Mélyépítés. Markó Gergely, Péterfalvi József. Nyugat-magyarországi Egyetem TÁMOP A/1-11/

Átírás

1 ! Nyugat-magyarországi Egyetem Markó Gergely, Péterfalvi József Mélyépítés Műszaki metaadatbázis alapú fenntartható e-learning és tudástár létrehozása TÁMOP A/1-11/

2 GSPublisherEngine tudasfelho.hu!! A pályázat keretein belül létrehoztunk egy speciális, felhő alapú adatbázist, tudásfelhő néven, ami egymástól függetlenül is értelmes tudásmorzsákból építkezik. Ezekből az elemi építőkövekből lehet felépíteni egy-egy órai tananyagot, vagy akár egy tantárgy teljes jegyzetét. A létrejött tananyagokat a program online fordítja le egy adott eszközre, így a tananyagok optimálisan tudnak megjelenni a diákok okostelefonján, vagy akár egy nagy előadó kivetítőjén is. A projektben résztvevő oktatók a saját maguk által fejlesztett, létrehozott tananyagokat feltöltötték a felhő alapú adatbázisba. A felhasznált anyagok minden eleme mindig magával GSPublisherEngine viszi az eredetileg megadott metaadatokat (pl. fénykép készítője), így a felhasználás során a hivatkozás automatikussá válik.! Ma nagyon sok oktatási kísérlet zajlik a világban, de még nem látszik pontosan, hogy a fordított osztály (flipped classroom) vagy a MOOC (massive open online courses) nyílt videó anyagai jelentik a járható utat. Az azonban mindenki számára világos, hogy változtatni kell a megszokott módszereken. A kidolgozott tudásfelhő keretrendszer egyszerre képes kezelni az egyéni tanulási utakat, de akár ki tud szolgálni több ezer hallgatót is egyszerre.! Minden oktató a saját belátása szerint tudja alkalmazni, használni, alakítani az adatbázisát, valamint szabadon használhatja a mások által feltöltött tanagyag elemeket anélkül, hogy a hivatkozásra külön hangsúlyt kellene fektetnie. Az egyes elemekből összeállított jegyzetek akár személyre szabhatók, ha pontosan behatárolható a célcsoport tudásszintje.! Az elkészült tananyagok nem statikus, nyomtatott (PDF) jegyzetek, hanem egy állandóan változó, változtatható képekből, videókból és 3D modellekből felépített dinamikus rendszer. Az oktatók az ipar által megkövetelt legmodernebb technológiákat naprakészen tudják beépíteni a tudásfelhőben tárolt dinamikus jegyzeteikbe anélkül, hogy új PDF jegyzetet kellene kiadni. Ez az online rendszer biztosítja a tananyagoknak és magának az oktatásnak a fenntarthatóságát is.! A dinamikus, metaadat struktúrára épülő tananyagainknak ebben a jegyzetben, csak egy pillanatfelvétele, lenyomata tud megjelenni. A videóknak, az interaktív és 3D struktúráknak, valamint a frissülő tartalmaknak a megjelenítésére így nincsen lehetőségünk.! Az e-learning nem feleslegessé teszi a tanárokat, hanem lehetővé teszi számukra, hogy úgy foglalkozhassanak a diákjaikkal, ahogy a mai, felgyorsult világ megköveteli.

3 MÉLYÉPÍTÉS A tárgy keretében a közlekedési pályákkal (út, vasút) azok műtárgyaival, valamint környezetvédelmi célokat szolgáló egyéb műtárgyak szerkezeti kialakításával, tervezésük fő lépéseivel és építésével foglalkozunk. Az ismertetésre kerülő anyag hozzá kíván járulni ahhoz, hogy a végzett környezetmérnökök a megszerzett ismereteik révén, a műszaki szakemberek által is érthető formában tudják megfogalmazni a környezetvédelem igényeit. Ehhez meg kell ismerni a fontosabb alapfogalmakat, összefüggéseket, valamint a vonalas létesítmények tervezésének lépéseit. Mindezeket olyan részletességgel kell elsajátítani, hogy a gyakorlatban a környezetmérnök meg tudja találni a környezetvédelmi kapcsolódási pontokat. A tárgy célja Azon ismeretek megadása, amelyekkel a környezetvédelemmel összefüggő mélyépítési műszaki feladatok és létesítmények megvalósíthatók, illetve amelyek segítségével ellenőrizhető és javítható a mélyépítési szerkezetek környezetvédelmi szempontú kialakítása. Szemléletformálás, amely szerint a mélyépítési munkák között a környezetvédelmi szempontú intézkedések nem tekinthetők mellékteljesítménynek, hanem azokat a beruházónak meg kell terveztetni és pontosan elő kell írni;; az építési vállalkozóknak pedig ezeket az előírásokat be kell tartani és szakembereiket a környezetkímélő mélyépítési módszerekre és szemléletre fel kell készíteni. A hallgatókat megismertetni: a mélyépítési létesítményekkel, a talajjal, mint építőanyaggal, utak tervezésének alapjaival, a műtárgyak tervezési alapjaival és építésével. Rávilágítani a mélyépítés környezetvédelmi hatásaira Műszaki alapismereteket adni a további szaktantárgyakhoz A közlekedés fogalma Személyek és dolgok szabályszerűen, rendszeresen ismétlődő tömeges helyváltoztatása, amelyhez technikai eszközökre van szükség A közlekedés alágazatai és csoportosítása A pálya szerint: Szárazföldi, vízi, légi Az eszközök technikai sajátosságai és különleges feladatkörei szerint: Alágazatok vasúti közlekedés

4 2 közúti közlekedés városi közlekedés vízi közlekedés légi közlekedés vezetékes szállítás hírközlés személyszállítás áruszállítás hírközlés A szállítás tárgya szempontjából A hazai úthálózat Országos közutak Városi és községi közutak Saját használatú utak: közforgalom számára megnyitott utak csak saját forgalom megengedett, a közforgalom tiltása mellett például: erdészeti utak, mezőgazdasági utak A közutak osztályozása A forgalom nagysága és jelentősége alapján: Főutak: elsőrendű (1 v. 2 számjegyű), másodrendű (2 v. 3 számjegyű) Alsóbbrendű utak: összekötő (4 szájegyű), bekötő utak (5 számjegyű) (feltüntetve nincs, csak a nyilvántartás miatt van rá szükség) A forgalom összetétele és az út kiépítési módja szerint gyorsforgalmú utak: autópálya, autóút vegyesforgalmú utak kerékpár utak gyalogutak - autópálya: irány szerint elválasztott pályával épülő, legalább négynyomú út, amely az utakat és vasutakat külön szintben keresztezi(fel és lehajtás csak a forgalmi csomópontokban);; - autóút: két vagy többnyomú, vagy irány szerint elválasztott pályákkal épülő legalább négynyomú út, amely a vasutakat csak külön szintben, az utakat szintben is keresztezheti. - vegyes forgalmú utakon a fogatos forgalom is megengedett. - kerékpárutak: elsősorban a biztonágos kerékpár-közlekedést szolgálják. - gyalogutak: elsősorban a biztonágos gyalogos közlekedést szolgálják. A kiépítés jellege szerint: átkelési szakasz külsőségi szakasz

