Konstruktionsgång

Transkript

1 VU 94S-2 7 Korsningar 139 (200) Konstruktionsgång Inledning För konstruktion av cirkulationsplatser kan användas metoder som redovisas här. Cirkulationsplatsens utformning är beroende på i vilken miljö den skall vara. I landsbygds miljö finns ofta tillräcklig utrymme för att kunna välja cirkulationsplatsens läge och storlek. I tätort däremot måste befintlig utrymme användas för konstruktionen. Därför tillämpas olika metoder för konstruktionen. Utformnings krav Olika krav kan ställas för utformning av cirkulationsplatser beroende på vilka vägar som cirkulationsplatsen sammanbinder. Vid konstruktion ställs olika krav som utformningen skall uppfylla. Kraven kan röra om fordonen Lps, lastbil med påhängsvagn, Bb, boggiebuss och Lsp, specialfordon som kan föras med utrymmesklasserna A eller C. I här beskrivna metoden har använts följande krav som normalt ska gälla vid statliga vägar. I tätorter kan andra typfordon och körsätt behöva användas: Krav 1. Utformningen skall medge utrymmesklass A för typfordon Bb boggiebuss och Lps, lastbil med påhängsvagn. Krav 2. Utformningen skall medge minst utrymmesklass C för typfordon Lsp, specialfordon. Krav 3. Korsningskurvornas utformning samt placering och storlek av rondellen skall hindra att typfordon P, personbil, kan köra genom cirkulationsplatsen med högre hastighet än 50 km/h om GC-passager inte finns och 30 km/tim om sådana finns. Krav 1. Utrymmesklass A för typfordon Bb innebär en radie på 13,5 för bussens bakaxelmitt enligt tabell vid 90 svängning. Radien Ri för bussens innerkant blir då 13,5 m halva bussbredden 1,3 m = 12,2 m. Krav 1. används för att bestämma rondellens radie, Rr. Denna blir Ri sidoavståndet 0,4 m = 11,8 m. Beträffande sidoavstånd se tabell Figur ger för Ri = 12,2 m då ytterradien Ry = 17,7 m för Bb. Cirkulationens ytterradie blir då detta mått + sidoavståndet 0,4 m =18,1 m. Beräkna därefter vilken innerradie Ri Lps fordrar enligt figur I detta fall blir det 11,2 m. Med sidoavstånd 10,8 m Krav 2. Utrymmesklass C för typfordon Lsp, specialfordon kontrolleras med hjälp tabell Eftersom körsätt C är tillräckligt kan sidoavståndet sättas = 0, d.v.s. Ry=18, 1 vilket ger Ri=Rr 9,4 m. Krav 3. Konstruktionens möjlighet att hindra typfordon P, kan köra genom cirkulationsplatsen med högre hastighet än 50 km/h om GC-passager inte finns och 30 km/tim om sådana finns kontrolleras. Rondellen kan göras VV publikation 2002:

2 140 (200) 7 Korsningar VU 94S-2 överkörbar med inre Rr=9,4 m och yttre alternativt 10,8 eller 11,8 beroende på vad körspåret för personbil kräver och om Lps ska behöva använda den överkörbara ytan eller ej. Metod för konstruktion Det finns fyra typer av cirkulationsplatser: yp A. Typ B. Typ C. Typ D. ymetriska orsningskurvor Standard korsningskurvor Böjda tillfarter och stand.kors.kurvor Cirkulation med gatuansluttnigar FIGUR Cirkulationsplatstyper Cirkulationsplatser oberoende av typen konstrueras i flera steg: Steg 1. Rita körbanekanterna för alla vägben. Steg 2. Välj cirkulationens (eller rondellens) radie och rita dessa. Steg 3. Placera cirkulationen. Steg 4. Rita körspår för typfordon Bb och Lps i alla vänster- och högersvängar och kontrollera att Krav 1 uppfylls. Steg 5. Rita körspår för typfordon Lsp i alla körriktningar. Kontrollera att Krav2 för detta fordon uppfylls. Om inte justera konstruktionen. Steg 6. Rita korsningskurvor. Steg 7. Rita triangeltrafiköarna. Steg 8. Rita körspår för typfordon P i alla genomgående körriktningar. Kontrollera att Krav3 för detta fordon uppfylls. Om inte justera konstruktionen. Steg 9. Rita GCM vägarna. Steg 1. Körbanekanter Vid uppritning av körbanekanter ritas även alla körfält i till- och frånfarter VV publikation 2002:117

