Benonia Cososchi

S A T B Editura Societii Academice "MATEI-TEIU BOTEZ" IASI

Benonia Cososchi

S A T B Editura Societii Academice "MATEI-TEIU BOTEZ" Iai - 2005

Referent tiinific:Prof. dr. ing. Gheorghe GugiumanTehnoredactare computerizat:

Benonia Cososchi

Grafic:

Benonia Cososchi

Coperta:

Benonia Cososchi

Descrierea CIP a Bibliotecii Naionale a RomnieiCOSOSCHI, BENONIADrumuri : trasee / Benonia Cososchi. - Iai : Editura Societii Academice "Matei-Teiu Botez", 2005

ISBN 973-7962-58-3

625.7

656.1 Benonia Cososchi

PrefaaManualul universitar DRUMURI. Trasee a fost elaborat n concordan cu programa analitic a disciplinei DRUMURI I, din planul de nvmnt pentru specializarea Ci Ferate, Drumuri, Poduri (CFDP, anul III, semestrul 5, anul universitar 2004/2005), de la Facultatea de Construcii din Universitatea Tehnic Gh. Asachi Iai.

Coninutul manualului este unul minim, referindu-se la problemele ce trebuie abordate n mod obligatoriu.

Prezentarea coninutului celor cinci capitole ale manualului s-a realizat innd seama c : studenii vin n contact practic pentru prima dat, cu problemele ce intervin la proiectarea traseelor de drumuri astfel nct acestea s permit desfurarea n condiii optime, tehnice i economice, a traficului rutier ; studenii au parcurs disciplina de Topografie i nu au parcurs disciplinele de Geotehnic i de Poduri.

Ca urmare a observrii de-a lungul timpului, a modului cum studenii recepteaz abordarea problemelor referitoare la traseele de drumuri prin reprezentarea lor n trei planuri, au fost incluse nt-un capitol unic (GEOMETRIA DRUMURILOR) toate aspectele privind traseul, profilul n lung i profilul transversal al drumurilor.

Manualul este destinat studenilor de la specializarea CFDP precum i absolvenilor care doresc s-i remprospteze cunotinele de specialitate n domeniu.

12 febr. 2005 Prof. dr. ing. Benonia Cososchi

CUPRINSPag.

Prefaa.1

Cuprins.2

IEVOLUIA DRUMURILOR5

1. GENERALITI.5

1.1. Introducere.5

1.2. Scurt istoric6

2. CLASIFICAREA DRUMURILOR.8

II.MICAREA VEHICULELOR. TRAFICUL RUTIER.13

1. ELEMENTE PRIVIND MICAREA VEHICULELOR 13

1.1.Tipuri de vehicule13

1.2.Aciunea reciproc-vehicul-cale.15

1.3.Rezistene ntmpinate la micarea vehiculelor.20

1.4.Frnarea vehiculelor.29

1.4.1. Mecanismul frnrii.29

1.4.2. Coeficientul de frecare la frnare.31

1.4.3. Distane de frnare.32

2. TRAFICUL RUTIER 36

2.1Elemente generale.36

2.1.2. Clasificarea traficului.36

2.2.Caracteristicile traficului rutier.37

2.2.1.Componena traficului.37

2.2.2.Intensitatea traficului.40

2.2.3.Contactul roat-cale.44

2.2.4.Viteza traficului.46

2.2.5.Densitatea circulaiei.50

2.3.Investigarea caracteristicilor traficului.51

2.4.Legile traficului rutier.55

2.5.Traficul de perspectiv.57

III. GEOMETRIA DRUMURILOR 601. DRUMUL IN PLAN. 60

31.5.Racordarea n spaiu.100

1.5.1. Derapajul i combaterea lui.100

1.5.2. Condiii de confort. Raze convenionale.105

1.6.Amenajarea curbelor.111

1.6.1. Elemente introductive.111

1.6.2. Amenajarea curbelor izolate.116

1.6.3. Amenajarea curbelor succesive (apropiate).118

1.6.3.2. Amenajarea curbelor succesive de

acelai sens.120

1.6.3.3. Amenajarea curbelor succesivede

sens contrar. 124

1.7. Vizibilitatea n plan. 128IV.3.2.5. Intersecii denivelate. 236

V. STUDIUL TRASEULUI. 2421.CRITERII CARE STAU LA BAZA STABILIRII TRASEULUI242

1.1. Criterii social administrative i economice.242

1.2. Criterii tehnice.244

1.2.1.Criterii de relief.244

1.2.1.1. Trasee de vale.245

1.2.1.2. Trasee de culme.246

1.2.1.3. Trasee de traversare a culmilor i vilor.247

1.2.1.4. Trasee de coast.250

1.2.2.Criterii geologice, hidrogeologice i geotehnice.257

1.2.3.Criterii hidrologice.260

1.2.4.Criterii climatice.261

1.2.5.Criterii speciale.262

2.COMPARAREA TEHNICO-ECONOMIC A VARIANTELOR.262

2.1. Indicatori tehnici.262

2.2. Indicatori economici.263

3.ETAPELE DE STUDIU AL TRASEULUI.269

3.1. Documentarea.269

3.2. Studiul pe hri i planuri.270

3.3. Recunoaterea pe teren.273

3.4. Studii pe teren.274

3.4.1. Trasarea i pichetarea.274

3.4.1.1. Metode de trasare a curbelor.275

3.4.2. Nivelmentul.280

3.4.3. Reperarea.281

4.CALCULUL TERASAMENTELOR.282

4.1. Elemente generale.282

4.2. Calculul suprafeei profilurilor transversale.283

4.3. Calculul volumelor de terasamente.289

4.4. Micarea terasamentelor.293

4.4.1. Elemente introductive.293

4.4.2. Micarea transversal a terasamentelor.295

4.4.3. Micarea longitudinal a terasamentelor.297

4.4.3.1. Metoda Lalanne.297

4.4.3.2. Metoda Bruckner.300

5.ELABORAREA DOCUMENTAIEI TEHNICO-ECONOMICE:302

BIBLIOGRAFIE 304

EVOLUIA DRUMURILOR1. GENERALITI.