5 3 Az úttervezés és az úthálózat környezeti és emberi vonatkozásai Az úthálózat kiépítettsége érzékenyen érinti a lakosságot, a hatóságokat és a vállalatokat Az útépítés és úttervezés szoros összefüggésben van a környezettel, tehát a környezetvédelemmel és a környezetkárosítással levegőszennyezés és ezen keresztül az egész élővilág terhelése zajártalom A tervező mérnök fontos feladata Az egymással ütköző érdekek feltárása Variánsok alapján kompromisszumos megoldások kidolgozása Az érdekeltekkel való egyeztetés Ember-gép-pálya rendszerkapcsolat A gépjárművezető emberi 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 Ezt az összefüggést az úttervezés és annak környezetvédelmi kihatásai vizsgálata során alapvetően figyelembe kell venni. Ezzel elérhető, hogy a pálya befolyása mind a vezető emberre, mind a gépkocsira minél kevésbé hasson hátrányosan. Pálya alapfogalmak Alépítmény földmű + műtárgyak Felépítmény Vasútnál ágyazat, aljak, sínek Útnál pályaszerkezet és úttartozékok (tábla, korlát stb.) Az út és a vasúti pálya a vonalas létesítmények csoportjába tartozik, mivel szélessége a hosszúsághoz képest nagyon kicsi. A tervezés az un. pályatengely alapján történik. Az eredeti terep formájánál és magassági helyzeténél fogva rendszerint nem alkalmas arra, hogy azon közvetlenül ki lehessen alakítani a pályát. Ezért a kívánatosnál mélyebben fekvő részeken töltéseket, a magasabbakon bevágásokat kell készíteni. A töltéseket és bevágásokat oldalról a rézsűk, illetve szükség esetén támfalak vagy bélésfalak zárják le. A pálya víztelenítését az árokrendszer, folyókák, szivárgók, áteresztők és hidak biztosítják.

6 4 A koronaszéltől indulnak a földmű rézsűi. A töltési rézsű és a terep metszéspontját rézsűlábnak, a bevágási rézsű és a terep metszéspontját rézsűkörömnek nevezzük. Az út és vasútépítési gyakorlatban a rézsű hajlását a rézsű és a vízszintes által bezárt szög cotangensével adjuk meg - általában - olyan formában, hogy a nevezőben a négyes szám szerepel (pl.:5/4, 6/4, stb.). A vasúti pálya részei A vasúti járművek terhelésüket közvetlenül a síneknek adják át. A sín mindenekelőtt teherhordó szerkezet, emellett a járművek nyomkarimás kiképzése miatt azok vezetését is ellátják, amely jelentős oldal irányú erők felvételét is jelenti. A síneket az aljak támasztják alá. Az aljak feladata a jármű terhelés átadása, elosztása mellett a rugalmas alátámasztás biztosítása. Általában a vágánytengelyre merőleges keresztaljakat alkalmazzák. A síneket különböző sínleerősítő szerkezetek alkalmazásával kötik le az aljakhoz és az un. hevederkötések segítségével kapcsolják egymáshoz, vagy összehegesztik. A sín és a keresztalj együttesen a vágányt alkotja. Az aljakat a földműre terített ágyazatban helyezik el. Az ágyazat feladata: - a vágány biztos és rugalmas alátámasztása, - a terhelés egyenletes elosztása, - a csapadékvizek jó elvezetése - a vágány biztosítása a hossz és keresztirányú mozgásokkal szemben A vasúti pályaszint az alj felső síkjának szintjét jelenti, köríves vágány esetén mindenkor a belső sínszál alatt mérve. A pálya tengelyében mérjük a földmunka felső síkjának a szintjét: a koronaszintet és a természetes terep szintjét: a terepszintet. A vasúti pálya koronaszint alatti részét alépítménynek, az e fölöttit felépítménynek nevezzük. A nyomtávolság a vasúti vágány egyik legfontosabb szabványos mérete. Értékét a sínfej lekerekítése miatt 14 mm-el a sín járósíkja alatt, a sínfejek belső oldalai között kell mérni. A normál nyomtávolság t=1435 mm. Az ennél nagyobb nyomtávolságot széles nyomtávolságnak, a keskenyebbet keskeny nyomtávolságnak nevezzük. Járófelület forgalmi sáv: egyjáratú, kétjáratú Az útpálya részei

7 5 burkolatszélesség: pályaszerkezet legfelső rétegének szélessége Koronaszélesség: burkolat + padkaszélesség Rézsűk rézsűláb rézsű köröm Vízelvezetés nyílt árok folyóka zárt csatorna Az út a vasúttal szemben un. szabad nyomú pálya, tehát róla a jármű letérhet eltérő minőségű útpályára vagy a mozgást biztosító terepre. 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 is nevezzük. A pályaszerkezet felső, útburkolat rétegének szélessége a forgalmi sávok szélességével megegyező, vagy - bizonyos esetekben - azt kissé meghaladó érték, melyet burkolatszélességnek nevezünk. Ezt mind a két oldalon - egy a forgalom nagyságától függő kiegészítő sáv - a padka követi. A burkolat és padkaszélesség összege adja a koronaszélességet. Az útburkolat és a padka kialakítása oldalirányban eséssel történik, a vízelvezetés biztosítására. Az esés mértékét %-ban adjuk meg. A közúti forgalom résztvevői A közúti forgalom résztvevői az emberek, akár mint gyalogosok, járművezetők vagy utasok. Ebből következően az úttervezésnél, a forgalomszabályozásnál, az útépítésnél, mindig az ember fiziológiai-pszichológiai-szociológiai tulajdonságait kell alapul venni.

8 6 Gyalogosok Személygépkocsik, könnyű tehergépkocsik (2t tömeg alatti járművek) Tehergépkocsik, szerelvények, autóbuszok (3-4t hasznos tömegnél többet szállító járművek) Traktorok, lovas kocsik, munkagépek (lassújárművek) Motorkerékpárok, mopedek és kerékpárok Gyalogosok Külön járdán vagy a padkán közlekednek Balesetmegelőzési szempontból érdekeiket a csomópontokon és a településeken belül különösen fontos figyelembe venni Autópályákon, autóutakon a gyalogos forgalom éppen biztonsági szempontból tilos. Befolyásolják: a szükséges forgalmi sávszámot a tervezési sebességet a vízszintes vonalvezetést a burkolat felületi igényeit Személygépkocsik, könnyű tehergépkocsik Tehergépkocsik, szerelvények, autóbuszok Befolyásolják: az útpályaszerkezet vastagságát, anyagát a magassági vonalvezetést: sokkal kisebb gyorsítóképességük és emelkedőn való fokozatos lelassulásuk miatt, valamint kapaszkodósávoknál részben a keresztmetszeti kialakítást is. a minimális fordulási sugarakat (technikai R), amit az első tengely közepén mérünk nagyságát a tengelytávolság és a kerék síkjának elfordulási szöge szabja meg. Tengelycsonk és szekér-kormányzásnál: a R tmin sin Traktorok, lovas kocsik, munkagépek Az egész közúti forgalom jelentős lelassulását okozzák, vízszintes szakaszon is Kapacitáscsökkenési és forgalombiztonsági nehézségeket okoznak Motorkerékpárok, mopedek és kerékpárok Ha a hengerűrtartalom < 50 cm 3 nem tartoznak a gépjárművek közé Nagy kerékpárforgalom biztonságos lebonyolítását Kerékpársávokkal Kerékpárutakkal lehet elősegíteni Az útpályára jutó erőhatások Az útpályára merőlegesen ható erők a járművek teljes terheléséből származó erő, amely a kerekek közvetítésével adódik át az útpályára és kerékfelfekvés felületén oszlik meg.

