بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بهبود فاصله دید در قوس های قائم با طراحی قوس اتصال
چکیده:
طراحی قوس های کلوتوئیدی قبل و بعداز قوس های دایروی افقی در جهت افزایش ایمنی حمل و نقل ،زیبایی بزرگراه ها ،فاصله دید و راحتی رانندگان در بسیاری از موارد پذیرفته شده است .با وجود این قوس های عمودی هنوز هم به صورت قوس سهمودی بدون قوس اتصال به مسیر طراحی می شوند .در این مقاله یک یا چند جمله ای درجه 3به عنوان قوص اتصال قائم معرفی شده است که قوس عمودی اتصال نامیده می شود.این قوص اتصال عمودی شامل قطعات : اتصال -سهمی -اتصال می باشد .ترکیب این سه قوس باعث شده که سطح جاده نسبت به حالت یک قوس پایین تر آمده و همچنین باعث افزایش فاصله دید می شود .فاصله دیدی یکی از اساسی ترین فاکتورهای طراحی هندسی جاده ای است و از مهم ترین خصوصیات قوس عمودی اتصال ،بهبود فاصله دید می باشد با توجه به نمونه های شرح داده شده یک نمونه گراف طراحی شده در آخر ذکر شده است این نوع قوس اتصال عمودی خاص در مسیرهای عمودی تیز و شیب های تند می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
کلید واژه ها: فوس عمودی، فونس سهمویی، قوس انصال ، فاصله دارد.
مقدمه
در ابتدا بهتر است که قوس عمودی ساده را تعریف کنیم. قوسی عمودی ساده به قوس سهموی گفته می شود که با ایجاد تغییر ملایمی در شیب مسیر موجب اتصال دو مسیر با شیب متفاوت می شود. شکل (۱) قوس عمودی سهموی ساده را نشان می دهد که بر مسیر ابتدایی و انتهایی با شیب های ۱ | 5 مماس شده است .
اختلاف جبری در شیب دو تراز برابر است با:
قوس سهموی دارای سرعت تغییرات شیب ثابت T می باشد که بدست امده است از:
T برای قوس محدب منفی و برای قوس مقعر مثبت می باشد .
طرح اوليه قوس هر قوسی اتصال دارای یک طول L و نرخ تغییرات انحنا TT است که در ابتدای قوسی اتصال اول و انتهای قوس اتصال دوم معادل صفر است (ST، TS)، و در نقاط تماس با قوس سهموی معادل T است (نقاط CS ، SC ) حال قوس اتصال را با قبول مبدا محور مختصات در IS، مورد بررسی قرار می دهیم.
معادله درجه ۳ قوس اتصال به صورت زیر بیان می شود :
خصوصیات کلی
با دوبار مشتق گرفتن متوالی از معادله قوسی IT نرخ تغییرات انحناء ، تا T را از 0) = X تا X = L برابر خواهد شد با:
بنا به روابط وشکل قبلی طول قوسی سهموی LC بدست می آید :
در نتیجه طول کل قوسی عمودی اتصال مL برابر است با:
همچنین تراز y برای قوسی سهموی برابر تراز SC است بعلاوه فاصله عمودی از مماس بر ثSC تا . - به L = L منحنی که برابر است با:
با داشتن l ، T ،A، قوسی عمودی اتصال بطور کامل معرفی می شود.
بررسی فاصله دید در قوس انصال عمودی فاصلهٔ دید یکی از اساسی ترین فاکتورهای طراحی هندسی جاده ای است. مسئولین طراح سه نوع از فاصلهٔ دید را به شرح زیر معرفی کردهاند. ۱. مسافت دید توقف ((SSL) - برای تمام جادهها و بزرگ راه ها دیده می شود ۲. مسافت دید سبقت ( PSD ) - فقط برای بزرگ راههای ۲ باندهٔ غیر شهری استفاده میشود ۳. مسافت دید تصمیم (DSD) - برای هر دو نوع استقاده می شود
در قوسی اتصال سهموی ترکیب سه قوسی باعث شده که سطح جاده نسبت به حالت یک قوسی پایین تر، آمده و همچنین باعث افزایش فاصلهٔ دید می شود. قوس اتصال شامل یک قوس سهموی بین دو قوس اتصال که در نقاط اتصال به هم مماس شدهاند میباشد. شیب خط مماس به قوس اتصال به طور تدریجی از صفر در نقطه مماس تا T در نقطهٔ اتصال به قوتسی سهعودی تغییر می کند. در ادامه در مورد مینیمم فاصله دید قوسهای محدب و مقعر و طراحی قوس از روی این فاصله دید را مورد بحث قرار میدهیم . فاصله دید و هم چنین گرافهای طراحی برای این قوس ها در آخر ذکر شده اند.