1.1. Introducere.Drumurile asigur transportul oamenilor, mrfurilor, a altor valori materiale i a valorilor culturale ntre dou puncte numite: de origine (de plecare), respectiv de destinaie (de sosire).

Dei transporturile rutiere nu sunt generatoare de valoare, prin contribuia lor la viaa economic, social i cultural constituie o ramur de activitate omniprezent.

Pentru realizarea transporturilor rutiere sunt necesare:

- infrastructura, alctuit din ci rutiere (drumuri, strzi, autostrzi), lucrri de art (poduri, tuneluri, etc.) i punctele de origine i de destinaie (autogri, etc.);

- suprastructura, alctuit din mijloacele de transport, preponderent autovehicule, al cror numr este n prezent de circa 4,4 milioane.

Intre infrastructur i suprastructur exist relaii de intercondiionare:

- infrastructura, avnd funcia de a asigura deplasarea autovehiculelor n condiii de siguran i confort, are caracteristici adaptate acestui scop;

- suprastructura (mijloacele de transport) are caracteristici tehnice i funcionale adaptate cilor pe care se deplaseaz, precum i obiectului transporturilor (transport de persoane, de mrfuri, etc.)

Complexul infrastructura transportului rutier + suprastructura transportului

rutier reprezint modul de transport rutier.

Intre modul de transport rutier i celelalte moduri de transport (feroviar, naval, aerian, i transport prin conducte) folosite n sistemul naional de transport al rii noastre exist o anumit concuren, fr excluderea vreunuia, deoarece fiecare mod de transport are domenii de activitate diferite din mai multe puncte de vedere i anume: viteza de transport; natura transporturilor (persoane, mrfuri, etc.); capacitatea (volumul) mijlocului de transport; consumul specific de energie; impactul asupra mediului nconjurtor, etc.

In comparaie cu celelalte moduri de transport, transportul rutier prezint o serie de avantaje, dar i dezavantaje.

Dintre avantaje se menioneaz:

- accesibilitatea, transportul rutier ptrunznd n locuri inaccesibile altor moduri de transport;

- mobilitatea, ca traseu i orar, datorit capacitii mici de transport a autovehiculelor;

- operativitatea, cu autovehiculele transportndu-se att oameni ct i

practic orice fel de marf, fr manipulri i transbordri repetate;

- rolul de legtur, de intermediar practic indispensabil ntre celelalte moduri de transport.

Datorit acestor avantaje, cererea de transport este satisfcut n perioada actual (anul 2000) n proporie de circa 85% pentru pasageri i de 87% pentru

mrfuri.Dintre dezavantajele transportului rutier se menioneaz:

- consumul mare de energie fosil pe tona transportat, hidrocarburile reprezentnd resurse naturale neregenerabile, cu prognoza de epuizare la orizontul anilor 2030 pentru iei i 2070 pentru gaze naturale. In acelai timp, n

condiiile rii noastre, consumul mare de astfel de resurse conduce la dependena

energetic a rii de importuri;

- poluarea mediului nconjurtor, care este proporional cu consumul de carburani fosili i mult mai mare n comparaie cu poluarea produs de transportul feroviar.

Aceste dezavantaje au condus la preocuprile privind utilizarea altor surse de energie pentru transportul rutier. Ce trebuie reinut ns, este faptul c n cazul nlocuirii energiei fosile cu energie alternativ (hidrogen lichid, pile electrice, etc.) nu vor apare modificri eseniale la nivelul infrastructurii transporturilor rutiere.

1.2. Scurt istoric.Drumurile - cele mai vechi ci de comunicaie terestre sunt o expresie a firii omeneti i a colectivitilor umane, ele asigurnd relaiile cu lumea imediat sau ndeprtat. Evoluia drumurilor, de la potec la autostrad, a nsoit istoria popoarelor, constituind dovezi ale dezvoltrii comerului, construciilor, culturii i forei militare.

Primele drumuri dateaz de acum cca. 7000 de ani, de la sfritul societii primitive, cnd s-a inventat roata.

Din antichitate, se amintesc: drumurile pentru construcia piramidelor din

Egipt ( piramida lui Kheops, anii circa 3000 .e.n.), drumurile adiacente Zidului Chinei (anii circa 1000 .e.n.) i drumurile romane (sfritul secolului al IV-lea .e.n.).

Via Apia primul drum roman construit n anul 312 .e.n.- a constituit un

model pentru construcia reelei de drumuri militare i comerciale a Imperiului Roman (circa 200 000 km), asigurnd o vitez de deplasare de 45...60 kilometri pe zi. De la romani exist reguli tehnice pentru construcia i exploatarea drumurilor, dintre care unele au valabilitate i n prezent.

Pe teritoriul Daciei apariia i dezvoltarea drumurilor a precedat perioada cuceririlor romane, cuceriri care au impulsionat dezvoltarea drumurilor, necesare ptrunderii mrfurilor romane. Se menioneaz construcia n anii 102...105 (e.n.) a podului peste Dunre, la Drobeta, de ctre Apolodor din Damasc i n continuare,

a drumurilor pn la Apulum ((Alba Iulia) i pn la Napoca (Cluj Napoca), precum i n alte direcii. Dup retragerea romanilor i nvlirea popoarelor migratoare, drumurile au nregistrat o perioad de regres, distrugndu-se n mare parte.