9 7 Az útpálya síkjába eső erők hosszirányú : vonóerő és fékezőerő keresztirányú erők: az útfelület oldaleséséből, valamint ívben haladó járműnél a centrifugális erő hatásából adódik Az út felületére ható szívóerők a gépkocsi mögötti légritka térbe benyomuló levegő, a gumiabroncs és a burkolat között összenyomódott levegő gyors kiterjedése okozza A szívóerők nagysága függ: - a gépjármű sebességétől, - a pálya egyenetlenségeitől, - a gumiabroncs belső nyomásától. Átlagos értéke 50 kn/m 2 Dinamikus terheléseket okozó erő nagysága függ: a jármű súlyától a kerékabroncstól a jármű sebességétől a jármű építésétől, főleg a rugózásától a pályafelület egyenetlenségétől és rugalmasságától A merev abroncsos kerék az egyenetlenségeken való áthaladáskor nagy ütéseket mér a pályafelületre. A légtömlős gumiabroncs kisebb dinamikus igénybevételeket kelt, mivel kisebb egyenetlenségeket elnyel. A sebességgel a dinamikus terhelés növekszik. A rugó nélküli közvetlen felfüggesztésű tengelyekkel rendelkező járművek dinamikus terhelést keltő hatása többszöröse is lehet a jól kialakított rugó közbeiktatásával felfüggesztett tengelyekkel ellátott járművekénél. Az un. hajlékony pályaszerkezetek (pl. aszfaltburkolatok) kisebb dinamikus igénybevételt eredményeznek, mint az un. merev pályaszerkezetek (pl. betonburkolatok). Kerekeken fellépő túlterhelések a következő körülményekből adódnak az útfelület oldaleséséből az útpálya emelkedéséből az ívben való haladásnál fellépő centrifugális erő hatásából a motor forgatónyomatékából a pótkocsi vontatásánál fellépő nagyobb vonóerőigényből KÖZLEKEDÉSDINAMIKAI ISMERETEK A pályán haladó járművek legfontosabb mozgási viszonyaival foglalkozik A mozgást előidéző (vonóerő ) és a mozgást akadályozó (ellenállások) hatásokat vizsgálja A mozgás lehet: gyorsuló ( vonóerő > ellenállások) lassuló (vonóerő < ellenállások) egyenletes (vonóerő = ellenállások)

10 8 Vasúti ellenállások Menetellenállás: az egyenes vízszintes pályán, szélcsendben, egyenletes sebességgel haladó vasúti jármű összes ellenállása. csapsúrlódási ellenállás: a forgó tengelycsap és a csapágy között fellépő csúszósurlódás okozza. Nagyságát a jármű súlyán kívül lényegesen befolyásolja a csapágy fajtája (csúszó csapágyaknál jóval nagyobb, mint a gördülő csapágyaknál). A sebesség és a csapsúrlódás között közel lineáris az összefüggés. gördülési ellenállás: abból származik, hogy a kerék és a sín érintkezési felülete között kölcsönös alakváltozások jönnek létre, benyomódások keletkeznek. Nagysága független a sebességtől, és egyenesen arányos a jármű súlyával. sínütközési ellenállás: a hevederes sínillesztéseknél levő terjeszkedési hézagnak a jármű mozgása szempontjából okozott többletellenállás (hézagnélküli felépítménynél nincs). Nagysága a sebesség négyzetével arányos. légellenállás: a mozgó jármű homlokfelületére ható levegő nyomása. Független a jármű súlyától. Egyenesen arányos az un. redukált homlokfelülettel és négyzetesen változik a sebességgel. Járulékos ellenállások: ívellenállás: oka a vasúti jármű kerékkiképzése és a vasúti kényszerpályás közlekedése, ugyanis az ívben való haladásnál a kerék szabályos gördüléséhez képest szükségszerűen csúszási és súrlódási hatások lépnek fel: - az ív külső sínszálán gördülő keréknek nagyobb utat kellene befutnia, mint a belső sínszálon gördülőnek. A kényszerű együttmozgás miatt a kerék síkjával azonos irányú csúszások egyenlítik ki a külső és belső ívhosszak különbségét. - a vasúti járművek tengelyei párhuzamosak és ezért az ívekben nem tudnak tökéletesen beállni a mindenkori sugárirányba, ezért a kerék nyomkarimája erősen súrlódik a sínfejhez és a kerekek síkjához képest ferde irányú csúszás keletkezhet. - a sín vezetése, illetve a centrifugális erő hatása következtében a jármű külső kerekének nyomkarimája állandóan a külső sínszál belső oldalához súrlódik. emelkedési ellenállás: e E e Q tg Q 1000 Az eddigi ellenállásokhoz képest az emelkedési ellenállás az e -től függően lényegesen nagyobb értéket vehet fel, ami a vasúti pálya magassági vonalvezetésének kialakításánál döntő jelentőségű. kitérő ellenállás: a kitérőn áthaladó vasúti járműre hat, rendezőpályaudvarok tervezésénél veszik figyelembe. belső ellenállás: a vonaton belül keletkező lengések, ütközések, súrlódások okozzák. Értékük a tapasztalat szerint a jármű sebességével lineárisan növekszik. gépészeti ellenállás: meghatározása alig lehetséges, helyette a mozdony vonóhorgán mérhető vonóerővel számolunk. gyorsítási ellenállás: nem tartozik a szorosan vett vonatellenállások közé, mert a gyorsításra fordított munka a vonat mozgási energiájában megmarad. Tárgyalását az indokolja, hogy a vonatnak

11 9 a gyorsítás tartama alatt az ellenállásokon felül a gyorsításhoz még további vonóerőt kell kifejtenie. A közúti ellenállások és a szükséges vonóerő nagysága A mozgással szemben fellépő ellenállások: Gördülési ellenállás Emelkedési ellenállás Légellenállás Összekapcsolási ellenállás Kanyarulati ellenállás Gördülési ellenállás A pályaegyenetlenségek leküzdéséből, illetve a pálya és a járószerkezet alakváltozási munkáiból tevődik össze: E g w Q ahol: E g - a gördülési ellenállás (kn) w - a gördülési ellenállás tényezője Q - a jármű súlya (kn) Szilárd burkolaton a gumiabroncs gördülési ellenállása az abroncs alakváltozásától függ. Minél nagyobb az abroncs alakváltozási munkája, annál nagyobb a gördülési ellenállás. 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. A plasztikus pályán tehát alacsony, a szilárd útpályán pedig magas gumiabroncs nyomással célszerű közlekedni. Emelkedési ellenállás Nagysága az emelkedőn felfelé haladó jármű súlyának pályairányú összetevője: e% E e Q sin Q tg Q 100 ahol: E e - az emelkedési ellenállás (kn) Q - a jármű súlya (kn) α - a pálya hajlásszöge e% - a pálya emelkedője Az egyenlet ebben a formában azért írható fel, mert kis szögek esetén a sin = tg közelítés megengedett. Lejtő esetén az emelkedési ellenállás negatív, tehát a mozgás irányában gyorsítóerő hat a járműre. Légellenállás Függ a jármű sebességének négyzetétől, valamint a mozgásra merőleges felületnagyságtól: ahol: El C F v E l - a légellenállás értéke (kn) C - a légellenállási tényező F - a jármű homlokfelülete (m 2 ) v - a sebesség (km/h) 2

