Politechnika Wrocławska

Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego

Katedra Dróg i Lotnisk

ĆWICZENIE PROJEKTOWE Z PRZEDMIOTU

DROGI, ULICE, WĘZŁY

ŁUKASZ ZASKÓRSKI

NR INDEKSU 162317

1. OBLICZENIE KRZYWEJ PRZEJŚCIOWEJ

1.1. Dane

R = 600m - promień łuku

α = 64

$V_{p} = 70\frac{\text{km}}{h}$ - prędkość projektowa

1.2. Obliczenie parametru krzywej przejściowej A

- warunek minimalnego czasu przejazdu

$a \geq 0,75 \bullet \sqrt{R \bullet V_{p}} = 0,75 \bullet \sqrt{600 \bullet 70} = 153,7m$

- warunek łagodnego wzrostu przyśpieszenia odśrodkowego

$k = 0,6\frac{m}{s}$ dla $V_{p} = 70\frac{\text{km}}{h}\ $– dopuszczalny przyrost przyśpieszenia dośrodkwego

$a \geq \sqrt{\frac{V_{p}^{3}}{47 \bullet k}} = \sqrt{\frac{70^{3}}{47 \bullet 0,6}} = 110,3m$

- warunek minimalnego kąta zwrotu

$\frac{R}{3} \leq a \leq R\ = > \ \ \ 200m \leq a \leq 600m\ $

- warunek minimalnej i maksymalnej wartości przesunięcia H łuku kołowego od górnej stycznej

H_min = 0, 5m

H_max = 2, 5m

$a \geq \sqrt[4]{24 \bullet R^{3} \bullet H_{\min}} = \sqrt[4]{24 \bullet 600^{3} \bullet 0,5} = 225,64m$

$a \leq \sqrt[4]{24 \bullet R^{3} \bullet H_{\max}} = \sqrt[4]{24 \bullet 600^{3} \bullet 2,5} = 337,41m$

$L_{\min} = \frac{a^{2}}{R} = \frac{{225,64}^{2}}{600} = 84,86m$ => Przyjęto L = 85m

$$A = \sqrt{R \bullet L} = \sqrt{600 \bullet 85} = 225,83m$$

1.3. Obliczenie parametrów geometrycznych

$$X = L - \frac{L^{5}}{40 \bullet A^{4}} = 85 - \frac{85^{5}}{40 \bullet {225,83}^{4}} = 84,96m$$

$$Y = \frac{L^{3}}{6 \bullet A^{2}} - \frac{L^{7}}{336 \bullet A^{6}} = \frac{85^{3}}{6 \bullet {225,83}^{2}} - \frac{85^{7}}{336 \bullet {225,83}^{6}} = 2,01m$$

$H = \frac{L^{2}}{24 \bullet R} = \frac{85^{2}}{24 \bullet 600} = 0,5m$ (spełnia warunek 0, 5m ≤ H ≤ 2, 5m )

$$T_{s} = \left( R + H \right) \bullet tg\frac{\alpha}{2} = \left( 600 + 0,5 \right) \bullet tg\frac{64}{2} = 375,23m$$

$$\tau = \frac{L}{2 \bullet R} = \frac{85}{2 \bullet 600} = 0,071\ rad = 4$$

$$\overset{\overline{}}{\text{SW}} = R \bullet \left( \frac{1}{\cos\frac{\alpha}{2}} - 1 \right) = 600 \bullet \left( \frac{1}{\cos\frac{64}{2}} - 1 \right) = 108,47m$$

X_s = X − R • sinτ = 84, 96 − 600 • sin4 = 43, 11m

T₀ = X_s + T_s = 43, 11 + 375, 23 = 418, 34m

β = α − 2 • τ = 64 − 2 • 4 = 56

$$\overset{\overline{}}{\text{ASB}} = \frac{\beta \bullet \pi \bullet R}{180} = \frac{56 \bullet 3,14 \bullet 600}{180} = 586,13m$$

$$\overset{\overline{}}{\text{PA}} = \overset{\overline{}}{\text{BK}} = L = 85m$$

$$\overset{\overline{}}{\text{PK}} = 2 \bullet L + \overset{\overline{}}{\text{ASB}} = 2 \bullet 85 + 586,13 = 756,13m$$

2. WARUNKI WIDOCZNOŚCI

2.1. Odległość widoczności na zatrzymanie

$$L_{z} = \frac{V}{3,6} + \frac{V^{2}}{254(0,95 \bullet \varphi + f \pm 0,01 \bullet i)} + 10$$

