-
IV. CESTA I KRETANJE VOZILA
U rjeavanju sloenih projektnih zadaa i prometno-tehnikih analiza
treba poznavati teoriju kretanja vozila te meusobni utjecaj vozila
i ceste.
Unutar sustava vozilo voza - okolina (V-V-O) posebno se moraju
istai bitniimbenici u pogledu uinkovitosti i sigurnosti prometa:
cestovna vozila, prosjene reakcije vozaa te vozno-dinamika svojstva
i neke operacije vozila na kolniku.
1
-
1 Cestovna vozila
Suvremena cestovna vozila mogu se podijeliti u dvije osnovne
vrste: osobna i teretna vozila. S obzirom na razliite vrste vozila
i njihovo sudjelovanje u prometu odreuje se mjerodavno vozilo koje
slui kao jedan od bitnih elemenata pri projektiranju cesta,
raskrija, prikljuaka itd.
Mjerodavno vozilo: vozilo najveih dimenzija, odnosno vozilo koje
zbog svoje konstrukcije
postavlja najvee prostorne zahtjeve - mjerodavno je za statiko
dimenzioniranje prometnog prostora
vozilo koje je najzastupljenije u prometnom toku, odnosno
reprezentativno vozilo koje svojim dimenzijama obuhvaa 85% uesnika
u prometu mjerodavno je za dinamiko dimenzioniranje
2
-
1.1 Osobna vozila
Razliiti tipovi osobnih vozila razlikuju se po obliku koljke
(karoserije), broju sjedala, smjetaju motora, nainu pogona, vrsti
okvira (asije) i sl. U osobna vozila mogu se svrstati ona vozila
koja imaju najvie osam sjedala za putnike, ne raunajui mjesto
vozaa. Autobusi se zbog teine obino svrstavaju meu teretna
vozila.
Izmjere osobnih vozila i najmanji polumjer kruga okretanja
razliiti su kod razliitih tipova vozila, a preteito iznose:
- duljina vozila: 3,3 do 5,8 m, - irina vozila: 1,38 do 2,1 m, -
visina vozila: 1,2 do 1,7 m,- razmak izmeu osovina: 2,2 do 3,8 m, a
- najmanji polumjer kruga okretanja: 8,7 do 12,5 m (polumjer
putanje najistaknutije vanjske toke vozila pri maksimalnom zaokretu
volana)
3
-
1.2 Teretna vozila i autobusi
U ovu kategoriju vozila pripadaju:
teretna vozila (kamioni)teretna vozila s poluprikolicomteretna
vozila s prikolicomautobusi.
4
-
Teretna vozila koja su mjerodavna za dimenzioniranje prometnog
prostora imaju uglavnom jednake maksimalne irine (2,55 m) i visine
(4,00m), a razlikuju se samo u duljinama. Najveu duljinu ima vuno
vozilo s prikolicom za prijevoz automobila: 21,00m.Najveu irinu ima
hladnjaa sa stjenkom debljine preko 45mm: 2,60m.
Motorna i prikljuna vozila, kao i skupovi vozila moraju imati
takve ureaje da pri vonji u krugu, promjer vanjske opisane krunice
bude najvie 25m, a promjer unutarnje krunice najmanje 10,60m, tj.
prebrisana irina ne bi trebala biti vea od 7,20m.
Najvei postotak u sastavu teretnog parka ine teretna vozila
(65%) i teretna vozila s poluprikolicom (26%).
Za geometrijske analize to se odnose na dimenzioniranje poprenog
profila ceste, proraun proirenja u zavojima, potrebno je prihvatiti
jedan od tipova teretnih vozila kao mjerodavno vozilo. To mora biti
vozilo koje zbog svoje konstrukcije postavlja najvee zahtjeve.
5
-
6
-
7
-
2 Voza
Iz ireg okvira psiho-fiziolokih osobina, predoene su uobiajene
prosjene vrijednosti koje osiguravaju udobnost vonje i donoenje
ispravnih odluka te slue u objektivnim analizama i projektnim
rjeenjima.