12 10 Összekapcsolási és kanyarulati ellenállás Az összekapcsolási ellenállás abból adódik, hogy a két vagy több egységből álló járműszerelvényeknél nagyobb gördülési és légellenállás lép fel. A kanyarulati ellenállás az ívekben fellépő centrifugális erő okozta fokozott gumiabroncskopásban és üzemanyag-fogyasztásban nyilvánul meg. Összefüggéssel nehezen fejezhető ki. Az összes ellenállás értéke: Összes ellenállás E E g E Kis sebességeknél a légellenállás elhanyagolhatóan kis érték. Nagyobb sebességeknél pedig meghaladja a másik két ellenállás összegét. Gépjárművek vonóereje A gépjármű vonóerejének meghatározásához ismerni kell a meghajtó motor jelleggörbéit és a gépjármű erőátviteli szerkezetének jellemző adatait. A gépjármű menettulajdonságait erősen befolyásolja, hogy mekkora a legnagyobb motorteljesítmény és a gépjármű teljes súlya közötti arány. Ez az N max /Q érték a gépjármű rugalmasságát fejezi ki. Tehergépkocsiknál különösen tehergépkocsi szerelvényeknél az egységnyi súlyra eső teljesítmény jóval kisebb, így az ellenállások változására jóval érzékenyebbek, mint a személygépkocsik. A rugalmasság függ a motor fajtájától és a forgatónyomaték nagyságától is. e E Az ellenállásokkal összemérhető (V) vonóerő a meghajtott kerekek kerületén ébred: M V t r ahol: V - vonóerő (kn) M t - meghajtott tengely nyomatéka (knm) r - meghajtott kerék sugara (m) Adhéziós vonóerő A hasznosítható kerületi vonóerő azonban nem lehet nagyobb az adhéziós vonóerőnél (V adh ): V V f adh Q adh ahol: V adh - adhéziós vonóerő f - súrlódási tényező Q adh - meghajtott kerekekre jutó járműsúly (kn) Ha a csúszós, jeges pályán az f és vele együtt a V adh kicsi, vagy az M t nyomaték túlságosan nagy, akkor a kerék megpörög és a hasznosítható vonóerő ekkor is csak az adhéziós vonóerő lesz. l

13 11 A vonóerő, a sebesség és az üzem-anyagfogyasztás összefüggése A vonóerő - sebesség összefüggés számítási menete a motorjelleggörbék adatainak felhasználásával, sebességváltó-állásonként: - a felvett n (fordulat/s) fordulatszámhoz számítjuk a v (km/h) sebességet: 3600 D v n c1n 1000 i d - D: kerékátmérő - μ i, μ d : áttételek - a jelleggörbéről az n (fordulat/s) fordulatszámhoz tartozó N (kw) teljesítményt leolvassuk;; - az N (kw) és v (km/h) adatokkal számítjuk a V (kn) vonóerőt: V v N 3,6 N V s V 3,6 v - s: sebesség m/s-ban - koordináta rendszerben sebességváltó-állásonként ábrázoljuk az összetartozó V-v értékeket és megkapjuk a vonóerőgörbéket. Ha a motorteljesítményt egy kb %-os kihasználással vesszük számításba, akkor egyetlen közelítő burkolóvonóerőgörbét kapunk. A motor jelleggörbéiről levehető adatok segítségével megszerkeszthetők a gépjármű sebességváltó-állásonként változó, sebességtől függő üzemanyag-fogyasztási görbéi. A vonóerő alakjából az alábbi összefüggések állapíthatók meg: minél nagyobb a sebesség, annál kisebb a kifejthető vonóerő az adott sebesség más sebességváltó-állásban is elérhető meredek pálya emelkedési ellenállása 1., 2. sebességváltó-állás magas vonóerejével legyőzhető, de a fogyasztás erősen megnő. Tervezéskor ezért a meredek szakaszokat kerüljük, ha mégis szükséges, akkor kapaszkodósávokkal tegyük lehetővé a személygépkocsik zavartalan haladását. Gépjárművek üzemanyag-fogyasztása és gumikopása az útpályától függően Az üzemanyag-fogyasztást befolyásolja: a vezetési mód az évszak és a hőmérséklet a motor futásteljesítménye, beszabályozottsága a jármű sebessége a burkolatfajta az emelkedő nagysága Az üzemanyag-fogyasztást a sebességváltó-állás és a sebesség nagysága befolyásolja. Ha ugyanazt a sebességet magasabb sebességváltó-állásban érjük el, kedvezőbb az üzemanyagfogyasztás. A legkedvezőbb sebességnél kisebb vagy nagyobb sebességgel való haladás növeli a fogyasztást. A burkolatfajtának és a burkolat állapotának, azaz a felületi egyenetlenségnek és a túlságosan nagy sebességgel való haladásnak jelentős fogyasztásnövelő hatása van.

14 12 Az emelkedők fogyasztásnövelő hatását a másik lejtőirányú forgalom fogyasztáscsökkentő hatása csak részben és inkább kisebb emelkedőknél egyenlíti ki. A személygépkocsik fogyasztása kedvező sebességkifejtés mellett kb. 5-6% nagyságig érzéketlen az emelkedőre A tehergépkocsik üzemanyag-fogyasztásának növekedése csak 3-4% esetén hanyagolható el. 3-4% felett a fogyasztás erősen növekszik. A gumiabroncs elhasználódása függ: a gyártmány minőségétől a nyom beállításának pontosságától a vezetési módtól a burkolatfelület érdességétől az emelkedők nagyságától a kis sugarú ívek arányától A durva vezetési mód csökkenti a gumiabroncs élettartamát. A nagy geometriai érdességű burkolat kissé fokozza a gumiabroncs kopását, de ezzel szemben nagyobb forgalombiztonságot eredményez A meredek útszakaszok erősen fokozzák a gumiabroncs kopását. 8%-os emelkedőnél már 100%-al nő a kopás. Kis sugarú ívekben a centrifugális erő következtében a kormányzott kerék nem tiszta gördüléssel, hanem a szükséges túlkormányzás szöge miatt súrlódva csúszva gördül, amelyet a megfelelő iránytartás kíván meg. A vonatmozgás A vonat mozgását a vasúti vontató járművek által kifejtett vonóerő teszi lehetővé A vonóerő és az ellenállások kölcsönös alakulásából pedig meghatározhatjuk a vonat mozgását A vonóerő A mozdonyt meghajtó erőgép forgató nyomatékának hatása a meghajtott kerekek kerületén keletkezik A kerék és a sín között az erőátvitelt a súrlódás biztosítja, ezért a mozdony által kifejthető vonóerő nem lehet nagyobb, mint az adhéziós vonóerő Ennél nagyobb vonóerőnél, a mozdony kereke megcsúszik, tehát vonattovábbításhoz a nagyobb vonóerőt a mozdony nem hasznosítja. A mértékadó emelkedő Az a megengedhető legnagyobb emelkedő érték egyenes vasúti pályaszakaszon, amelynél az alapul vett mozdony a legnehezebb vonatot a vonóerő teljes kihasználása mellett, állandó sebességgel képes mozgatni. Íves pályán a fellépő ívellenállás miatt a megengedhető legnagyobb emelkedő értékére kisebbet kell választani. Vonalvezetés szempontjából a pályát minél hosszabb állandó emelkedőjű szakaszokból tervezzük, lehetőleg a mértékadó emelkedő számértékének megfelelően.