3 VU 94S-2 7 Korsningar 141 (200) FIGUR Körbanekanter och körfälts- markeringar för icke avböjda cirkulationsplatser Körfältsmarkeringarna används vid placering av fordonet i körspårsprogrammet. Steg 2. Cirkulationens radie Valet av cirkulationens radie görs med hänsyn till det tillgängliga utrymme för konstruktion av cirkulationsplatsen, angränsande bebyggelse, eventuella planskilda korsningar mm. Rondellens radie Rr och cirkulationens radie bestäms enligt ovan av typfordon, körsätt samt enligt figur och moment FIGUR Körspår för Bb. VV publikation 2002:

4 142 (200) 7 Korsningar VU 94S-2 För boogiebussen är Ri = Ra Br/2. FIGUR Körspår för Lps Skillnaden mellan Ry och Ri ger den körvidd som typfordonen kräver, se figurer. Radiernas slutliga värden bör väljas med hänsyn till erforderligt Sidoavstånd tabell Steg 3. Placera cirkulationen Rita en cirkel med radien Ry, streckade linjerna i figur 6 nedan, och placera denna cirkel i korsningen så att den upptar lika stora utrymmen i varje kvadrant. Landsbygd Tätort FIGUR Placering av cirkulationen vid olika miljöer Vid rätvinklig korsning med ett körfält vid till- och frånfarter blir cirkelns medelpunkt samma som korsande vägars mittlinjer. I övrigt bör cirkulationen placeras så att cirkeln med radien Ry upptar ungefär lika utrymme inom varje kvadrat, se kapitel Om detta inte är möjligt, t ex i tätort, väljs en cirkelbåge som tangerar helst alla befintliga korsningskurvorna för att cirkulationsplatsen skall utformas inom aktuellt VV publikation 2002:117

5 VU 94S-2 7 Korsningar 143 (200) gatuområde. Krav 1 för framförallt högersväng kommer dock ofta kräva ändringar av korsningskurvor. Steg 4. Körspår för Lps Körspår för Bb och Lps ritas för bestämning av Rr eller Ry, så att Krav 1 blir uppfyllt. Uppritning av körspår sker i körspårsprogrammet. En av vänstersvängarna för Lps visas av figur I figuren har körspåret placerats så nära cirkulationens ytterradie som möjligt. FIGUR Körspår för vänstersvängande Lps FIGUR Bestämning av rondellens radie och plats för triangelrefuger Som framgår av figurerna placeras körspåret så nära som möjligt cirkulationens ytterradie. I figur visas att den tidigare tänkt radie, Rr, för rondellen är för stor och därför måste minskas. Innan denna radies storlek bestäms slutgiltigt måste alla vänstersvängande körspår VV publikation 2002:

6 144 (200) 7 Korsningar VU 94S-2 ritas. Radien Rr väljs dessutom så att summan av Körvidd och Sidoavstånd dras ifrån ytterradien, Ry, se figur Denna typ av konstruktion är lämplig för korsningar där området är begränsat, t ex inom tätort. På motsvarande sätt kan man placera körspåret så att innersidan av körytan tangerar rondellen. I detta fall bestäms ytterradien, Ry, så att den blir att summan av Rr och Körvidd. Steg 5. Körspår för Lsp Körspår för Lsp ritas dels för kontroll Krav 2. Rita utrymmesbehovet för Krav 1, dvs Bb och Lps. Rita körspår för Lsp i körspårsprogrammet. En av vänstersvängarna för Lsp visas av figur I det aktuella fallet har den andra och den tredje cirkelbågen i styrspåret har fått mindre radier än för körspåret för Lps. Ändringarna berodde på att klara samma utrymmesbehov i tillfarten och inom cirkulationen. Den tredje cirkelbågen kunde bibehållas oförändrad. Som framgår av figur inkräktar typ fordonets, Lsp, släp den tidigare valda rondellen. För att få typ fordonet, Lsp få plats inom cirkulationen kan man antingen minska rondellens radie, utan att använda vingelmån, eller utföra en körbar yta på den del av den gamla rondellen som är närmast till cirkulationen med bredden motsvarande körspårets inskränkning plus 0.5 m, se figur FIGUR Körspår för vänstersvängande Lps VV publikation 2002:117

7 VU 94S-2 7 Korsningar 145 (200) FIGUR Justering av rondellens radie plats för triangelrefuger Som framgår av figur kräver typfordonet Lps dessutom större utrymme vid till- och frånfarter. Detta gör att standardkorsningskurvor inte kan användas. Detta kan ändras genom att välja en styrlinje som utnyttjar cirkulationen, Krav 2. Utrymmesbehovet vid högersidan av tillfarten kan minskas genom en ändring av styrlinjen, exempelvis enligt figur vänstra figuren. FIGUR Styrlinje för Lps för att uppfylla krav 2 På motsvarande sätt kan man minskas utrymmesbehovet vid högersidan av frånfarten genom ytterligare ändring av styrlinjen, se figur högra figuren. Observera att båda ändringarna får plats inom cirkulationen. I cirkulationsplatser med små rondeller och upphöjd körbar yta kring rondellen måste man alltid beakta att innerkanten av släpet för typfordonet Lps kommer att passera upphöjningen av rondellen så att när VV publikation 2002:

8 146 (200) 7 Korsningar VU 94S-2 släpets fram- och bakaxel är i cirkulationen kommer upphöjda delen av rondellen ligga mitt under en eventuell sidobalk, jämför figur FIGUR Frigång mellan Lps släps sidobalk och upphöjning av rondellen. Upphöjningen av rondellen får inte vara högre än sidobalkens får en höjd från marken som tillåter en frigång av minst 0.10 m. Steg 6. Korsningskurvor Konstruktion av korsningskurvor för typ A sker med hjälp av tre cirkelbågar med radierna R1, R2 och R3, se figur FIGUR Korsningskurva konstruktion för cirkulationsplats typ Konstruktionen sker så att cirkeln med radien R1 placeras först så att den, om möjligt, tangerar cirkulationens ytterradie, Ry. Cirklarna R2 och R3 ritas så att de tangerar dels R1, dels frånfartens- respektive tillfartens VV publikation 2002:117

9 VU 94S-2 7 Korsningar 147 (200) körbanekanter. Om så önskas kan man lägga övergångskurvor mellan cirkelbågarna. Då avståndet mellan R1 och till- eller frånfartens körbanekant är tillräckligt liten kan cirkelbågarna R2 och R3 ersättas av klotoider. Korsningskurvor för typ B. typ C. och typ D. utformas beroende av cirkulationsplatstypen. För typ B. och typ C. används standardkorsningskurvor för att bl a minska ankommande fordons hastighet. Standard korsningskurvors utformning kan påverka placeringen av körspåret för högersvängande fordon. FIGUR Konstruktion av korsningskurvor för cirkulationsplats typ B och typ C. Det kan därför vara lämpligt att rita förslag till standardkorsningskurvor efter bestämning av Rr respektive Ry innan körspår för högersväng ritas. Standardkorsningskurvor kan konstrueras i två steg enligt, figur vänstra figuren: Steg 1. I det första steget väljs en stor cirkel som tangerar frånfartens körbanekant och cirkulationens yttercirkel, den röda linjen. Tangentpunkten mellan cirkelbågarna bör ligga mellan ett till två körfältsbredd från tillfartens körbanekant. En korsningskurva beräknas i korsningskurva programmet och placeras mellan tillfartens körbanekant och den röda cirkelbågen, den gröna linjen. Ofta uppstår ett avstånd mellan cirkulationens ytterkant och korsningskurvan. Steg 2. I det andra steget flyttas den röda cirkelbågen för att korsa cirkulationens yttercirkel lika mycket som avståndet mellan den gröna linjen i Steg 1 och cirkulationens yttercirkel. En ny korsningskurva beräknas i korsningskurva programmet och placeras mellan tillfartens körbanekant och den röda cirkelbågen, den gröna linjen. VV publikation 2002:

10 148 (200) 7 Korsningar VU 94S-2 Om det så erfordras upprepas denna procedur några gånger. På samma sätt ritas korsningskurvor för varje kvadrant, figur högra figuren. När standard- respektive egen korsningskurvor används uppfylls Krav 1 för typfordon Lps automatiskt. När cirkulationens ytterradie, Ry är liten och/eller en tillfart och nästa frånfart ligger mycket nära varandra kommer den röda cirkelbågen vara så liten att korsningskurvan, den gröna linjen, inte får plats inom den röda cirkeln. I sådant fall tas den röda cirkelbågen bort och korsningskurvan anslutas direkt till frånfarten för nästa vägben, se figur , vänstra figuren. Det är då sannolikt att standard korsningskurvan inte kan tangera cirkulationens ytterradie. Om standard korsningskurvan ligger något utanför cirkulationen kan den accepteras. Om den däremot skär cirkulationens ytterradie kan man konstruera en egen korsningskurva som har ungefär samma Rmitt som standard korsningskurvan, se figur , högra figuren. FIGUR Standard- och Egen korsningskurva vid liten cirkulationsplats Det är inte säkert att man kan använda standard- eller egen korsningskurvor när cirkulationen är mycket liten. I sådana fall används korsningskurvor för typ A, enligt figur , och Krav 1 kontrolleras. För cirkulationsplats typ D. används korsningskurvor för gator. I detta fall är det ofta nödvändigt att utföra delar av gångbanorna körbara även då man väljer stor bred i cirkulationen. Vid konstruktion av denna typ av VV publikation 2002:117

11 VU 94S-2 7 Korsningar 149 (200) cirkulationsplats måste Krav 1 alltid kontrolleras. Denna konstruktion redovisas inte här. Steg 7. Triangeltrafiköar Trafiköarna inklusive eventuella refuger ritas inom de områden som är fri från körspåren. Kanalbredden väljs med hänsyn till erforderligt Körvidd och Sidoavstånd. Sambandet mellan korsningskurvans minsta radie, Rmitt och Körvidd och Sidoavstånd av diagrammet i figur Figur Samband mellan kanalens innerradie, Rk och Svepbredd, Sidoavstånd samt Vingelmån. Normalt görs ej tillägg för vingelmån. Kanalbredden väljs med hjälp av värdena i diagrammet. Om kanalen avgränsas av kantstenar bör Kantstenstillägg med 0.5 m göras utmed kantstenen. Vid utformning av refuger eftersträvas att refugsidornas längder vid kanaler är minst 5.0 m långa. VV publikation 2002:

12 150 (200) 7 Korsningar VU 94S-2 FIGUR Placering av triangel trafiköar. Cirkulationsplatser med små ytterradier med smala körfältsbredder i anslutningarna kan ofta ger för små triangelöar, figur vänstra figuren. Triangel trafiköarna kan förstoras på olika sätt: 1. I första hand bör man öka styrlinjens sista radie både för högersväng och vänstersväng, se figur högra figuren. Korsningskurvan får då en Rstor med större radie vilket motsvarar att mellan korsningskurvan och frånfartens körbanekant läggs en stor cirkelbåge. 2. I andra hand kan man även justera styrlinjens första radie, dvs tillfarten. Denna justering leder ofta till att standard korsningskurva inte kan användas och den erhållna konstruktionen liknar den som tillämpas för cirkulationsplats typ A enligt figur I en sådan konstruktion måste Krav 3 kontrolleras. Vid val av storlek för triangel trafiköar måste beaktas korsande GCM förbindelser behov av utrymme. Detta kan leda till att triangel trafiköarna kan kräva större utrymme än körspåren kräver. I sådana fall kan utformningen av korsningskurvor måste göras om. Steg 8. Körspår för P Kontroll av Krav3 innebär att typfordon P, personbil, kan inte köra genom cirkulationsplatsen med högre hastighet än 50 km/h respektive 30 km/tim. Detta kontroll utförs genom att konstruera körspår för P som utnyttjar alla tillgängliga körbara utrymmen inom cirkulationsplatsen. Kontrollen av Krav3 erfordras för alla genomgående körriktningar och i första hand gäller följande fall: VV publikation 2002:117

13 VU 94S-2 7 Korsningar 151 (200) 1. För cirkulationsplats typ A 2. Om rondellen placerats sidan om vägarnas korsningspunkter, speciellt vid trevägs korsningar. 3. När man ändrar styrlinjen vid tillfarten för att åstadkomma större trafiköar. 4. Om rondellen har mycket små radier. 5. Vid breda körfält i anslutande vägar med små rondell radier. Vid körspårsprogrammet förutsätts att skevningen alltid är noll. För att få fordonets körhastighet måste därför beaktas den aktuella skevningen för varje cirkelbåge. Sambandet mellan styrlinjens radier, Rt och typfordon P hastighet vid olika skevningar framgår av diagram Som framgår av diagrammet kan fordonets P hastighet variera 20 till 30 km/h för samma radie beroende på skevningens storlek. Därför måste tas hänsyn till planerad/aktuell skevning vid uppfyllelse av Krav 3. Rita körspår för ett typfordon P i alla genomgående riktningar så att fordonet kan köra genom cirkulationsplatsen med största möjliga hastighet. Cirkulationsplatser med tre väganslutningar kan endast en genomgående riktning finnas beroende på cirkulationsplatsens utformning. För att undersöka högsta möjliga hastigheten genom korsningen väljs styrlinjen så att: 1. Vid starten följer körspåret tillfartens vänstra kant, som ofta är vägmitten. 2. Vid den första högersvängen tangerar körspårets högra sida tillfartens korsningskurva. 3. Vid vänstersvängen tangerar körspåret vänstra sida rondellens radie. 4. Vid den andra högersvängen tangerar körspårets högra sida frånfartens korsningskurva. 5. Vid slutet följer körspåret frånfartens vänstra kant, som ofta är vägmitten. För andra cirkulationsplatstyper används i stort samma placering av styrlinjen. Ett exempel på körspår för genomgående typfordon P i cirkulationsplats typ A framgår av figur VV publikation 2002:

14 152 (200) 7 Korsningar VU 94S-2 R=12.32 R=98.93 R=194.3 FIGUR Körspår för genomgående typfordon P. Styrlinjens första radie är ca m. Med trolig tvärfall av medger denna radie ca 68 km/h. Mittersta radien är ca 99.0 m. Om den skuggade delen av rondellen har en skevning av kan fordonets P skevning i mitten av kurvan uppskattas till Detta ger en hastighet av ca 43 km/h. Sista radien är ca m. Med trolig tvärfall av medger denna radie högt över acceptabla 50 km/h. Krav 3 blir sålunda inte uppfyllt för denna cirkulationsplats. Enda möjligheten att få Krav 3 uppfyllt i cirkulationsplats typ A är att öka radien för rondellen och därmed cirkulationen. Om man kan gissa rondellens radie i förväg kan man testa Krav 3 på en skiss för utformningen. Annars måste konstruktionen göras om. För cirkulationsplatser där vinkeln mellan korsande vägarna är nära 90 och körfältsbredden vid alla till- och frånfarter är 3.5 m kan följande fall konstateras: Fall 1. Vid cirkulationsplats typ A är enda möjligheten att tillgodose Krav 3 är att öka rondellens, därmed cirkulationens radie. Hela konstruktionen måste därmed göras om. Vid konstruktion av cirkulationsplats typ A kan en omkonstruktion troligen undvikas genom att välja rondellradie större än 6.0 m. Fall 2. Vid cirkulationsplats typerna B och C blir styrlinjens första radie tillräcklig liten för att klara Krav 3. Med minsta radie av 6.0 m för rondellen kan även den mittersta radien klara kravet. För cirkulationsplatser med radie mindre än 10.0 m kan endast styrlinjens sista radie vara ett problem. I figur 19 framgår att den mittersta cirkelbågens tangentpunkter ligger utanför cirkulationen. I detta fall har den sista radien i styrlinjen ingen inverkan på uppfyllelsen av Krav VV publikation 2002:117