Evul Mediu a nsemnat o nou perioad de dezvoltare a drumurilor pe teritoriul rii noastre. Pe lng vechile trasee ale drumurilor romane au aprut i altele noi, asigurnd legtura ntre Transilvania, Moldova i ara Romneasc,

precum i legtura acestora cu porturile de la Dunre.

De prin anii 1650 dateaz primele preocupri pentru meninerea cureniei drumurilor, strzile centrale din capitatele Iai i Bucureti fiind podite cu brne.

Un moment istoric n dezvoltarea reelei de drumuri pe teritoriul rii noastre este apariia, n anul 1832, a Regulamentului Organic, care conine msuri

oficiale de organizare a construciei i ntreinerii drumurilor. Astfel, pn la Unirea

din anul 1859, n cele dou principate s-au oseluit (pietruit) 682 km de drumuri.

In anul 1868 a fost promulgat prima Lege pentru drumuri din ara noastr, cnd acestea au fost clasificate astfel: drumuri naionale; drumuri judeene; drumuri comunale i drumuri vicinale. Cu unele modificri i completri aceast lege a rmas n vigoare pn n anul 1906, perioad n care s-au executat circa

25 000 km de drumuri pietruite. Un loc important n aceast activitate a avut inginerul romn Elie Radu.

Apariia automobilului la nceputul secolului al XX-lea a revoluionat transporturile pe drumuri, Legea drumurilor din 1906 aducnd o serie de

reglementri n aceast direcie.

Un eveniment important n istoria tehnicii rutiere mondiale a fost primul Congres Mondial de Drumuri, care a avut loc n anul 1908 la Paris i la care a participat i ara noastr (aceste congrese continu s aib loc la fiecare 4 ani). Cu acea ocazie s-au discutat recomandri tehnice, pe care le nvm i le aplicm i n prezent, precum: folosirea la drumuri a materialului pietros cu granule poliedrice n locul celor rotunjite; alegerea razelor curbelor n funcie de viteza vehiculelor; necesitatea introducerii curbelor progresive; condiiile de asigurare a vizibilitii, etc.

In anul 1929, dup Marea Unire, a aprut o nou lege a drumurilor, prin care s-a renunat la categoria drumurilor vicinale. La acea dat, pe teritoriul rii existau circa 57 000 km drumuri pietruite.

Construcia drumurilor modernizate, care s asigure condiiile de circulaie pentru autovehicule, a nceput n anul 1932, prin intermediul unor firme strine.

Concomitent au existat preocupri intense i din partea inginerilor romni, care n anii 1934-1935 au organizat prima osea laborator sub conducerea

inginerului Dimitrie Atanasiu, fost profesor emerit la Facultatea de Construcii din

Iai.Prin Legea nr. 13, Legea drumurilor din anul 1974, pentru toate drumurile, clasificate n categoriile: naionale, judeene i comunale, Ministerul Transporturilor a devenit organ de autoritate, coordonare i control.

In perioada anilor 1944-1985, reeaua rutier din ara noastr s-a perfecionat prin realizarea mbrcminilor moderne, lungimea acestora ajungnd la circa 35 000 km.

Concomitent cu aciunea de modernizare a drumurilor, s-au realizat lucrri

rutiere remarcabile, ntre care: prima autostrad din Romnia, Bucureti-Piteti, n lungime de circa 113 km (anul 1972); drumul care traverseaz munii Fgra (Transfgranul), n lungime de 96 km, care atinge cota maxim de 2043 m (anul 1974); a nceput construcia autostrzii europene nord-sud (TEM), care pe teritoriul rii noastre va avea lungimea de 870 km.

2. CLASIFICAREA DRUMURILOR.

Se folosesc mai multe clasificri ale drumurilor, n funcie de mai multe criterii, drumurile fcnd concomitent, obiectul mai multor clasificri.

Prin Ordonana nr.43/97 i Legea nr. 82/1998 este stabilit regimul juridic al drumurilor din ara noastr.

2.1. Criteriul proprietii i destinaiei.

- drumuri publice, aparinnd proprietii publice a statului i destinate satisfacerii cerinelor de transport rutier ale economiei naionale, ale populaiei i pentru aprarea rii;

- drumuri proprietate privat, destinate satisfacerii cerinelor de transport rutier ale unor persoane juridice sau fizice, pentru activiti productive (forestiere, petroliere, miniere, agricole, energetice, de construcii, etc.) i pentru acces n

incinte i n interiorul acestora.

2.2. Criteriul circulaiei permise.- drumuri deschise circulaiei publice, constnd din totalitatea drumurilor publice, precum i din drumurile proprietate privat care deservesc obiective turistice sau alte obiective la care are acces publicul;

- drumuri nchise circulaiei publice, constnd din drumuri proprietate privat ce deservesc obiective la care nu are acces publicul.

2.3. Criteriul amplasrii.- ci rutiere interurbane, n afara localitilor, numite i drumuri sau osele;

- ci rutiere urbane, n localiti, numite strzi.

2.4. Criteriul funcional i administrativ- teritorial.Din punct de vedere funcional i administrativ teritorial drumurile publice sunt difereniate n trei categorii, care n ordinea scderii importanei sunt:

- drumuri de interes naional;

- drumuri de interes judeean;

- drumuri de interes local.

In tabelul I.1. sunt prezentate denumirile drumurilor publice pentru fiecare sfer de interes, indicativul (denumirea prescurtat) i administratorul.

2.4.1. Drumuri de interes naional.Categoria drumurilor de interes naional aparine proprietii publice a statului i cuprinde drumurile naionale (DN), care asigur legtura capitalei rii cu reedinele de jude, cu obiective de interes naional, legtura ntre capitatele de jude, precum i legtura cu rile vecine. Ele fac parte din reeaua drumurilor naionale i sunt administrate de Ministerul Lucrrilor Publice Amenajrii Teritoriului i Locuinei.