قوس اتصال عمودی محدب
شیبهای دو طرف قوس اتصال 82 و 1 g است. نقاط مهم این نمودار عبارت است از: TS: نقطه وصل مماس به قوسی اتصال ، SC: نقطه وصل قوسی اتصال به قوسی سهموی S): نقطه وصل قوسی سهموی به قوس اتصال ، ST: نقطه وصل قوسی اتصال به مماس
فاصله دید وقتی که، خطی که از چشم راننده به ارتفاع T1 از مسیر به جسم به ارتفاع 112 از مسیر میرسد، مماس به منحنی
وسط شود کنترل می شود . بررسی این فاصله دید منجر به اندازه انحنایی موجود در مسیر می شود. پس، کمترین فاصله دید
که باعث می شود بیشترین انح تای موجود را بدست آورد را، بدست می آوریم.
این Sm ( بیشترین انحنا) را، در سه حالت بررسی می کنیم :
Sm <Le : ہوں fحالت در این حالت هر چشم راننده هر شیء روی قوسی سهمویی هستند و این حالت مانند وقتی است که ما قوس اتصال نداریوم و قوس به حالت قوس های سهموی ساده تبدیل می شود. مقدار Sm برابر است با:
در تین حالت چشم راننده در فاصلهٔ X1 فبل از TS و شئی در فاصله 2 X بعد از S T وجود دارد. خط اتصال چشم راننده و شئی در نقطهٔ تا به منحتی مماس می شود . خط مار بر چشم راننده و شئی وقتی که اولین مماسی 81 را قطع می کند از چشم راننده ، t فاصلهٔ دارد و از نقطه m ، TS فاصله دارد. x = 1 + qدر نمودار شماره (۴): با دانستن .
فاصله محاسبیه فاصله دین با توجه به فاصله چشم رانند ه فرضی به صورت زیر در می آید :
با توجه به اینکه K2 و K1 بزرگتر از ۱ هستند و به ازای تمامی مقادیر 1 ، قوس اتصال فاصله دید مینیمم را روی قوس
های محدب بهبود می بخشد .
حالت سوم
در این مورد چشم راننده و شی روی قوس اتصال واقع هستند ، که در اینجا فاصله دید مینیمم را به صورت عددی بدست می آوریم.( در نمودار شماره 5 ) فاصله فرضی چشم راننده را از TS برابر X1 وفاصله فرضی شی را از ST برابر 2 X در نظر می گیریم ۔ فاصله اً در شکل :
فاصله m را محاسبه می کنیم .
حال می توان یک معادله درجه 2 برحسب q ترتیب داد و مقدار q را بدست آورد:
میدانیم:
بدست آوردن Le :
ما از حل عددی استفاده می کنیم .
۱) یک مقدار کوچک برای Le فرض می کنیم
۲) مقدار X1 را از ۰ تا 1 افزایش می دهیم
۳) مقدار q را از معادله روبرو بدست می آوری
۴) مقدار X2 را از حل معادله روبرو بدست می آوریم.
6- این کار را انقدر تکرار می کنیم تا مقدار Sm برای مقدار c مL بدست آید.
۷) اگر بایستی مقدار L c را افزایش داد و همه کارها را از اول انجام داد.
قوس اتصال عمودی مقعر
برای قوسهای عمودی مقعر کمترین فاصله دید ، برای کنترل فاصله دید توسط نور چراغ های جلو در شب برردسی می شوند. فاصله دید برای قودسهای مقعر وقتی برردسی می شند که چراغ اتومبیل در )S یا TS یا روی اولین قوسی اتصال باشد . برای بقیه حالات و حالتی که چراغ اتومبیل روی قوس د سهموی باشد در مورد فاصله دید برردسی انجام نداده ایم به این دلیل که بیشترین انحنای موجود، وجود ندارند. وقتی که چراغ روی )S باشد ، دسه وضعیت در رابطه با تقاطع خط چراغ و قوسی قائم رخ می دهد که در این دسه وضعیت، متغییر Z به صورت زیر تعریف می شود :