$V = 90\frac{\text{km}}{h}$ - prędkość miarodajna

i = 0, 7% - max pochylenie niwelety

φ = 0, 75 - współczynnik szczepności dla suchej nawierzchni bitumicznej

f = 0, 016 - współczynnik oporu toczenia dla nawierzchni bitumicznej

$$L_{z} = \frac{90}{3,6} + \frac{90^{2}}{254(0,95 \bullet 0,75 + 0,016 + 0,01 \bullet 0,7)} + 10 = 78,36m$$

2.2. Odległość widoczności na wyprzedzanie

L_w = 0, 833 • (V−m) + 2 • s + 0, 278 • (V−m) • t + 0, 278V • t

$V = 90\frac{\text{km}}{h}$ - prędkość miarodajna

V − m - prędkość samochodu wyprzedzanego $\left\lbrack \frac{\text{km}}{h} \right\rbrack$

$m = 20\frac{\text{km}}{h}$ - różnica prędkości pojazdów

s – odstęp bezpieczny pomiędzy samochodami jadącymi w kolumnie [m]

s = 0, 189 • (V−m) + 6 = 0, 189 • (90−20) + 6 = 19, 23m

$\gamma = 2\frac{\frac{\text{km}}{h}}{s}$ - przyśpieszenie samochodu

t - czas potrzebny na wykonanie manewru wyprzedzania

$$t = 2\sqrt{\frac{3,6 \bullet s}{\gamma}} = 2\sqrt{\frac{3,6 \bullet 19,23}{2}} = 11,77s$$

L_w = 0, 833 • (90−20) + 2 • 19, 23 + 0, 278 • (90−20) • 11, 77 + 0, 278 • 90 • 11, 77

L_w = 620, 3m

3. ZESTAWIENIE DANYCH DO OCENY ODDZIAŁYWANIA NA ŚRODOWISKO

3.1. Horyzonty czasowe prognozowania ruchu i analiza OOŚ

- Nowe drogi, skrzyżowania lub węzły -15 lat

- Przebudowa dróg, skrzyżowań lub węzłów – 10 lat.

- Inne mniejsze przebudowy – 5 lat.

3.2. Obszar oceny

Pas o szerokości 500 m po każdej stronie drogi (licząc od krawędzi jezdni).

3.3. Cel i zakres opracowania

Opracowanie obejmuje projekt drogi wojewódzkiej klasy G. Jest to obwodnica miejscowości Łojowice. Droga o prędkości projektowej $V_{p} = 70\frac{\text{km}}{h}$.

3.4. Stan istniejący

Istniejąca droga to droga wojewódzka nr 378 o długości 23,1 km łącząca DW385 z Biedrzychowem do DW385 w miejscowości Grodków. Przebiega przez wieś Łojowice (380 mieszkańców) i wieś Wawrzyszów (180 mieszkańców).

3.5. Charakterystyka projektowanej drogi

Droga wojewódzka klasy G o długości 2,933 km. Przebiega przez tereny płaskie około 170m n.p.m. Tereny wzdłuż trasy to przede wszystkim łąki, pola i nieużytki. Droga łączy się z drogą wojewódzką nr 378. Przecina drogę lokalną w kilometrze 1+830,11, gdzie zastosowano skrzyżowanie czterowlotowe. Przy początku i końcu obwodnicy zastosowano skrzyżowania trójwlotowe skanalizowane.

3.6. Elementy projektowane

3.6.1 Plan

Od	Do	Prosta	Krzywa przejściowa	Łuk	Kąt	Promień R	Parametr A
		L[m]		[m]
0+000,00	0+656,89	656,89	-	-	-	-	-
0+656,89	0+741,85	-	85	-	-	-	225,83
0+741,85	1+333,15	-	-	591,3	56°	600	-
1+333,15	1+418,11	-	85	-	-	-	225,8
1+418,11	1+934,97	516,86	-	-	-	-	-
1+934,97	2+0,14,91	-	80	-	-	-	194,9
2+014,91	2+515,81	-	-	500,9	59,36°	475	-
2+515,81	2+595,75	-	80	-	-	-	194,9
2+595,75	2+933,23	337,48	-	-	-	-	-

3.6.2 Profil podłużny

Od	do	Proste	Łuki pionowe
		Spadek	Wzniesienie
		L[m]	i[%]
0+000,00	0+154,71	155,0	0,6
0+154,71	0+521,78	-	-
0+521,78	0+942,06	-	-
0+942,06	1+122,21	-	-
1+122,21	1+547,83	-	-
1+547,83	1+614,96	-	-
1+614,96	2+064,3	-	-
2+064,3	2+482,35	-	-
2+482,35	2+933,23	-	-

3.6.3. Przekrój poprzeczny

- Układ warstw:

Warstwa ścieralna z betonu asfaltowego 5cm

Podbudowa zasadnicza z betonu asfaltowego 13cm

Podbudowa pomocnicza z tłucznia kamiennego 20 cm

- Szerokość jezdni: 7m

- Szerokość poboczy: 2m

- Spadek na prostej:

Jezdnia - 2% (w obie strony symetrycznie względem osi jezdni)

Pobocza - 6%

- Spadek na łuku poziomym:

Jezdnia - 4% (zgodnie z kierunkiem łuku)

Pobocza - 6% (wewnętrzne); 2% (zewnętrzne z podziałem na dwa 1m pasy)

- Rowy trapezowe szerokość dna 0,4m.

3.6.4. Skrzyżowania

1+830,11 km skrzyżowanie czterowylotowe z drogą lokalną

2+933,23 km skrzyżowanie trójwlotowe skanalizowane z drogą wojewódzką nr 378

3.7. Konstrukcja nawierzchni

Kategoria KR3/b

3.8. Odwodnienie

- Rowy trapezowe o szerokości dna 0,4m i głębokości od 0,5m do 4,6m. Skarpy nachylenie 1:1,5

- Minimalne pochylenie podłużne 0,4% ; maksymalne pochylenie podłużne 0,7%

- Pochylenie poprzeczne od 2% do 6%

3.9. Prognoza ruchu – horyzont +15 lat

3.9.1. Pomiar ruchu w roku 2009

Rok	O	LC	C	CP	A
2009	7561	1297	510	179	105

3.9.2. Prognoza ruchu bazowego – 2010 rok (dzień przed oddaniem obwodnicy)

Rok	O	LC	C	CP	A	Σ
2010	7894	1318	519	188	106	10025

3.9.3. Prognoza ruchu bazowego – 2010 rok (po oddaniu obwodnicy)

	O	LC	C	CP	A	Σ
% na drogę klasy G	70	80	90	99	50	-
Liczba samochodów na drogę klasy G	6710	1054	467	186	53	8470

3.9.4. Wartości przewidywane dla ruchu pojazdów na drodze na podstawie badań PKB przyrostu pojazdów w latach 2010-2025

Rok	O	LC	C	CP	A	Ogółem [poj/24h]
2010	6710	1054	467	186	53	8470
2011	6998	1071	475	196	53	8793
2012	7299	1088	483	206	53	9129
2013	7606	1106	491	216	54	9472
2014	7917	1122	498	227	54	9819
2015	8242	1139	506	238	54	10179
2016	8539	1156	514	249	54	10512
2017	8846	1173	523	260	55	10857
2018	9156	1191	531	271	55	11204
2019	9467	1208	538	283	55	11551
2020	9789	1225	547	295	55	11911
2021	10122	1242	555	307	56	12282
2022	10446	1258	563	320	56	12642
2023	10770	1274	570	332	56	13003
2024	11093	1291	578	345	57	13363
2025	11414	1306	585	357	57	13720

3.10. Wpływ inwestycji na środowisko

- Emisja zanieczyszczeń do powietrza, zanieczyszczenie wód powierzchniowych i podziemnych, zanieczyszczenie gleby.

- Hałas drogowy i drgania

- Rozdzielenie ekosystemu

- Wpływ na faunę i florę

- Zmiana w krajobrazie

4. PROGNOZA RUCHU NA SKRZYŻOWANIU

4.1. Ruch dobowy na skrzyżowaniu – 2010 rok

Prognoza ruchu bazowego – 2010 rok (dzień przed oddaniem obwodnicy)

Rok	O	LC	C	CP	A	Σ
2010	7894	1318	519	188	106	10025

Prognoza ruchu bazowego – 2010 rok (po oddaniu obwodnicy) – dla obwodnicy

	O	LC	C	CP	A	Σ
% na drogę klasy G	70	80	90	99	50	-
Liczba samochodów na drogę klasy G	6710	1054	467	186	53	8470