15 VU 94S-2 7 Korsningar 153 (200) När rondellens får större radie minskar ofta längden av den mellersta cirkelbågen. Detta innebär att tangentpunkterna mellan styrlinjens cirkelbågar flyttas inom cirkulationen. I sådana fall och vid en cirkulationsplats typ C kan den sista radien i styrspåret bli mycket stor, se figur Detta innebär att fordonet P kan föras med en hastighet större än 50 km/h. När de övriga radierna i styrspåret medger lägre hastighet än 50 km/h beräknas fordonets P hastighet utmed den sista radien vid den punkt det lämnar cirkulationen FIGUR Körspår för fordon P med stor utfarts radie Styrlinjes sista radie är ca 228 m, se figur Denna radie medger en körhastighet över 50 km/h. Den näst sista cirkelbågen medger en hastighet av 42.0 km/h om cirkulationens skevning är 0.025, se diagram i figur 18. Avståndet från tangentpunkten mellan den sista och den näst sista cirkelbågarna i den del av körspåret som ligger inom cirkulationen och den punkt där fordonet lämnar cirkulationen, inklusive eventuell övergångsställe, är ca 29.0 m, ( Obs! rutnätet är ritad med 10.0 m intervall ). Typfordonet P behöver ca 18.0 m för att accelerera från 42.0 km/h till 50 km/h enligt diagram i figur 21, vilket innebär att Krav 3 inte blir uppfyllt. I det aktuella exemplet måste därför radien för styrlinjens sista cirkelbåge minskas. Detta kan ske antingen genom att minska avböjningen av tillfarter, eller genom att öka rondellens radie. I båda fallen måste konstruktionen göras om. För att undvika att konstruktion skall göras om är det möjligt att kunna grovt testa uppfyllelsen av Krav 3. Detta sker genom att göra en skiss för den tänkta utformningen och rita körspåret på denna. Proceduren upprepas tills utformningen enligt Krav 3 blir uppfyllt. VV publikation 2002:

16 154 (200) 7 Korsningar VU 94S-2 När radien för den sista cirkelbågen är tillräckligt liten eller avståndet för accelerationen är tillräckligt kort blir Krav 3 är uppfyllt. Ett fordons accelerationsförmåga är beroende på vägens längslutning. När cirkulationsplatsen ligger i en lutning blir accelerationen i motsatta tillfarter olika. Man kan ta hänsyn till den aktuella lutningen för den tillfart man testar genom att använda sambandet i figur 21. Där visa sambandet mellan mittersta radiens hastighet, dvs starthastigheten, och den körsträcka fordonet, P uppnår 50 km/h med normal acceleration vid olika längslutningar framgår av diagrammet. Figur Körsträcka för acceleration från start hastighet till 50 km/h. Fall 3. Vid cirkulationsplats typ C med en rondell större än 6.0 m blir Krav 3 alltid uppfyllt. Övriga fall måste kravet kontrolleras. Steg 9. GCM Utforma GCM vägarna. Detta behandlas inte i denna metodbeskrivning VV publikation 2002:117