In capitala rii i au originea un numr de apte drumuri naionale

(DN1...DN7), precum i autostrada Bucureti-Piteti (A1).

Tabelul I.1.Categoria funcional i administrativ-teritorialAdministrare

Sfera de interesDenumireIndicati

v

De interes naionalAutostrziAM. L. P. A. T. L

Administraia Naional a Drumurilor - A.N.D.

Drumuri expresDN

Drumuri europeneDN + E

Drumuri naionale principaleDN

Drumuri naionale secundareDN

De interes

judeeanDrumuri judeeneDJPrefecturi

De interes localDrumuri comunaleDCPrimrii comunale

i oreneti

Drumuri vicinale-

Autostrzile sunt ci rutiere destinate numai circulaiei autovehiculelor, care circul n cele dou sensuri pe cile unidirecionale (fiecare avnd cel puin dou benzi de circulaie), separate de banda median. Pentru staionarea accidental a autovehiculelor exist benzi de staionare. Accesul autovehiculelor pe autostrad se face numai prin puncte special amenajate, iar intersecia cu alte ci de comunicaie se face denivelat, pentru evitarea ntretierii fluxurilor de circulaie. Localitile sunt ocolite sau se traverseaz denivelat.

Drumurile expres sunt drumuri naionale de mare vitez, la care intersecia cu alte ci de comunicaie se face denivelat, fiind reglementat intersecia la nivel numai pentru viraje la dreapta.

Drumurile europene sunt drumurile naionale, inclusiv autostrzi i drumuri expres, care sunt deschise traficului internaional. ncadrarea n aceast categorie se face conform Acordului European privind Marile Drumuri pentru Trafic

internaional, care oblig la asigurarea caracteristicilor tehnice corespunztoare acestui scop.

Drumurile principale sunt drumurile naionale care fac legtura ntre capitala rii cu reedinele de jude, fac legtura reedinelor de jude ntre ele, precum i cu principalele puncte de control de frontier. Includerea n aceast categorie se face dac intensitatea medie zilnic anual a traficului (MZA), nregistrat la ultimul recensmnt general de trafic, a fost mai mare de 3500 vehicule fizice.

Drumurile secundare sunt toate celelalte drumuri naionale, care nu au fost incluse n categoriile menionate, intensitatea medie zilnic anual a traficului fiind mai mic dect 3500 vehicule fizice.

2.4.2. Drumuri de interes judeean.Din aceast categorie fac parte drumurile judeene (DJ), proprietate public a judeelor. Ele asigur legtura ntre reedinele de jude i municipiile i oraele din jude, cu reedinele de comune, cu obiectivele turistice, cu staiunile balneoclimaterice, cu porturi i aeroporturi, cu obiective importante pentru aprarea rii.

Fac parte din reeaua drumurilor judeene i sunt administrate de prefecturi.

2.4.3. Drumuri de interes local.Cile rutiere din aceast categorie sunt proprietate public a unitii administrativ-teritoriale pe care sunt amplasate. Acestea sunt:

- drumurile comunale (D.C.), care asigur legturile ntre reedinele de comunelor cu oraele i satele componente, precum i a oraelor i satelor ntre

ele;- drumurile vicinale, care deservesc mai multe proprieti i sunt amplasate la limita proprietilor, care nu sunt fragmentate de ctre drum;

- strzile, care sunt drumuri publice amplasate n interiorul localitilor urbane i rurale.

In localitile urbane strzile sunt clasificate astfel: strzi magistrale (cu 6 benzi de circulaie); strzi de legtur (cu 4 benzi); strzi colectoare (cu 2 benzi);

strzi de deservire local (cu o band de circulaie).

In localitile rurale strzile sunt clasificate astfel: strzi principale; strzi secundare.

La racordarea drumurilor publice din afara localitilor cu strzile se aplicprincipiul conform cruia primele trebuie s se continue cu strzi de acelai rang sau superior n traversarea localitilor.

Drumurile naionale care traverseaz municipii sunt administrate de primriile municipale, iar cele care traverseaz alte localiti dect municipiile sunt

administrate de A.N.D.

2.5. Criteriul clasei tehnice.Clasa tehnic este independent de toate celelalte categorii, fiecare drum avnd concomitent o clas tehnic i o categorie funcional i administrativ.

Clasificarea tehnic se folosete la planificarea i proiectarea lucrrilor de drumuri (la stabilirea vitezei de proiectare).

Pentru clasificarea tehnic se ia n consideraie intensitatea traficului

(tabelul I.2.), exprimat prin intensitatea medie zilnic anual (MZA - numr de vehicule n 24 ore) i prin intensitatea orar de calcul (Ioc) a traficului de perspectiv (perspectiva de 15 ani).

Intensitile traficului se exprim n vehicule etalon autoturisme i n vehicule fizice (efective, reale). Vehiculul etalon este un vehicul convenional, cu caracteristici bine determinate, n care se transform (dup anumite criterii) vehiculele fizice, pentru utilizarea n anumite scopuri.

La echivalarea traficului de vehicule fizice n trafic de vehicule etalon autoturisme, se consider o proporie de autocamioane de maxim 30%.Pe lungimea unui drum pot exista mai multe clase tehnice, lungimea minim a sectorului cu o anumit clas tehnic fiind de 20 km.

n tabelul I.3. se prezint corelaia ntre clasele tehnice i categoria funcional i administrativ-teritorial a drumurilor publice.