Prognoza ruchu bazowego – 2010 rok (po oddaniu obwodnicy) – dla miasta

$$\text{SDR}_{2010,M}^{O} = \text{SDR}_{2010^{*}}^{O} - \text{SDR}_{2010,O}^{O} = 7894 - 6710 = 1184\frac{P}{\text{doba}}$$

$$\text{SDR}_{2010,M}^{\text{LC}} = 1318 - 1054 = 264\frac{P}{\text{doba}}$$

$$\text{SDR}_{2010,M}^{C} = 519 - 467 = 52\frac{P}{\text{doba}}$$

$$\text{SDR}_{2010,M}^{\text{CP}} = 188 - 186 = 2\frac{P}{\text{doba}}$$

$$\text{SDR}_{2010,M}^{A} = 106 - 53 = 53\frac{P}{\text{doba}}$$

$$\Sigma\text{SDR}_{2010,M} = 1555\frac{P}{\text{doba}}$$

Udział samochodów ciężarowych

$$P_{c} = \frac{519 + 188 + 106}{10025} \bullet 100\% = 8,11\%$$

4.2. Ruch godzinowy miarodajny na skrzyżowaniu – 2010 rok

Przyjęto Q_h = 9%

$$Q_{h}^{2010} = \frac{9\% \bullet \Sigma\text{SDR}_{2010}}{2} = \frac{9\% \bullet 10025}{2} = 450\frac{P}{h}\ $$

$$Q_{h,O}^{2010} = \frac{9\% \bullet \Sigma\text{SDR}_{2010}}{2} = \frac{9\% \bullet 8470}{2} = 380\frac{P}{h}\ $$

$$Q_{h,M}^{2010} = \frac{9\% \bullet \Sigma\text{SDR}_{2010}}{2} = \frac{9\% \bullet 1555}{2} = 70\frac{P}{h}\ $$

4.3. Struktura kierunkowa ruchu na skrzyżowaniu – 2010 rok

4.4. Prognoza ruchu na skrzyżowaniu – 2012 rok

w = 4% - wskaźnik wzrostu (roczny)

4.5. Prognoza ruchu na skrzyżowaniu po uwzględnieniu nowego generatora ruchu – 2012 rok

Przyjęto $G = 800\ \frac{podrozy}{\text{doba}}$

$$G_{h} = 10\% \bullet G = 10\% \bullet 800 = 80\frac{P}{h}$$

5. PROJEKT SYGNALIZACJI ŚWIETLNEJ

5.1. Obliczenie czasów międzyzielonych

t_m = t_e^z + t_e − t_d

- t_e^z = 3s - długość sygnału żółtego dla potoku ewakuacyjnego

- t_e - czas ewakuacji

$$t_{e} = \frac{S_{e} + l_{p}}{V_{e}}$$

S_e - droga ewakuacji

l_p = 10m - wartość zwiększająca drogę ewakuacji

$V_{e} = 12\frac{m}{s}$ - prędkość potoku ewakuującego się

- t_d - czas dojazdu

$$t_{d} = \frac{S_{d}}{V_{d}} + 1$$

S_d - droga dojazdu

$V_{d} = 19,4\frac{m}{s}$ - prędkość dojazdu

Grupa ewakuacji	Grupa dojazdu	te^z [s]	Se [m]	$V_{e}\ \lbrack\frac{m}{s}\rbrack$	lp [m]	te[s]	Sd [m]	$V_{d}\lbrack\frac{m}{s}\rbrack$	td[s] [s]	tm^*[s] [s]	tm[s] [s]
K1	K2	3	16,77	12	10	2,23	28,53	19,4	2,47	2,76	3,00
K1	K4		25,21			2,93	12,81		1,66	4,27	4,00
K2	K1		28,53			3,21	16,77		1,86	4,35	4,00
K2	K3		15,14			2,10	29,00		2,49	2,60	3,00
K3	K2		29,00			3,25	15,14		1,78	4,47	4,00
K3	K4		19,29			2,44	24,59		2,27	3,17	3,00
K4	K1		12,81			1,90	25,21		2,30	2,60	3,00
K4	K3		24,59			2,88	19,29		1,99	3,89	4,00

Macierz czasów międzyzielonych

	K1	K2	K3	K4
K1		3		4
K2	4		3
K3		4		3
K4	3		4

5.2. Projektowany układ faz ruchu

FAZA I : K1-K3

FAZA II : K2-K4

$$\max t_{m}\left\{ \begin{matrix} K1 - K4 \\ K1 - K2 \\ K3 - K4 \\ K3 - K2 \\ \end{matrix} \right.\ = t_{m}^{I} = 4s$$

$$\max t_{m}\left\{ \begin{matrix} K2 - K1 \\ K2 - K3 \\ K4 - K1 \\ K4 - K3 \\ \end{matrix} \right.\ = t_{m}^{\text{II}} = 4s$$