15 13 A fékezés, a fékút és a megállási látótávolság Az út és vasúti pályát úgy kell megtervezni és megépíteni, hogy a tervezési sebességgel futó jármű vezetője minden pillanatban a fékút távolságra előre lásson A megállási látótávolság a biztonságos körülmények között végzett fékezés hatására megtett fékút nagysága A fékút az a hossz, amelyet a jármű befut az akadály vezető általi észlelése és a jármű megállása közötti idő alatt. A fékút két részből áll: cselekvési úthossz (vonat 5-6 s, gépjármű 1 s): az akadály megpillantásától a fékszerkezet üzembe helyezéséig tart. A jármű ezt a hosszt változatlan sebeséggel futja be. Gépjárműnél: U 1 s t v 3,6 1 0,28 v műszaki fékút: a fékberendezés működtetése és a jármű megállása között megtett út, vagyis amely úthosszon a jármű mozgási energiáját a fékezési erő munkája felemészti. A fékezési erő számításba vételénél a sebességtől függő légellenállást elhanyagoljuk. A műszaki fékút nagyságát a sebesség, a kihasznált hosszirányú súrlódási tényező, valamint az emelkedő illetve lejtő nagysága befolyásolja. 2 2 m s m v e% Gépjárműnél: m g f 2 1 U ,6 100 U 2 2 v v 2 0,0039 U U1 U2 2 e% e% 2 3,6 g f1 f1 100 A biztonságos, nem túlságosan hirtelen és erős fékezésnél vett fékút a megállási látótávolsággal egyenlő. Egy forgalmi sávos útnál a megállási látótávolság a két szembejövő jármű fékútja Két forgalmi sávos útnál a megállási látótávolság a fékúttal egyenlő Havas vagy jeges útpályán a megállási látótávolságnál figyelembe vett átlagos hosszirányú súrlódási tényező nem áll rendelkezésre. A biztonságos közlekedés a sebesség mérséklésével és a pályafelület érdesítésével teremthető meg. 100 Mozgás köríves pályán A járművet a köríves pályán a burkolat és a gumiabroncs között ébredő oldalirányú súrlódás, valamint kisebb mértékben a pálya befelé eső egyirányú dőlése, a túlemelés miatt keletkező önsúlykomponens, mint centripetális erők tartják a köríven. Mivel a centripetális erőszükséglet a sebességgel erősen növekszik, a körívben túlzott sebességgel hajtó vezető járműve esetleg érintőirányban hirtelen kicsúszhat a körívből. Ennek oka az, hogy a vezető túlzottan igénybe vette az oldalirányú súrlódási erő nagyságát, amely már nem volt elég az íves mozgás oldalirányú egyensúlyának fenntartására.

16 14 Az úttervezés számára éppen ezért alapvető fontosságú annak ismerete, hogy egy R sugarú körívben v sebességgel haladó gépkocsi biztonsága hogyan alakul, ezt milyen mértékben befolyásolja a túlemelés és az oldalirányú súrlódás, és ha a tervezés egy adott sebességet alapul vesz, akkor mekkora minimális sugárértéket kell biztosítani a kellő biztonság elérése és a balesetveszély csökkentésére. A kicsúszás határhelyzetének egyensúlyi állapota: C2 Q1 C1 f2 Q2 C2 C cos Q1 Q cos C1 C sin Q2 Q sin Behelyettesítve az első egyenletbe: cos Q cos f C sin f Qsin C m s C Q m g R Behelyettesítve és az egyenletet cosα -val elosztva: 2 2 m s m s m g f2 tg f2 m g tg R R v(km / h) q% s(m/s) ; tg q 3,6 100 Az egyenletet m -el egyszerűsítjük, majd behelyettesítünk s és tgα helyébe. Mivel q és f 2 kis érték, ezért q*f2 közelít a nullához, tehát elhanyagolható. Így: 2 2 v v v f2 q f2 q R min vmax 11,3 2 3,6 9,81 R 127 R 127(f2 q) f2 q R A fenti képletekben a jelölések a következők: - C, C 1, C 2 : centrifugális erő és összetevői (kn) - Q, Q 1, Q 2 : jármű súlya és összetevői (kn) - f 2 : kihasznált oldalirányú súrlódási tényező - m: jármű tömege (kg) - s: haladási sebesség (m/s) - v: haladási sebesség (km/h) - R: körív sugara (m) - g: gravitációs gyorsulás (9,81 m/s 2 ) - q: pályafelület oldalesése (túlemelés) q%/100=q Az f 2 értékét közelítően a szabad oldalgyorsulás (a) tized részével vehetjük egyenlőnek (f 2 a/10). 2

17 15 A centrifugális erő fellépése a vasúti jármű mozgására a következő káros hatásokat fejti ki: 1. A járművet oldal irányban kitolni igyekszik az ívből, ezáltal jelentős súrlódás, kopás keletkezik a külső keréknél. 2. A járművet a külső kerék okozta megtámasztási pont körül kifordítani akarja. 3. Jelentős túlterhelést (kb %) okoz a jármű külső oldalán. 4. Kellemetlen hatást gyakorol az álló utasokra, illetve a rögzítetlen rakomány elmozdulása miatt balesetveszélyes. Ezeket a kedvezőtlen hatásokat a pályának az ív középpontja felé történő döntésével, túlemelésével igyekszünk csökkenteni. A túlemelés mértékét a tervezési szabályzatok tartalmazzák. Az átmeneti ív szükségessége A vasúti kényszerpályánál a sín a kerék nyomkarimája segítségével, a vágánypálya kiképzésének megfelelően vezeti a járművet, amely egyenesből az ívbe történő átmenet nélküli behaladásnál kellemetlen oldallökést kap a centrifugális erő hirtelen fellépése miatt. A centrifugális erő fokozatos kialakulását szolgálja az átmeneti ív. Az úton haladó járművek kis és részben közepes sugarú átmeneti ív nélküli útkanyarulatokban kényszerűen áttérnek a belső, az ellenkező irányú forgalmi sávba, csökkentve ezzel a forgalombiztonságot és a külső burkolatsáv kihasználását. A gépjármű egy átmeneti ívet ír le, amely az egyenest és a körívet összeköti. Amikor az útpálya tengelye egyenesből közvetlenül érintőlegesen megy át a körívbe, akkor a gépjárműnek az egyenesből az R sugarú ívbe kanyarodó vonala eltér az úttengelytől. Azzal csak akkor lehetne párhuzamos, ha a körív eleje pontban, álló helyzetben elforgatná a kormányt a vezető, és így haladna

18 16 tovább az ívben. A valóságban a gépjármű egy átmeneti ívet ír le, amely az egyenest és a körívet összeköti. A klotoidgörbe természetes egyenlete és paramétere Az átmeneti ív az egyenestől r = sugárral indulva tér el, és a görbületét egyenletesen növelve, érintőlegesen, r = R sugárral csatlakozik a köríves pályához: A lineáris görbületi ábrából következik, hogy l L 1 r, 1 R 1 r l, r l R L = állandó R L Ez az átmeneti ív - a klotoidgörbe - természetes egyenlete. A klotoid átmeneti ív természetes egyenletéből következik az a tulajdonsága is, hogy minden pontjában a ponthoz tartozó ívhossz és görbületi sugár szorzata egy állandó érték: R*L (m 2 ). A tervezéshez azonban nem ezt a négyzetes értéket, hanem ennek (m) dimenziójú négyzetgyökét használjuk fel jellemző számként, p jelöléssel, paraméter elnevezéssel. A klotoidgörbét a paraméterrel jellemezzük: p R L A p paraméterű klotoid-átmeneti ív egy spirális görbe, amelynek csak a kezdő L=p 2 /R hosszúságú szakaszát használjuk fel átmeneti ívként. Az átmeneti ívvel keletkező körív és a befelétolódás jelentősége Az átmeneti ív fontos geometriai tulajdonsága, hogy a körívet az egyenestől egy R mérettel, az un. köríveltolással befelé tolja. Egy útkanyarulatnál a gépjármű természetes útjának megfelelően az R sugarú körív két oldalára egy-egy átmeneti ív kerül.

