Юрий Низовцев - Cвайные дорожные сооружения безостановочного движения

• Название: Cвайные дорожные сооружения безостановочного движения
• Автор: Юрий Низовцев
• Жанр: Техническая литература

Существующий в настоящее время в мире подход к раздельному движению по транспортным коридорам автотранспорта, железнодорожного транспорта, проводки трубопроводов, систем связи, электроэнергии дорогостоящ, во многом неэффективен, часто отнимает у пользователей плодородные земли, загрязняет окружающую среду, использует устаревшие методы перемещения транспортных средств. Выявление недостатков этого подхода дало возможность разработать новые компактные дорожные конструкции, обеспечивающие безостановочное перемещение транспортных средств в едином объеме комбинированной транспортной свайной эстакады на основе стального каркаса за счет введения сквозных буферных полос для поездов и автомобилей и межэтажных переездов для автомобилей. Возможным стало также использование конструкции для навешивания на нее кабелей и трубопроводов. Аналогичная конструкция может быть использована в качестве путепровода. Эти и подобные им конструкции дадут возможность резко интенсифицировать товарооборот, явятся дополнительным рынком сбыта металлопроката и цемента, позволят освоить пустынные территории и существенно повысят мобильность и улучшат жизнь населения.

---

Оснащение эстакады необходимыми приборами и оборудованием займет около месяца и потребует участие около 20 специалистов при выплате им порядка $100 тыс.

Стоимость геодезических и других вспомогательных работ можно оценить в сумму около $100 тыс.

С учетом указанных статей расходов себестоимость 1 км оснащенной двухэтажной магистрали-эстакады составит: $8,94 + $0,086 + $0,320 + $0,200 + $0,200 + $0,200 + $0,100 + $0,100 = $10,1 млн.

В эту сумму не входят монтаж и навеска трубопроводов, монтаж линий связи непосредственно на эстакаде и т.д., поскольку они могут не входить в состав конструкции конкретной КТТМ или осуществляться отдельно или в другие сроки.

В частности, сооружение подобной компактной и эффективной КТТМ между Петербургом и Москвой (650 км) по себестоимости обойдется только в $ 6,5 млрд., то есть, в 2,6 раза дешевле, чем проектируемая наземная автомагистраль (550 млрд. руб., или $18 млрд.). Необходимо также учитывать быстроту ее установки (порядка одного года).

Масса нагрузки конструкции на вертикальные опоры составит: 5700 (сталь) + 6040 (бетон) = 11740 т. К этой массе может добавиться масса трубопроводов. Если число веток трубопроводов составит 4 при диаметре трубы 1 метр и толщине стенки трубы порядка 10 мм, то масса трубопроводов без содержимого составит 1000 тонн, а с содержимым (вода) 4200 тонн, что увеличит нагрузку до 15940 тонн.

На верхнем уровне на шести полосах движения может находиться одновременно до 300 легковых автомобилей массой в среднем 2 тонны каждая, то есть всего – 600 тонн. На четырех полосах движения нижнего уровня может находиться одновременно до 200 грузовых автомобилей массой в среднем 10 тонны каждая, то есть всего – 2000 тонн. Максимальная масса автомобилей на 1 км сооружения может составить порядка 2600 тонн.

На нижнем уровне на двух полосах движения и в предельном случае еще и на двух резервных полосах могут находиться груженые железнодорожные составы. Масса стандартного крытого вагона 30 т, грузоподъемность – 70 т. Общая масса – 100 т. На один километр вагонов длиной 14 метров каждый в сцепке может приходиться около 66 вагонов. Таким образом, в предельном случае на четырех путях может находиться масса 26400 тонн.

Масса двухуровневой магистрали-эстакады с указанной предельной загрузкой составляет порядка 45 тысяч тонн. Она может быть нагрузкой 100 стальных колонн диаметром 50 см, сечением каждой колонны 44300 мм². На общую площадь колонн-опор по сечению 4430000 мм² действует 450000000 ньютонов, или один квадратный миллиметр подвергается давлению 101 н/мм². При пределе прочности стали 600н/мм² конструкция имеет 6-кратный запас прочности.

В заключение скажем: главным для движения железнодорожных составов по транспортному коридору с использованием КТТМ и соответственно – с использованием буферных путей является его безостановочность. Это с экономической позиции выгодно для переброски на большие расстояния практически любого объема контейнерных грузов при наличии соответствующих терминалов. Поэтому, если установить КТТМ над действующей железнодорожной магистралью, пропускная способность которой низка, или рядом с ней, например, Транссибирской магистралью, то можно воспользоваться уже готовой железнодорожной инфраструктурой, несколько модифицировав ее и увеличив терминалы.

Причем использовать имеющиеся в КТТМ колеи движения в этом случае наиболее целесообразно только для безостановочного перемещения составов с контейнерами. Остальные пассажирские и грузовые поезда можно, как и прежде, пропускать по наземной магистрали.

Если же КТТМ используется не как дублер наземной железнодорожной магистрали, а автономно, то имеющиеся на ней буферные колеи вполне можно использовать для сравнительно редкого прогона пассажирских региональных составов, размещая необходимую дорожную инфраструктуру частично на эстакаде, частично на наземной уровне.