5.3. Parametry programu sygnalizacji

T_c = 80s – długość cyklu

t_m^I = 4s

t_m^II = 4s

t_o - czas tracony

t_o = t_m^I + t_m^II = 4 + 4 = 8s

G - czas dzielony w cyklu

G = T_c − t_o = 80 − 8 = 72s

Q_I – natężenie ruchu najbardziej obciążonej relacji w fazie I

$$Q_{I} = max\left\{ 130,510 \right\} = 510\frac{P}{h}$$

Q_II – natężenie ruchu najbardziej obciążonej relacji w fazie II

$$Q_{\text{II}} = max\left\{ 80,440 \right\} = 440\frac{P}{h}$$

$$Q = Q_{I} + Q_{\text{II}} = 510 + 440 = 950\frac{P}{h}$$

$$\frac{Q_{I}}{Q} = \frac{510}{950} = 0,537$$

$$\frac{Q_{\text{II}}}{Q} = \frac{440}{950} = 0,463$$

t_I - długość fazy I

$$t_{I} = G \bullet \frac{Q_{I}}{Q} = 72 \bullet 0,537 = 39s$$

t_II - długość fazy II

$$t_{\text{II}} = G \bullet \frac{Q_{\text{II}}}{Q} = 72 \bullet 0,463 = 33s$$

5.4.Program sygnalizacji świetlnej

6. PROGNOZA RUCHU NA OBSZARZE ZABUDOWANYM

6.1. Prognoza ruchu na skrzyżowaniu w roku 2010

6.2. Prognoza ruchu na terenie zabudowanym

- Ruch z zewnątrz

- Ruch lokalny

- miejscowość – 380 mieszkańców

- dodatkowy ruch – 40P/h

P_c = 6, 72%

6.3. Prognoza ruchu na skrzyżowaniu

7. PRZEPUSTOWOŚĆ SKRZYŻOWANIA

7.1. Obliczenie natężenia pieszych

Wartości odczytane z wykresu 1

$$Q_{\text{PA}}\ :30\frac{\text{Ps}}{h} \rightarrow Q_{A} = 20\frac{\text{gp}}{h}$$

$$Q_{\text{PB}}\ :50\frac{\text{Ps}}{h} \rightarrow Q_{B} = 35\frac{\text{gp}}{h}$$

$$Q_{\text{PC}}\ :50\frac{\text{Ps}}{h} \rightarrow Q_{C} = 35\frac{\text{gp}}{h}$$

7.2. Natężenia relacji nadrzędnych

7.2.1. Relacja CP

Q_ncp$= 90 + 0,5 \bullet 30 + 50 + 35 + 20 = 210\ \frac{P + gp}{h}$

7.2.2. Relacja CL

Q_ncl$= 90 + 0,5 \bullet 30 + 35 + 30 + 35 + 50 + 70 = 325\ \frac{P + gp}{h}$

7.3. Przepustowość wyjściowa relacji

Wartości odczytane z wykresu 2 dla krzywej ZM

$$Q_{n\text{cp}} = 210\ \frac{P + gp}{h}\ \rightarrow \ \ C_{o\text{cp}} = 850\frac{P}{h}$$

$$Q_{n\text{cl}} = 325\ \frac{P + gp}{h}\ \rightarrow \ \ C_{o\text{cl}} = 725\frac{P}{h}$$

7.4. Współczynnik uwzględniający wpływ pojazdów ciężkich

U_c = 0, 0672 – udział pojazdów ciężkich w ruchu

E_c = 2 - współczynnik przeliczający pojazdy ciężkie na normalne

$$f_{c} = \frac{1}{1 + U_{c} \bullet \left( E_{c} - 1 \right)} = \frac{1}{1 + 0,0672 \bullet \left( 2 - 1 \right)} = 0,937$$

7.5. Przepustowość rzeczywista relacji

c = c_o • f_c

$$c_{\text{cp}} = c_{o\text{cp}} \bullet f_{c} = 850\frac{P}{h} \bullet 0,937 = 797\frac{P}{h}$$

$$c_{\text{cl}} = c_{o\text{cl}} \bullet f_{c} = 725\frac{P}{h} \bullet 0,937 = 679\frac{P}{h}$$

7.6. Przepustowość wlotu

$m_{l} = \frac{30}{80} = 0,375 = 37,5\%$ - procentowy udział relacji lewoskrętnej na wlocie

$m_{p} = \frac{50}{80} = 0,625 = 62,5\%$ - procentowy udział relacji prawoskrętnej na wlocie

$$c = \frac{100}{\frac{m_{l}}{c_{\text{cl}}} + \frac{m_{p}}{c_{\text{cp}}}} = \frac{100}{\frac{37,5}{679} + \frac{62,5}{797}} = 748\frac{P}{h}$$

7.7. Określenie warunków ruchu

$$\rho = \frac{Q}{c} = \frac{80}{748} = 0,107$$

Wartość d odczytana z wykresu 3

$d = 6,0\frac{s}{P}$ -> poziom swobody ruchu I (bardzo dobre warunki ruchu)