Tabelul I.2.Clasa tehnicIntensitatea traficuluiCaracteristicile traficului de perspectiv

Intensitatea medie zilnicanual, M.Z.A.Intensitatea orar de

calcul, Ioc

Numrul de vehicule

Etalon

autoturismeFizice

( efective)Etalon

autoturismeFizice

( efective)

IFoarte intenspeste 21.000peste16.000peste 3.000peste2.200

IIIntens11.001-21.0008.001-16.0001.401-3.0001.000-2.200

IIIMedie4.501-11.0003.500-8.000550-1.400400-1.000

IVRedus1.000-4.500750-3.500100-55075-400

VFoarte

redussub 1.000sub 750sub 100sub 75

2.6. Criteriul traficului preponderent.Din punctul de vedere al traficului preponderent (al traficului cruia i este destinat drumul) se deosebesc:

- drumuri europene, destinate i traficului de vehicule strine, care fac parte din reeaua drumurilor de interes naional i asigur legtura cu punctele de control vamal rutier;

- drumuri de tranzit, care leag localiti i zone aflate la distan mare, generatoare de traficuri importante, care pentru localitile intermediare, mici traficul preponderent este traficul de tranzit (de trecere);

- drumuri de tranzit ocolitoare (rocade urbane), care conform normelor romneti, trebuie s existe pe traseele drumurilor expres i a drumurilor europene. Au rolul de a evita neajunsurile provocate vieii din localitile ocolite de traficul de tranzit intens;

- drumuri turistice, destinate n principal traficului de transport persoane n scop turistic;

- drumuri strategice, destinate transporturilor militare, n care scop acestea pot avea o clas tehnic mai nalt n raport cu categoria funcional i administrativ-teritorial (tabelul I.3.).

Tabelul I.3.Clasa

tehnicNumrul benzilor

de circulaieCategoria funcional i

administrativ

Iminim 2 x 2Autostrzi

II4Drumuri expres

Drumuri naionale europene

Drumuri naionale principale

III2Drumuri expres

Drumuri naionale europene

Drumuri naionale principale

Drumuri judeene

IV2Drumuri naionale principale

Drumuri naionale secundare

Drumuri judeene

Drumuri comunale

V2Drumuri naionale secundare

Drumuri judeene

Drumuri comunale

Drumuri vicinale

2.7. Criteriul gradului de perfecionare tehnic.Este clasificarea perceput de toi utilizatorii. Se difereniaz trei categorii:

- drumuri moderne, care au elemente geometrice corespunztoare vitezei de proiectare necesar, iar sistemul rutier este prevzut cu mbrcminte

modern i asigur circulaia autovehiculelor n condiii optime, inclusiv n

anotimpurile ploioase;

- drumuri de tip intermediar (de tip tranzitoriu), la care calea este prevzut cu un tip de pietruire, aceasta permind desfurarea circulaiei autovehiculelor i n anotimpurile ploioase;

- drumuri de tip inferior (rudimentare), care sunt drumuri naturale sau din pmnt, uneori ameliorate, pe care n anotimpurile ploioase circulaia este dificil sau imposibil.

MICAREA VEHICULELOR TRAFICUL RUTIER.1. ELEMENTE PRIVIND MICAREA VEHICULELOR.1.1. Tipuri de vehicule.Pentru micarea pe un drum n scopul efecturii unui transport orice vehicul are nevoie de o cantitate de energie pentru nvingerea rezistenelor care apar la deplasare. Aceast energie se obine prin utilizarea forei animalelor de traciune (vehiculul fiind denumit cu traciune animal sau hipomobil), i prin arderea n motor a carburantului fosil (provenit preponderent din iei), vehiculul fiind denumit cu traciune mecanic sau autovehicul. Ultima categorie constitue majoritatea sau practic totalul vehiculelor. Indiferent de tipul de traciune n continuare se va folosi denumirea de vehicul. In ceea ce privete relaia vehicul-drum exist diferene ntre cele dou categorii de vehicule.

1.1.1. Vehicule cu traciune animal.Cel mai vechi i rspndit vehicul cu traciune animal, destinat transportului de cltori i de bunuri materiale este crua. Cruele sunt normalizate n ceea ce privete capacitatea de ncrcare, greutatea total i dimensiunile. Elementele principale ale cruei, prezentate n fig. II.1, sunt: inima, fixat de osia din spate i articulat de osia din fa (osia directoare). Aceast articulaie permite micarea n curbe i ntoarcerea cruei, unghiul de giraie , variabil, are valori mai mici de

90. De osia din fa este fixat oitea, prin intermediul creia se transmite la osii fora de traciune generat de animalele nhmate.

Crua are un sistem de frnare, prin acionare manual asupra roilor din

spate, pentru asigurarea la coborre ( deplasare n pant).

Roile sunt construite din lemn sau metal, contactul dintre roat i cale fcndu-se prin intermediul unui bandaj metalic. In prezent, multe crue au roi pe pneuri (improvizate din roi vechi de autoturisme).

Greutatea cruei i a ncrcturii se repartizeaz n mod egal celor patru roi, care fiind roi trase, acioneaz asupra cii prin zdrobire. Zdrobirea este

accentuat la roile cu bandaj metalic i puternic atenuat la roile pe pneuri.

Crua se folosete pentru transporturi locale, pe distane scurte, prezint avantajul c nu necesit consum de carburani i dezavantajul c se deplaseaz cu vitez redus (maxim 10 -15 km/h).