Глава 2

Двухэтажные путепроводы безостановочного движения на стальном каркасе.

Разгрузочный путепровод [2], запатентованный в виде конструкции эстакады для перемещения транспортных средств на разных уровнях в России, на Украине, в Китае, устанавливается преимущественно на загруженных автомагистралях, пересекающих железнодорожные пути, автомагистрали, реки, овраги и т.п., а также устанавливается на тех участках переезда, на которых к месту переезда подходит несколько дорог, а на действующем путепроводе имеется меньшее число полос движения, чем на соединяемых им участках автодороги.

Конструкция двухуровневого путепровода включает 4-е полосы движения плюс две буферные полосы на втором уровне и столько же на первом уровне. Всего – 8 полос движения и 4 буферные полосы.

Эта конструкция обеспечивает пропускную способность путепровода на уровне около 16 тысяч автомобилей в час и безостановочное движение автомобилей при скорости не менее 30 км/час без возникновения заторов и пробок.

Грузовые автомобили перемещаются только по первому этажу (уровню), легковые автомобили могут перемещаться как по первому этажу, так и по второму этажу, переезжая на второй этаж по въезду-отводу от автодороги, а также по межэтажному переезду, например, в случае наступления полной загруженности первого уровня в часы пик и прочих напряженных периодах работы автодороги или для ускорения проезда по путепроводу. Путепровод при усилении транспортных потоков на автодороге и ее возможной перегрузке может быть продлен в обе стороны над наземной автодорогой для увеличения пропускной способности всей локальной трассы в виде двухуровневой автодороги-эстакады на 5, 10, 20 и более километров.

Связанность уровней путепровода межэтажными переездами, въездными и съездными участками обеспечивает безостановочный проезд большей части автомобилей, а это легковые автомобили, по любому наименее загруженному уровню. Причем наличие свободных от движения буферных (резервно-технических) полос на каждом этаже путепровода практически гарантирует объезд автомобилями мест аварий или ремонта без остановок и без существенного падения скорости транспортного потока.

Если число автомобилей выросло (число полос движения подведенных к путепроводу дорог увеличилось) и стало превышать пропускную способность путепровода и наоборот, то конструкция путепровода, состоящая из стальных деталей и узлов, соединенных резьбовыми крепежными элементами, предполагает сравнительно простую и быструю надстройку дополнительных этажей или – напротив – демонтаж ненужных этажей, вплоть до разборки конструкции и переноса ее в другое место.

На основе известной методики управления дорожным движением ramp metering (США) [7] нами разработана методика , позволяющая в любом случае удерживать плотность транспортного потока в заданных рамках и не допускать падения его скорости ниже определенного уровня. Для осуществления контролируемого въезда и поддержания непрерывности движения транспортного потока по путепроводу, на въездах в путепровод устанавливаются светофоры, управляемые через контроллер радарами по программе, которая запрещает автомобилям въезд при падении скорости потока ниже, например, 30 км/час. Та же методика должна действовать и на автодороге перед въездом на путепровод и после него, вследствие чего, а также и вследствие наличия буферных полос транспортный поток удерживается на всем протяжении автодороги безостановочным.

В частности, применение предлагаемой конструкции путепроводов на Третьем транспортном кольце (ТТК) Москвы и на Московской кольцевой автодороге (МКАД) практически не потребует значительных финансовых вложений, но гарантирует безостановочное движение по этим магистралям даже в час пик. Кроме того, установить в ближайшее время без существенных затрат безостановочное движение на ТТК и МКАД можно переводом крайних справа по ходу движения полос в буферные с введением на въездах светофоров, запрещающих въезд автомобилей при падении скорости потока до минимального предела (соответственно 60 и 40 км/час). Однако этот подход будет действенным только в случае согласования числа въездов и съездов, которое должно быть близко друг к другу. На ТТК этого можно достигнуть, переведя 4-ю (4-ю и 5-ю) полосу по краям в буферную, запретив по ним сквозное движение, то есть, предназначив их только для въезда-съезда и для объезда автомобилями мест аварий или ремонта. В этом случае, все оставшиеся шесть полос (3 + 3) используются для сквозного, свободного движения с пропускной способностью 2 тыс. автомобилей в час каждая (всего – 12 тыс. автомобилей в час) со скоростью 60-90 км/час, с выставлением знака, запрещающего снижать скорость ниже 60 км/час. Кроме того, производится перевод каждого из всех въездных светофоров на ТТК в автоматический режим с включением запрещающего сигнала на въезд на ТТК при падении скорости транспортного потока на нем до 60 км/час.

Аналогичным образом восемь полос МКАД предназначаются для проезда автомобилей в пределах скоростей 40-100 км/час (пропускная способность трассы – 16 тысяч автомобилей в час при наличии 4-х полос движения в каждую сторону), а крайние полосы переводятся в буферные и въездные светофоры работают в режиме допуска на МКАД автомобилей только при скорости транспортного потока в пределах 40-100 км/час. В результате, в любое время суток на ТТК и МКАД движение становится скоростным и безостановочным, без заторов и пробок.