Granine vrijednosti vrijede za: ubrzanje: +b=0,5 - 1,5 m/s2
usporenje: -b=1,5 - 2,0 m/s2
usporenje pri koenju: -b=4,0 - 5,0 m/s2
uzduni udar: Xu =0,5 - 0,7 m/s3
boni udar: Xb=0,3 - 0,7 m/s3
vrijeme reagiranja: tr=1,0 s u naselju; tr= 2,0 s izvan
naselja
Visinski poloaj oiju vozaa uzima se u iznosu 1,0 do 1,2 m iznad
povrine kolnika.Linija kretanja oiju u poprenom presjeku uzima se
na udaljenosti 1,5 m od desnog ruba prometnog traka.
8
-
9
-
10
-
11
-
4 Brzine mjerodavne za oblikovanje ceste
Osnovu i polazite za odreivanje projektno-oblikovnih elemenata
ceste uz mjerodavno prometno optereenje (qmjer ) ine jo projektna i
raunska brzina, te najvea doputena brzina istaknuta na prometnim
znakovima (kao uporabna kategorija).
4.1 Projektna brzina (Vp)
Projektna brzina (Vp) je najvea brzina za koju je zajamena
potpuna sigurnost vonje u slobodnom prometnom toku du poteza trase,
pod optimalnim vremenskim uvjetima i uz dobro odravanje ceste.
Projektna brzina odraava razinu graevinsko-prometnih svojstava
ceste i odreuje se projektnim zadatkom. U praktinom pogledu Vp je
polazni parametar u fazi studijskih analiza, idejnog modeliranja i
naelnih rjeenja trase.
12
-
Projektna brzina Vp odreuje granine vrijednosti tlocrtnih i
visinskih elemenata trase, odnosno:
najmanji polumjer horizontalnog zavoja Rmin [m] najvei uzduni
nagib trase smax [%] popreni presjek ceste (tipski:a,b,...h)
U realnim uvjetima odreuje se projektnim zadatkom na osnovi
kljunih odrednica:
- zadae u mrei cesta odnosno prema razredu ceste- terenske
konfiguracije odnosno prostornih ogranienja- najvee brzine doputene
zakonom
13
-
14
-
e) Ostali naini podjele cesta (preuzeto iz 2. predavanja)Slino
kao kod pristupa po funkcionalnoj klasifikaciji, ceste se uvjetno
mogu razvrstati po kriteriju zadae povezivanja u cestovnoj mrei na
autoceste/brze ceste (AC/BC) i pet kategorija cesta:
AC -autoceste za meudravno-dravno povezivanje1. kategorija za
dravno-regionalno povezivanje2. kategorija za regionalno-upanijsko
povezivanje3. kategorija za upanijsko-meuopinsko povezivanje4.
kategorija za meuopinsko-opinsko povezivanje5. kategorija za
opinsko-lokalno povezivanje
15
-
4. 2 Raunska brzina (Vr)
Raunska brzina (Vr) najvea je oekivana brzina koju vozilo u
slobodnom prometnom toku moe ostvariti uz dovoljnu sigurnost vonje
na odreenom dijelu ceste, u skladu s prihvaenim modelom njezinog
ustanovljavanja te ovisno o tlocrtnim i visinskim elementima toga
dijela trase.
Na osnovi raunske brzine odreuju se detaljniji geometrijski
elementi trase (u fazi projektne razrade):
popreni nagib kolnika u zavojima q [%] potrebne duljine
preglednosti P1 i P2 [m] polumjeri vertikalnih zaobljenja trase
najmanji polumjer horizontalnog zavoja sa suprotnim nagibom kolnika
Rmin
[m]
16
-
Raunska brzina (Vr) ne moe biti manja od projektne brzine (Vp),
a najvea vrijednost Vr ne smije biti vea od najvee brzine doputene
zakonom (Vdop )za odreene razrede ceste:
Vp Vr Vdop
Razlika meu brzinama Vr Vp ne smije biti vea od 20 km/h: Vr Vp
20 km/h
Ako je razlika izmeu njih: Vr Vp 20 km/h,potrebno je provjeriti
opravdanost usvojene projektne brzine Vp i poveati je, ili pak
smanjiti raunsku brzinu Vr putem korekcije trase kako bi razlika
bila u propisanim granicama (Vr Vp 20 km/h).