19 17 A dinamikailag szükséges legkisebb átmeneti ívhosszak nagysága (Lmin) Dinamikailag szükséges átmeneti íveknek nevezzük azokat az átmeneti íveket, amelyeket a jármű természetes útjának említett befelé tolódása miatt, az ellenkező irányú forgalmi sáv védelme és a burkolatfelület kihasználása érdekében alkalmazunk az úttervezésnél. Az ilyen okokból alkalmazott átmeneti ívek csak egy minimális (L min ) vagy annál nagyobb hossz esetén felelnek meg a gépkocsi természetes útjának. Az átmeneti ív hosszán a görbület, és ezzel együtt a centrifugális gyorsulás lineárisan emelkedik 0- tól a körív a R oldalgyorsulásáig. Ha az átmeneti ív túl rövid, akkor az oldalgyorsulás növekedése gyors, oldallökéshez hasonló hatású. Az oldalgyorsulás változásának sebessége a k=da/dt oldallökés. Az oldallökés értéke nem lehet egy kísérleti érzésküszöb nagyságánál magasabb, mert a jármű utasai és vezetője számára kellemetlen, bizonytalan érzéssel jár. Vizsgálatok szerint a megengedhető oldallökés nagysága k=0,4-0,5 m/s 3. A dinamikailag szükséges legkisebb középponti szög A dinamikailag helyesen kialakított útív egy belépő és egy kilépő átmeneti ívből és az ezeket összekötő tiszta körívből áll. A belépő és kilépő átmeneti ív közötti körív legfeljebb 0-ig csökkenthető. Ha az átmeneti ívek hossza L min, akkor a klotoid átmeneti íves körív középponti szöge a dinamikailag szükséges legkisebb középponti szöggel lesz egyenlő, ami az átmeneti ívek középponti szögeinek ( ) összege: min L 2, 57,3 min min min 2R 2L L 57,3 min 57,3 min min 2R R Az L min betervezésének feltétele, hogy az ív középponti szöge a dinamikailag szükségesnél nagyobb, vagy legfeljebb azzal egyenlő legyen ( min ). Ha az L átmeneti ívhosszat nagyobbra választjuk, mint L min,akkor a betervezéshez szükséges középponti szög is nagyobb lesz. Az elhelyezés feltétele: 2. Előzések A két forgalmi sávos utaknál az előzések hozzájárulnak az átlagsebesség emeléséhez. Ezért úttervezéskor gondot kell fordítani arra, hogy a tervezendő vagy korszerűsítendő út minél nagyobb hosszában tegyük lehetővé az előzéseket. Emellett az előzési lehetőségek az út vonalán lehetőleg egyenletesen elosztva szerepeljenek. Tervezési szempontból lényegében az előzési látótávolság biztosításáról van szó. Az előzés az úton való haladás egyik legveszélyesebb művelete. A gépjárművezető akkor tudja kellő biztonsággal végrehajtani az előzést, ha vissza tud térni saját forgalmi sávjára

20 18 anélkül, hogy akár a szembejövő, akár a megelőzött gépkocsit veszélyeztetné, vagy akár csak zavarná. Előzési látótávolság A szükséges előzési látótávolság magába foglalja: az előző jármű útját a szembejövő jármű útját egy biztonsági távolságot az előzés befejeztével a szembe haladó járművek között A biztonságos előzés időtartama: előzés: t 1 =9 s biztonsági távolság felének befutása: t 2 =2 s t= t 1 + t 2 =11 s = 2 s t = 2 (v U e Ue - előzési látótávolság (m) s - a járművek sebessége (m/s) v - a járművek sebessége (km/h) 3,6) 11 6 v A v helyébe v t tervezési sebességet helyettesítve: U 6 e v t Megkülönböztetünk un. redukált előzési látótávolságot. Értéke a teljes előzési látótávolság 2/3-a: U 4 er v t KÖZUTAK FORGALMI ÉS FORGALOM-BIZTONSÁGI ALAPISMERETEI A közúti forgalmat jellemző adatfajták Jellegzetes sebességeloszlások közutakon Az út kapacitásának és megengedett forgalmának fogalma Jellegzetes sebességi alapfogalmak Jellemző egyszerű baleseti mutatószámok Meglévő vagy tervezett útszakasz forgalombiztonságának számszerű megítélése A közúti forgalmat jellemző adatfajták és fő felhasználási körük A közúti forgalom jellemzésére legtöbbször az alábbi adatfajtákat használjuk fel: átlagos napi forgalom (ÁNF) mértékadó óraforgalom (MOF) tervezési forgalom (F 100 ) Az átlagos napi forgalom(ánf) Egy bizonyos évre vonatkozó átlagos napi forgalom (jármű/nap). Szokásos felhasználása: tervezési sebesség megszabásánál csúcsóraforgalmak becslésénél a forgalmi méretezés és felülvizsgálat esetén

21 19 az útszakasz fontosságának értékelésénél az útüzemeltetésben és a fenntartás egy részében gazdasági számítások elvégzésénél Ezt az értéket vagy a forgalomszámlálás évére vagy az útépítés befejezési (megnyitási) időpontjára vagy azután 10, 15, 20 stb. évre vonatkoztatjuk. Ezért az ÁNF értéknél az illető évet indexbe szokás írni. Az ÁNF értékét keresztmetszeti forgalomszámlálásból állapítjuk meg, és sokszor átszámítjuk személygépkocsi-egységre (E). Az átszámításnál az egyes járműfajtákat, a forgalmat zavaró hatásuknak megfelelő szorzószámokkal külön külön megszorozva összegezzük: Á NF E nap mqi ahol Q az illető i-edik járműfajta egy évre számolt átlagos napi forgalom értéke, m az átszámítási tényező (pl. személygépkocsi esetében: m=1,0, tehergépkocsinál: m=2,5 stb.) A forgalomszámlálást végezhetjük: - reprezentatív kismintavételekkel (az év kevés, különböző, jellegzetes, meghatározott napjain végzett 12 vagy 8 órás forgalomszámlálások segítségével). A számlálás lehet kézi vagy automatikus. - országos forgalomszámlálás (pl évben 112 db főállomás segítségével, kidolgozott munkarend szerint óra időtartamú hosszú számlálást végeztek) Mértékadó óraforgalom(mof) Az MOF jármű/h vagy E/h egy bizonyos évre jellemző mértékadó óraforgalom, más, jellemzőbb nevén mértékadó csúcsóraforgalom. Az a csúcsóraforgalom, amelynek éves tartóssága óra. Szokásos felhasználása: jelenlegi út forgalmi viszonyainak megítélése jelenlegi út kapacitás-kimerülési időpontjának megállapítása új úttervezésnél, áttervezésnél a szükséges forgalmi sávok számának megállapítása Értéke számítható az átlagos napi forgalomból: MOF E/h = t *ÁNF E/nap Az t egyrészt a kívánt t óratartósságból, valamint az útjellegtől függően táblázatból adódik. Tervezési forgalom (F 100 ) Az F 100 tervezési forgalom (db), más néven pályaszerkezettervezési vagy burkolatmegerősítés-tervezési forgalom. A tervezési élettartamra (pl. 15 év) megadja az átgördülő nehéz forgalom járműveinek számát 100 kn-os egységtengely áthaladásban. Az F 100 tervezési forgalom használatos: új pályaszerkezetek méretezése, tervezése meglévő útburkolat megerősítése burkolat-fenntartási igények és anyagok felmérése

