléseket okozó erő 32

33 Útpályára merőlegesen ható és az útpálya síkjába eső erők Az útpályára merőlegesen ható erő a járművek teljes terheléséből származik és a kerekek közvetítésével a kerékfelfekvés felületén adódik át az útpályára. Az útpálya síkjába eső erők: hosszirányú: vonóerő és fékezőerő keresztirányú erők: az útfelület oldaleséséből, valamint ívben haladó járműnél a centrifugális erő hatásából adódik. Eseti jelleggel oldalszél hatásából. 33

34 Az útpálya felületére ható szívóerők Az út felületére ható szívóerő, amelynek okai: a gépkocsi mögötti légritka térbe benyomuló levegő, a gumiabroncs és a burkolat között összenyomódott levegő gyors kiterjedése. A szívóerő nagysága függ a jármű sebességétől, a pálya egyenetlenségeitől és a gumiabroncs belső nyomásától. Átlagos értéke: 50 kn/m 2. 34

35 Túlterhelések Kerekeken fellépő túlterhelések: az útfelület oldaleséséből, az útpálya emelkedéséből, az ívben való haladásnál fellépő centrifugális erő hatásából, a motor forgatónyomatékából, a pótkocsi vontatásánál fellépő nagyobb vonóerő-igényből. Az ívekben alkalmazott túlemelés csökkenti a centrifugális erő hatásából adódó túlterhelést és növeli az ívben haladó jármű biztonságát. 35

36 Dinamikus terhelések A pálya-egyenetlenségek miatt a jármű kerekei dinamikus erővel támadják az útpályát. Dinamikus erő nagysága függ: a jármű súlyától, a kerékabroncstól, a jármű sebességétől, a jármű építésétől, főleg a rugózásától, a burkolat fajtájától és minőségétől. 36

37 Dinamikus terhelések A dinamikus hatás forrásai a pályafelület egyenetlenségei. Mivel a várható dinamikus igénybevétel és az útfelület egyenetlenségeit kifejező hullámok összefüggésben vannak, ezért a felület minőségének jellemzése a hullámok nagyságának és előfordulásuk gyakoriságának megadásával történik. A hullám mélységét hullámmérő kerékkel mérik. A megengedett hullám nagyságát és számát előírások tartalmazzák. 37

38 Gépjármű-ellenállások A mozgással szemben fellépő ellenállások az alábbiak: Gördülési ellenállás Emelkedési ellenállás Légellenállás Összekapcsolási ellenállás Kanyarulati ellenállás 38

39 Gördülési ellenállás A pályaegyenetlenségek leküzdéséből, illetve a pálya és a járószerkezet alakváltozási munkáiból tevődik össze. Szilárd burkolaton a gumiabroncs gördülési ellenállása az abroncs alakváltozásától függ. Ez a helyzet azonban a kisebb teherbírású pálya esetén módosul. Ha a belső nyomást csökkentjük, növekszik az abroncs felülete, tehát csökken a fajlagos nyomás, azaz a pályában előidézett alakváltozási munka, amely esetünkben az ellenállás zömét teszi ki. 39

40 Gördülési ellenállás 40

41 Gördülési ellenállás A gördülési ellenállás arányos a gördülési ellenállás tényezőjével és a jármű súlyával. E g = w*q E g - gördülési ellenállás (kn) w gördülési ellenállás tényezője (0,01-0,15) Q jármű súlya (kn) Egynemű talajokon a gumiabroncs gördülési ellenállási tényezője a benyomódás y (cm) függvényében: w= (20+6y)/

42 Emelkedési ellenállás Nagysága az emelkedőn felfelé haladó jármű súlyának pályairányú összetevője: ahol: E e - az emelkedési ellenállás (kn) Q 1 járműsúly pályairányú összetevője Q - a jármű súlya (kn) α - a pálya hajlásszöge e% - a pálya emelkedője Lejtőn az E e negatív, tehát a járműre gyorsító erő hat. Ee Q1 Q sinα Q tgα Q e%

43 Emelkedési ellenállás 43

44 Légellenállás Függ a jármű sebességének négyzetétől és a mozgásra merőleges felület nagyságától: E l C F v 2 ahol:e l - a légellenállás értéke (kn) C - a légellenállási tényező (0,0015-0,0060) F - a jármű homlokfelülete (m 2 ) v - a sebesség (km/h) 44

45 Összekapcsolási és kanyarulati ellenállás Az összekapcsolási ellenállás abból adódik, hogy a két vagy több egységből álló járműszerelvényeknél nagyobb gördülési (szorzó:1,08-1,10) és légellenállás (szorzó: 1,32-1,59) lép fel. A kanyarulati ellenállás az ívekben fellépő centrifugális erő okozta fokozott gumiabroncskopásban és üzemanyag-fogyasztásban nyilvánul meg. A szorzó értéke az oldaleséssel fel nem vett szabad oldalgyorsulás (0,5-1,5 m/s 2 ) függvényében: 1,05-1,15. 45

46 Gépjármű-ellenállások A járművekre ható összes ellenállás értékét: kis sebességeknél a gördülési és emelkedési ellenállás, E E g E e E l nagyobb sebességeknél pedig mértékadóan a légellenállás adja. 46