Nainom voenja osnovne linije i odabirom pojedinih elemenata
treba teiti da raunska brzina ima ujednaene vrijednosti na to
duljim dionicama trase ali ne kraim od:- 10 km na autocestama i
cestama 1. razreda- 5 km na cestama 2.-5. razreda.
17
-
Odreivanje Vr
Za ceste 3., 4. i 5. razreda/kategorije kao raunska brzina
usvaja se projektna brzina: Vr = Vp [km/h]
Na autocestama i cestama 1. i 2. razreda/kategorije odreuje se
na temelju projektiranih tlocrtnih i visinskih elemenata u idejnom
rjeenju trase:
- najmanjeg primijenjenog polumjera tlocrtnog zavoja (Rmin.)
Vr(Rmin)- najveeg primijenjenog uzdunog nagiba (smax) Vr(Smax)
Kao Vr usvaja se manja od ovako odreenih brzina. primjer: ako je
Vr(Rmin) < Vr(Smax) tada je Vr = Vr(Rmin) [km/h]
18
-
Vr(Rmin)
Vr (Smax)
19
-
5 Zaustavni put (Lz)
Put koji vozilo prijee od trenutka uoavanja nepomine zapreke do
trenutka kad voza zaustavi vozilo naziva se zaustavni put L. Put Lz
sastoji se od puta koji vozilo prijee za vrijeme reagiranja ar i
puta koje vozilo prijee od aktiviranja konice do zaustavljanja ak.
Da vozilo nakon zaustavljanja ne udari u zapreku, izmeu vozila i
zapreke mora se osigurati sigurnosni razmak a2(slika
IV-02.).Duljina zaustavnog puta Lz iznosi:
Lz = ar+ak+a2 [m]gdje je: ar- put za vrijeme reagiranja [m]
ak- put za vrijeme koenja [m]a2- sigurnosni razmak nakon
zaustavljanja vozila [m] (obino do 5 m)
20
-
21
-
22
-
Koeficijent otpora klizanja ili prianjanja f
- ovisi o vrsti i stanju kolnika, optereenju, brzini kretanja,
tipu i vrsti pneumatika
Propisane vrijednosti doputenoga koeficijenta tangencijalnog
prianjanja ftovisne su o brzini i nalaze se u tablici gdje je i
zbroj doputenoga koeficijenta fti koeficijent otpora zraka fz.
23
-
Slobodno koenje
- nastaje pri postupnom djelovanju sile koenja, a usporenje se
ne postieodmah u punoj vrijednosti, nego se odvija u tri faze
U prvoj fazi usporenje raste od nule do pune vrijednosti, u
drugoj fazi je konstantno, a u treoj postupno opada do nule. U tom
sluaju put koenja je dulji, ali je vonja udobnija. Takvo koenje
primjenjuje se na prilazima raskriju, postajama za snabdjevanje
gorivom, pri slobodnom manevriranju u prometnom toku. Put
slobodnoga koenja ak2 dobije se pomou jednadbe:
24
-
25
-
PRAVILNIK
NN110/01
26
-
27
Prema Pravilniku:
-
28
-
6 Duljina pretjecanja
Dovoljne duljine preglednosti koje omoguuju pretjecanje vozila
preduvjet su sigurnije vonje i vee propusne moi na pojedinim
dionicama ceste.
29
-
30
Prema Pravilniku:
-
7 Sile koje djeluju na kolnik
Suvremena ispitivanja pokazala su da naprezanja koja nastaju na
kolniku ne ovise samo o teini i brzini vozila nego i o konstrukciji
vozila. Tako vozila s niskim teitem, veim brojem osovina i s
elastinim zranicama na kotaima stvaraju manje naprezanje te su
pogodnija za konstrukciju kolnika.
Najvee doputena masa vozila:- teglja s prikolicom 40 t- teglja s
prikolicom kada prevozi ISO konteiner 44 t
Doputena osovinska optereenja:- jednostruka pogonska osovina 115
KN- jednostruka slobodna osovina 100 KN
31
-
Na konstrukciju kolnika djeluju sile koje nastaju zbog prolaza
vozila, i to:- vertikalne (statike i dinamike) sile- horizontalne
(uzdune i poprene) sile- sile isisavanja.