22 20 Jellegzetes sebességeloszlások közutakon A forgalom lefolyásának körülményeibe jó betekintést ad, ha egy két forgalmi sávos útszakaszon megfigyeljük és megmérjük az egyes járművek v km/h sebességeit, valamint az F jármű/15 perc, vagy jármű/h forgalomnagyságait. Az F óraforgalmat egyszerű keresztmetszeti számlálással állapítjuk meg. A sebességmérést vagy különleges mérőműszerrel regisztráljuk, vagy két mérőcsoport segítségével, kézi úton lehet mérni. (pl. egymástól 1km távolságban végeznek forgalomszámlálást rendszámfelírással,az áthaladási időpontokat összehangolt stopperórákkal rögzítve. A kiválogatott adatpárokból a t időkülönbségek és a v=l/t km/h sebességek így megállapíthatók.) Szokásos ezen kívül a járművek követési közeit, azaz az egyes járművek elhaladása közötti időközök nagyságát, is megmérni. A járművek sebességeloszlása kisebb forgalomnál véletlenszerű. Számos mérés és ezek matematikai statisztikai vizsgálata azt mutatja, hogy a járművek sebességeloszlása a Gaussféle normális valószínűségi eloszlást közelíti meg igen jól. A járművek követési időközei valószínűsége a Poisson-eloszlást követi. (A Poisson-eloszlás a ritka véletlen események eloszlása, a binomiális eloszlás közelítése.) Tekintsük most, pl. az egyórás időegység alatti járművek v sebességeinek eloszlását. Ekkor a kapott nagyszámú n db sebességértéket, mint reprezentatív mintát tekinthetjük, melynek a normális valószínűségi eloszlás miatt a két fő paramétere a v átlagérték és az s tapasztalati szórás, vagy négyzetes eltérés: v km 2 (v v) v n h s n 1 A sebességeloszlás gyakorisági görbéjét ábrázolva látható, hogy a normális eloszlás szerint az előforduló sebességek kb. 95%-a a v átlagsebességtől 2s km/h sebességintervallumba kerül, a mért sebességek majdnem 100%-a pedig a 3s km/h intervallumon nem esik kívül, homogén alapsokaságot, pl. azonos járműfajtákat feltételezve. A harang alakú gyakorisági ábra integrálgörbéje a sebesség-eloszlási görbét adja. Ezen jellemző görbének inflexiós pontja van a v km/h átlagsebességnél. A sebességeloszlási görbe 0-1,0 azaz 0-100%-ig terjedő ordinátája egy választott v 1 km/h sebességnél azt mutatja, hogy hány %-a haladt az összes mért gépkocsinak a v 1 km/h-nál kisebb sebességgel. Az út kapacitásának és kapacitáskihasználásának fogalma Egy út teljesítőképessége C (kapacitása) az a jármű/h mértékegységben kifejezett legnagyobb forgalomnagyság, amely az adott útviszonyok és forgalmi körülmények között adott útkeresztmetszeten át tud haladni. Az útszakaszon lefutó F (jármű/h) forgalomnagyság és a teljesítőképesség hányadosa (F/C) a kapacitáskihasználási arányszám.

23 21 Az út megengedett forgalmának fogalma A megengedett forgalom (Fe) az adott útkeresztmetszet (C) kapacitásának egy megfelelően csökkentett értéke. A csökkentő tényezők olyan kisebb (50-60%-ra csökkentett) fogalomnagyságot adnak megengedhetőként, amelynél a zsúfoltság, a balesetveszély nagyrészt megszűnik és a járműfolyam sebessége kedvezőbb, jól tűrhető értékre javul. Jellegzetes sebességi alapfogalmak Átlagos sebesség: egy hosszabb útszakaszon az összes jármű egy időtartam alatt mért sebességeiből számított átlagos v km/h számtani középérték. Függ a forgalomnagyságtól, az út vonalvezetésétől, valamint a gépkocsik összetételétől. Jelentősége a gazdasági számításoknál van. Tervezési sebesség: v t km/h új út tervezése és meglévő út korszerűsítése esetén alapul vett, a tervezés és a kiépítés egyenletes színvonalát és biztonságát elősegítő elméleti sebességérték. Ezt a tervezési sebességet kis forgalom mellett az úton bárhol, a kis sugarú ívekben és emelkedőn, valamint nedves, esős útburkolaton is biztonságosan ki kell tudni fejteni. Aktív menetsebesség: egy olyan siető személygépkocsi átlagos sebessége, amely az adott forgalomnagyság és vonalvezetés szempontjából kellően biztonságos vezetés mellett a legrövidebb menetidőre törekszik. A forgalomnagyságra és a vonalvezetésre jellemző sebességérték. Legnagyobb aktív menetsebesség: üres útnál vagy igen kis forgalomnál egy olyan aktív, siető személygépkocsi átlagsebessége, amely a biztonságot még szem előtt tartva, egyenesben és nagy sugarú ívekben magas sebességgel halad, kisebb sugarú ívek előtt pedig a sugárnak megfelelő csökkentett, még biztonságos sebességre fékez le (kb. megfelel egy sportos vezetésnek). Elsősorban az út vonalvezetésére jellemző. Megengedett sebesség: a KRESZ-táblával kötelezően előírt sebesség Ajánlott sebesség: a kisebb sugarú, veszélyesebb ívek előtt feltüntetett, nem kötelezően előírt sebesség. Pillanatnyi kihasznált sebesség: a jármű pillanatnyi sebessége (változó) Jellemző egyszerű baleseti mutatószámok Fontos feladat az úthálózaton az ún. baleseti góchelyek felderítése, sokszor matematikai-statisztikai módszereket is felhasználva. Az úthálózaton regisztrált balesetekről baleseti ponttérképeket vezetnek. A megmutatkozó sűrűsödési helyek a baleseti góchelyek. Az összehasonlítást és a baleseti góchelyek megkeresését a baleseti mutatószámok segítik elő. Balesetsűrűség 100 km-re:

24 B baleset S b L T 100km Itt B db balesetet jegyeztek fel T év alatt, L km hosszú szakaszra. Balesetszám egy csomópontra: B csp B T baleset csomópont Baleseti gyakoriság v. relatív baleseti mutató: Azt mutatja meg, hogy egy L hosszú útszakaszon 10 millió=10 7 járműkilométer forgalmi teljesítményre hány baleset jut. 7 B 10 baleset b 365 ÁNF L T 10millió járműkm ÁNF az átlagos napi forgalmak átlaga T év alatt. Ugyanez egy csomópontra vagy útkeresztmetszetre: 7 B 10 baleset b 365 ÁNF T 10millió járműkm Fajlagos baleseti költség K b ha egy baleset átlagos kárértéke k : K b k 365 ÁNF L T forint járműkm Fenti képlet a gazdaságossági számításokhoz szükséges mutató. Meglévő vagy tervezett útszakasz forgalombiztonságának számszerű megítélése Vannak olyan módszerek, amelyek segítségével a meglévő útszakaszon vagy tervvariánson belül behatárolhatók azok a helyek vagy szakaszok, amelyeknél a forgalombiztonság nem megfelelő, és ezért a terv javításra, átdolgozása szükséges. Ezen feladatok megoldására két módszert ismerünk: Biztonsági tényezők módszere: A módszert az orosz Babkov professzor dolgozta ki. Egy meglévő úthálózat sok ezer jellegzetes, veszélyes szakaszán gondosan megvizsgálták a sebességek alakulását, valamint a balesetek számát. Az útszakaszok forgalombiztonságának jellemzésére a v c /v b biztonsági tényezőt veszik alapul, ahol v c km/h az akadályoztatás miatt hirtelen csökkentett sebesség