Fig. II.1. Alctuirea i giraia cruei

1.1.2. Vehicule cu traciune mecanic (autovehicule).Aceste vehicule exist ntr-o mare diversitate, dar din punct de vedere constructiv conin urmtoarele pri principale:

- caroseria, care are diferite forme i dimensiuni, n funcie de tipul i destinaia vehiculului;

- asiul, alctuit dintr-un cadru metalic, rigid, susine caroseria i diversele subansambluri;- sistemul de rulare, alctuit din osii i perechi de roi pe pneuri. Osiile, respectiv perechile de roi pot fi: trase sau directoare (cele din fa) i motoare (cel mai frecvent numai roile din spate);

- sistemul de propulsie, alctuit din motor (care transform n lucru mecanic energia produs prin arderea carburantului), mpreun cu: sistemul de aprindere, sistemul de alimentare cu carburant, sistemul de ungere a pieselor n micare i sistemul de rcire;

- sistemul de transmisie, care are rolul de a transmite momentul de torsiune de la motor la roile motoare i este alctuit din: ambreiaj (pentru cuplarea i decuplarea motorului); cutie de viteze (pentru variaia vitezei la mersul nainte i

pentru mersul napoi); diferenial (pentru rotirea roilor motoare cu aceeai turaie

sau cu turaii diferite, dup cum vehiculul se deplaseaz n aliniament sau n curb);

- sistemul de suspensie, format din arcuri i amortizoare, care au rolul de a prelua i amortiza (n anumite limite) ocurile care apar n timpul deplasrii vehiculului, asigurnd mersul ct mai lin al acestuia;

- sistemul de direcie, care asigur transmiterea la roile directoare a direciei comandat de la volan. Prin modul de construcie, roile directoare i pot

schimba nclinarea fa de osie. Pentruca roile s poat parcurge arce de cerc de raze diferite, giraia (rotirea) lor se face n jurul centrului instantaneu de rotaie, aflat la intersecia razelor de giraie, normale pe planul roilor (fig. II.2);

- sistemul de frnare, alctuit din frna hidraulic (de serviciu) i frna mecanic (acionat manual).

Fig.II. 2. Giraia autovehiculului.

1.2. Aciunea reciproc vehicul-cale.Deplasarea vehiculelor are loc prin rularea roilor pe cale sub aciunea unor momente i fore, astfel:

- roile asupra crora acioneaz momentul activ (de antrenare), transmis de la motor, sunt roile motoare;

- roile n axele crora acioneaz fore sunt roile trase, denumite i roi conduse, libere sau directoare, pentruc asigur i giraia vehiculului;

- att asupra roilor motoare ct i asupra roilor trase, n timpul frnrii

acioneaz cuplul de frnare aplicat roilor.

La rularea roilor pe cale apare o suprafa de contact rezultat din deformarea cii i deformarea pneului. Ca urmare a deformrii pneurilor n procesul de rulare, respectiv a modificrii dimensiunilor acestora, se opereaz cu

urmtoarele categorii de raze:- raza liber a roii

( ro ) , care corespunde diametrului maxim al cerculuiperiferic, atunci cnd asupra roii nu acioneaz fore exterioare, iar presiunea n pneu este cea maxim de regim;

- raza static a roii

( rs ) , care reprezint distana dintre axul roii isuprafaa de contact cu calea, roata fiind n repaus dar ncrcat cu sarcinanormal a roii. Aceast raz depinde de sarcina pe roatpneu i de rigiditatea pneului;

( Pi ) , de presiunea n

raza dinamic a roii

( rd ) , care reprezint distana dintre axul roii isuprafaa de contact cu calea, asupra roii n micare, ncrcat cu sarcina

normal, acionnd fore i momente exterioare. Aceast raz depinde de regimul de micare a vehiculului, de rigiditatea pneului, de tipul i starea cii de rulare;

- raza de rulare

( rr ) , reprezentnd raza unei roi convenionale, careruleaz pe o cale nedeformabil, fr alunecri sau patinri, cu aceeai vitezunghiular

( r ) i aceeai vitez liniar

( v ) , ca a roii reale. Aceast raz se

calculeaz cu relaia:

r = v = 60 v

II.1r 2 nn care: v este viteza de translaie a centrului roii reale, n m/s;

nr - numrul de rotaii pe minut ale roii reale.

Pentru calcule practice, se adopt urmtoarea relaie pentru calculul razei derulare:

rr = K ro

II.2n care: K este coeficientul de deformare a pneului i are vaori de 0,93...0,95 n funcie de presiunea n pneu.

Raza de rulare se folosete pentru calculul vitezei V de deplasare a vehiculului, n km/h, folosind relaia:

V = 3,6 rr r

= 0,377 rr nr

II.31.2.1. Aciunea reciproc vehicul-cale n micarea uniform.

Deformarea pneului este mai mare n partea din fa a suprafeei de contact (n direcia de deplasare a vehiculului), ceea ce face ca reaciunile la forele i momentele care acioneaz asupra roilor n timpul rulrii s fie aplicate spre n

fa, la distana fa de verticalele ce trec prin axele roilor (fig. II.3).Pentru simplificare, se consider vehiculul reprezentat prin roi (fig. II.3):

roata motoare, acionat de momentul activ (momentul la roat) Mr i sarcina repartizat roii P1; roata tras, acionat de fora F2 i sarcina pe roat P2. Reaciunile cii asupra roii, corespunztoare sarcinilor verticale P1 i P2, sunt N1 i respectiv N2.

1.2.1.1. Roata motoare (fig.II.3.a).

Momentul la roat Mr se nlocuiete cu un cuplu de fore egale: Fr , aplicatn axul roii i F ' , aplicat la periferia roii, la distana rd de axul roii .

Fora periferic Fr reprezint aciunea specific roii motoare, de lefuire a suprafeei cii i este dat de relaia:

F = F '

M = r r

II.4dReaciunea tangenial T a drumului asupra roii motoare, ndreptat n direcia deplasrii vehiculului, este o for de frecare ce produce rotirea roii n jurul axului, impiedicnd deplasarea acesteia prin alunecare.