7.1 Vertikalne statike i dinamike sile
Djelovanje vertikalnih statikih sila na konstrukciju kolnika moe
se pokazati jednadbom:
[N/cm2]u kojoj je:
- specifino naprezanje na povrinu kolnika [N/cm2]P- pritisak
koji pripada od bruto optereenja vozila jednom kotau [N]F- dodirna
povrina kojom kota nalijee na kolnik [cm2]
Iz jednadbe se vidi da je specifino naprezanje vee ako je
optereenje kotaa P vee, a dodirna povrina F manja.
32
-
Moe se pretpostaviti da povrina nalijeganja kotaa F ima oblik
pravokutnika, elipse ili krunice.
Uzima se da je pritisak kotaa jednolino rasporeen po itavoj
dodirnoj povrini.
Pneumatici vozila mogu biti s niskim unutarnjim tlakom, koji je
u osobnih automobila 1,5 do 3,5 kPa, a u teretnih 3,5 do 5 kPa.
Pneumatici s visokim tlakom su oni u kojih je tlak iznad 5 kPa.
Djelovanje vertikalnih dinamikih sila nastaje pri kretanju
vozila preko neravnih povrina kolnika. Kada vozilo prelazi preko
neravnog dijela zastora na kojemu se nalaze mala udubljenja,
prestaje kontinuitet u kretanju kotaa te nastaju udari i potresi.
Udari koji se pojavljuju pri tim skokovima mogu se izraziti kao
dinamiki udari kotaa na kolnik.
33
-
Veliina udara ovisi o vrsti naplatka (obrua, bandae) kotaa,
njegovoj elastinosti, nalijeganju vozila na opruge, veliini
neravnosti kolnika i brzini vozila.Dinamiki udari ovise umnogome o
stupnju elastinosti obrua odnosno zranice vozila, to izravno utjee
na udobnost vonje, trokove pogona te trajnost vozila i same
ceste.Dinamiki udari su pri brzini do 10 km/h vrlo mali, ali ve pri
brzini od oko 30 km/h imaju veu vrijednost. Dinamiki koeficijent
iznosi 1,5-2 kod motornih vozila, a 2-5 kod zaprenih vozila.
34
-
Dinamiki udari su pri brzini do 10 km/h vrlo mali, ali ve pri
brzini od oko 30 km/h imaju veu vrijednost. Dinamiki koeficijent
iznosi 1,5-2 kod motornih vozila, a 2-5 kod zaprenih vozila.
Da se ublae udari, potrebno je da povrina kolnika bude to
ravnija jer se zbog dinamikog udara vozila oteuju i smanjuje se
trajnost kolnikog zastora.
Utjecaj izbora zastora na priguenje djelovanja udara:- asfaltni
zastor 75% priguenje- betonski zastor 25%
35
-
7.2 Horizontalne (uzdune i poprene) sile
Horizontalne uzdune sile pojavljuju se na povrini kolnika, a
nastaju zbog prenoenja vune sile i sile koenja na kolniki
zastor.
Horizontalne poprene sile nastaju zbog djelovanja centrifugalne
sile u zavoju, zbog poprenog nagiba kolnika i zbog djelovanja
vjetra.
Horizontalne sile troe kolniki zastor te smanjuju njegovu
hrapavost i otpornost.
tetan utjecaj sila osobito je izraen na dijelu ceste s otrim
zavojima, veim uzdunim nagibima, na raskrijima, pred prometnim
znacima.Da se sprijei djelovanje sila na tim mjestima, izvode se
hrapavi zastori otporni na troenje.
36
-
7.3 Sile isisavanja
Zbog optereenja vozila pneumatik na mjestu dodira s kolnikom
mijenja oblik te pri kretanju vozila izaziva razrjeivanje zraka
(vakuum) u porama zastora. Na taj nain nastaju sile isisavanja koje
iz zastora izvlae sve nevezane ili slabo vezane estice
materijala.Najvea vrijednost sile isisavanja moe iznositi jednu
atmosferu, ali se obino rauna s prosjenom vrijednou od pola
atmosfere.To tetno djelovanje sila isisavanja osobito je izraeno na
zastoru od tuenca(ili male i velike kocke), i to pri mjeovitom
prometu.
37