25 23 v b km/h a veszélyes szakasz előtti sebesség Minél kisebb az arányszám, annál nagyobb arányú, hirtelen sebességcsökkentés szükséges az adott szakaszon. Ilyenkor a vezetők egy része csak elkésve, túl hirtelen fékez, és a balesetek lehetősége nagyobb. A módszer alkalmazásakor először az útvonal sebesség-út diagramját készítik el. A Babkov által megadott értékelési szempontok a következők: Általánosságban a vizsgált útszakasz jellege a sebességi, biztonsági tényező szerint: - v c /v b 0,4 esetén: nagyon veszélyes, - 0,4-0,6 között: veszélyes, - 0,6-0,8 között: kissé veszélyes - 0,8-1,0 között: veszélytelen Új utak tervezésekor ezért megkövetelhető, hogy a v c /v b arány ne legyen kisebb 0,8-nál. Összetett biztonsági tényezők módszere: egy útszakasz veszélyességi fokát egy K b érték jellemzi, amelyet 14-féle K i biztonsági tényező szorzatával képezünk: K b K 1 K 2 K 3...K 14 A K biztonsági tényezők külön-külön az útkeresztmetszet, a vonalvezetés, a csomópontok, a burkolatérdesség hatását veszik figyelembe. Ha az útszakasz 14-féle jellemzője alapján a K b értéket megállapítottuk, akkor Babkov javaslata szerint: - új útvonalak tervei esetén K b =15-20 közötti értékű legyen. Ezt a határt túllépő szakaszokat át kell tervezni. - útkorszerűsítések terveinél vonalkorrekcióra javasolt az adott szakasz, ha K b meglévő úton és pályamegerősítésnél sebességkorlátozást és előzni tilos jelzés felállítását lehet javasolni akkor, ha az összegezett baleseti tényező K b =20-40 közötti érték. Záróvonal felfestését lehet mérlegelni, ha a tényező már közötti értéknél nagyobb. UTAK TERVEZÉSE Az úttervezés munkája három, szinte mindig párhuzamosan készítendő, egymással állandóan kölcsönhatásban álló tervcsoport elkészítéséből áll: keresztmetszeti tervezés helyszínrajzi tervezés hossz-szelvény tervezés A KERESZTMETSZETI TERVEZÉS ALAPJAI A keresztmetszeti tervezés három fő feladatcsoport megoldását jelenti: Koncepcionális és forgalmi tervezés Geometriai tervezés

26 24 Szerkezeti tervezés (pályaszerkezet tervezése) AZ ÚTKERESZTMETSZET KONCEPCIONÁLIS ÉS FORGALMI TERVEZÉSE Az út része az emberi környezetnek, része az infrastruktúrának, ezért környezeti területfejlesztési településfejlesztési esztétikai követelményeket kell kielégítenie. A fejlesztési koncepció, a forgalmi rész-szempontok súlyozása után, több ízben is módosítható, vagy részben mégis meghagyható. Ezért minden úttervezési munka kerete és kiindulópontja az országos úthálózat-fejlesztési terv, valamint az egyes városi közlekedésfejlesztési tervek lesznek. Az egyes koncepciókat úgy fogalmazzák meg, hogy azok egy országos úthierarchia egységes rendszerébe kerüljenek be. Megkülönböztetünk: - külterületi közutak (jelük K ), amelyek a településeken kívül vezetnek, - belterületi közutakat (jelük B ), amelyek a településeken belül helyezkednek el. Külterületi utak esetében a tervezési előírás tíz tervezési osztályt rögzít (jelük: K.I.-K.X.). Belterületen nyolc tervezési osztály tervezhető (jelük: B.I.-B.VI., B.IX.- B.X.). A hálózati szerepkör szerint vannak: - gyorsforgalmi utak (autópályák, autóutak), amelyek nagy távolsági - országok, országrészek ill. régiók közötti - jelentős nemzetközi forgalmat bonyolítanak le a legmagasabb minőségi színvonalon;; - főutak, amelyek külső szakaszokon távolsági forgalmat bonyolítanak le, városokban pedig a városrészek közötti kapcsolatot, valamint a városba való ki- és bevezetéseket oldják meg;; - mellékutak, amelyek a helyi, rövidebb távú forgalmat bonyolítják le;; - egyéb utakhoz tartoznak a kerékpárutak, a gyalogutak, a járművel is járható városi gyalogutak. A tervezési osztályokat táblázatok tartalmazzák kiegészítve a környezeti akadályoztatást jelző A-B-C-(D) jelzéssel és az ezekhez tartozó v t km/h tervezési sebesség értékkel. Külterületi közutak esetén A-B-C kategóriát különböztetünk meg (sík-domb-hegyvidéki vagy beépítettség szerint: ritka-közepes-sűrű). Belterületen a környezeti körülményeket négy csoportba (A-B-C-D) kell besorolni. Az A-B beépítetlen vagy lazán beépített területet és nem érzékeny illetve érzékeny környezetet, a C-D sűrűn beépített területet és nem érzékeny illetve érzékeny környezetet jelöl. Az érvényes műszaki előírás ezen kívül rögzíti az egyes kategóriák összes fontos tervezési paraméterét (pl.: a forgalmi sávok száma és

27 25 szélessége, a használható sávszám és a sávelrendezés, minimális körívsugár stb.). A koncepcionális vagy szolgáltatási célú tervezés esetén egy adott igényből indulunk ki és ehhez rendelünk táblázatok alapján egy megkívánt tervezési osztályt. A forgalmi tervezés esetén már olyan útról van szó, amelynek ismerjük a helyét az úthálózatfejlesztési tervben, emellett már a jelenlegi forgalma is jelentős. A forgalom-előrebecslés különböző módjai alapján az útszakasz jövőbeli, MOF E/h mértékadó óraforgalmát meghatározzuk. Ezután olyan útkeresztmetszetet tervezünk, hogy a forgalmi sávok száma és jellege által meghatározható F e E/h megengedett forgalomnagyság éppen nagyobb legyen, mint a várható MOF nagysága. GEOMETRIAI TERVEZÉS Az útkeresztmetszet fő elemei és felosztásuk A belterületi közutakkal részletesebben az Infrastruktúra c. tárgy keretében foglalkozunk. Külső szakaszon épülő utaknak a közterület kisajátítási határok közötti terület három részre oszlik: útkorona jobbra és balra az útkoronán kívüli részek A határok a szükséges talp-, illetve övárkokon kívül vannak. Az útkeresztmetszetnek van forgalomtechnikai és építéstechnológiai felosztása. Az útkeresztmetszet forgalomtechnikai felosztása Az útkoronán belül vannak: forgalmi sávok két oldalt a szélső sávok: padkák biztonsági sáv autópályánál leállósáv