Valoarea reaciunii tangeniale T se deduce din ecuaiile de echilibru ale forelor i momentelor :

N1 P1= 0 II.5Fr T = 0 II.6Mr - T. rd N1. = 0 II.7de unde:

T = M r rd'

P1rd

II.8T = Fr

P1 t

II.9n care: t se numete coeficient de rezisten la rulare.a) b)Fig.II.3. Aciunile i reaciunile roi-cale n micarea uniform. a).roata motoare; b).roata tras.

Coeficientul t avnd valoare redus, termenul al doilea al ecuaiei este neglijabil, iar reaciunea tangenial este practic egal cu fora periferic F ' , care la

rndu-i depinde de momentul la roat i de raza roii.

Pentruca roata motoare s ruleze fr alunecare trebuie s se respecte condiia:

0 < T f N1 = Tmax

II.10n care: f este coeficientul de frecare la alunecare, sau coeficientul de aderen.

1.2.1.2. Roata tras (fig. II.3.b).

Asupra roii acioneaz fora de mpingere F2 i sarcina P2 repartizat roii. Spre deosebire de roata motoare, aciunea roii trase asupra cii este preponderant de zdrobire (presare vertical). Datorit forelor menionate apar reaciunile T i N2, care acioneaz pe orizontal, respectiv pe vertical.

Ecuaiile de echilibru al forelor i momentelor fa de axul roii sunt:

F2 = T

II.11P2 = N2N2 T

rd = 0

II.12II.13Din aceste ecuaii rezult: F2 = N 2 rd

= N2 t

II.14n care: t are aceeai semnificaie ca n relaia II.9.

Reaciunea tangenial T este o for de frecare ndreptat n sens invers direciei de deplasare. Pentru a nu se produce alunecarea aceasta trebuie s aib valori cuprinse ntre limitele:

0 < T '

f N2

II.15n care: f are aceeai semnificaie ca n relaia II.10.Condiia de rulare fr alunecare a roii trase se exprim prin relaia:

N2 t N2 f

II.16de unde rezult:

t f

II.171.2.2. Aderena roi-cale.Reaciunea tangenial T a cii asupra roilor motoare (fig. II.3.a), datorat frecrii pneu-cale, precum i (n unele cazuri) ntreptrunderii proeminenelor pneului cu ale cii, asigur pornirea de pe loc i deplasarea vehiculului dac exist relaia:

'r max

II.18Dac

F ' depete fora

Tmax , repectiv momentul la roat

M r este preamare, are loc rotirea roilor pe acelai loc.

Mrimea maxim posibil a reaciunii tangeniale, Tmax , se numete for de aderen a roii cu calea. Aceasta este proporional cu ncrcarea pe roile

motoare, ncrcare denumit greutate aderent, PadTmax = f PadTf = max Pad

deci:

II.19II.20Coeficientul de proporionalitate f se numete coeficient de aderen.Dac momentul motor este transmis la toate roile vehiculului greutatea aderent este egal cu greutatea total a vehiculului. La autotrenuri, greutatea remorcilor nu particip la creterea forei de aderen. Pentru sporirea greutii aderente la autocamioanele i autotractoarele cu dou osii, prin modul de

construcie se asigur transmiterea la roile motoare (din spate) a pn la 85 % din greutatea total. La autovehiculele uoare, inclusiv autoturisme, roile motoare preiau o proporie mai redus din greutatea total.

Valoarea coeficientului de aderen depinde de numeroi factori, ntre care:

tipul i gradul de rugozitate, de planeitate i de umiditate a cii, presiunea n

pneuri i starea lor, ncrcarea pe roi, viteza de deplasare a vehiculului, alunecarea relativ ntre pneuri i cale.

Astfel, la ci rutiere nedeformabile, coeficientul de aderen este egal cu coeficientul de frecare (longitudinal). In cazul cilor umede (chiar ude) i mai ales cu mzg (noroi), coeficientul de aderen se reduce cu 3050% i chiar mai mult. Dac ntre pneu i cale apare o pelicul de ap cu grosimea de peste 1,5 mm intervine fenomenul de acvaplanare, cu pierderea controlului volanului. Deasemenea, n cazul excesului de liant n beton , att n betonul de ciment, ct i n betonul asfaltic, precum i n cazul uzurii avansate (prin lefuire) a suprafeei de rulare, se micoreaz coeficientul de aderen ca urmare a micorrii rugozitii.Caracteristicile pneurilor (profilul, gradul de uzur, presiunea de umflare, temperatura) provoac micorarea coeficientului de aderen, iar la creterea vitezei n intervalul 2065 km/h coeficientul de aderen poate s scad cu pn la 50%.La circulaia neuniform, cu accelerare sau fnare, creterea puternic a forei de traciune, respectiv a forei de frnare produce deplasarea relativ a pneului n raport cu calea astfel nct, fie roata se nvrte pe loc (coeficientul de

aderen devine nul), fie roata se blocheaz din cauza frnrii puternice,

producndu-se patinarea, deci coeficientul de aderen devine egal cu coeficientul de frecare (longitudinal).

Valori medii ale coeficientului de aderen pentru pneuri de joas presiune (la autoturisme) i pneuri de nalt presiune (la autocamioane i autobuze) n funcie de tipul i starea de umiditate a cii, se prezint n tabelul II.1.

Tabelul II.1.

1.3. Rezistene ntmpinate la micarea vehiculelor.1.3.1. Cazul autovehiculelor.Rezistenele care se opun deplasrii autovehiculelor (vehiculelor autopropulsate) i care trebuie nvinse de fora de traciune, se datoreaz: autovehiculelor i caracterului micrii acestora, drumului i mediului nconjurtor.

In mod obinuit rezistenele se difereniaz n funcie de caracterul micrii

i anume:

- rezistene care apar n micarea cu vitez constant (micare de regim,

sau micare uniform), acestea fiind: rezistena la rulare; rezistena n ramp;

rezistena aerului;

- rezistene care apar la creterea vitezei: (rezistena la accelerare), n micarea neuniform (tranzitorie).

1.3.1.1.Rezistena la rulare (traciune).Este rezistena care apare la deplasarea vehiculului pe cale, indiferent dac aceasta este orizontal sau nclinat i se datoreaz n principal, deformrii cii i a pneurilor, frecrii de rostogolire dintre pneuri i cale i lovirii roilor de denivelrile cii.

Rezistena la traciune reprezint o parte din greutatea total P a vehiculului

i se calculeaz, cu relaia:Rt = P.t

II.21n care: t este coeficientul rezisten la traciune (de rulare), sau coeficient de traciune, adoptat (n mod global) pentru toate cauzele menionate mai sus.

Valoarea coeficientului de traciune depinde de mai muli factori, dintre care cei mai importani sunt: tipul i starea suprafeei de rulare i viteza de deplasare V.

Pentru acelai tip i aceeai stare a cii, viteza vehiculului influeneazvaloarea coeficientului t astfel:

- pentru V < 50 km/h, coeficientul t este practic constant i are valori medii conform tabelului II.1;

- pentru V = 50150 km/h, coeficientul t crete odat cu creterea vitezei conform urmtoarei relaii empirice:

tV = t 50 [1 + 0,01(V 50 )]

II.221.3.1.2. Rezistena n ramp (la urcare).Rezistena n ramp, notat Rd , apare atunci cnd drumul nu este orizontal, urcnd n direcia deplasrii. Datorit aciunii gravitaiei vectorul P (fig. II.4),

reprezentnd greutatea vehiculului, se descompune n componenta normal pecale (P.cos )

i componenta paralel cu calea (P. sin ) , care acioneaz nsens invers deplasrii. Unghiul de nclinare a cii fa de orizontal fiind mic, se poate considera: sin tg = d . Ca urmare, relaia de calcul a rezistenei la

deplasarea n ramp este:Rd = P d

II.23Tabelul II.2.Tipul suprafeei de rulare

(cii)Starea ciiCoeficientul t

Imbrcminte asfaltic sau din beton de cimentbun0,0120,018

satisfctoare0,0180,022

Macadam, piatr spartbun0,0210,025

satisfctoare0,0310,041

Drum de pmntuscat0,0250,051

ud, neuniform0,0510,150

Drum cu ghea-0,0150,03

Experimental s-a stabilit c pentru rampe mai mari de (2%) rezistena n ramp nu mai este direct proporional cu valoarea rampei, recomandndu-se folosirea relaiei de calcul II.24

Rd = P.d .(1 + 3.d )

II.24Din valorile prezentate n tabelul II.2 rezult interesul ce trebuie acordat tipului i strii cii, inclusiv pentru drumurile de antier, n scopul economisirii carburanilor.

Fig. II.4. Rezistena n ramp.

Dac drumul coboar n direcia deplasrii (este n pant) componenta(P. sin )

este negativ, fiind ndreptat n sensul deplasrii. Aceasta nu mai

reprezint o rezisten care trebuie nvins de puterea motorului ci o for activ.

1.3.1.3. Rezistena aerului.Rezisten aerului se datoreaz presiunii aerului pe suprafaa frontal a vehiculului, suciunii (subpresiunii) aerului ca urmare a formrii turbioanelor n

spatele vehiculului, frecrii aerului pe suprafaa caroseriei, precum i curenilor interiori de rcire i aerisire a motorului i habitaclului (fig. II.5).

Rezistena aerului, n N, se calculeaz cu urmtoarea relaie:R = K .S.v 2

V 2= K .S.13

II.25n care: K este coeficientul dinamic frontal, n kg/m3, care caracterizeazaerodinamicitatea vehiculului i are valori conform tabelului II.3;S - aria seciunii transversale a vehiculului, n m2 (tabelul II.3), aproximativ egal cu produsul ntre nlimea maxim a vehiculului i ecartament (distana transversal ntre roi);

v - viteza vehiculului, n m/s;

V viteza vehiculului n km/h.Fig. II.5. Rezistena aerului.

Rezistena aerului poate s creasc dac direcia vntului (direcia din care sufl vntul), este aceeai cu direcia deplasrii vehiculului, acionnd frontal sau nclinat sub un anumit unghi. Rezistena aerului scade dac direcia vntului este opus direciei de deplasare a vehiculului, mpingndu-l din spate. Efectul vntului este cu att mai mare cu ct viteza lui este mai mare.

Tabelul II.3.

1.3.1.4. Rezistena la accelerare.Rezistena la accelerare este specific micrii neuniforme (tranzitorii) i se compune din:

- rezistena R1, datorat ineriei la creterea vitezei liniare a masei totale (m) a vehiculului aflat n micarea de translaie. Aceasta acioneaz n centrul de mas al vehiculului i se calculeaz cu relaia:

R = m. dv

= P dv

II.261 dt

g dt- rezistena R2, datorat ineriei la creterea vitezelor unghiulare ale organelor (pieselor componente) aflate n micarea de rotaie. Se calculeaz cu relaiile II.27:R2 = R2 i

= M i . .i i .i rr

= I i

d i dt

i i .i rr

= 1 2r

dv i 2dt i

.I i i

II.27n care: R2 i

este rezistena la acceleraie unghiular a organului i aflat n micarea de rotaie;

M i - momentul rezistent al aceluiai organ i;i i - raportul de transmisie global dintre organul i i roile motoare;rr - raza de rulare a roilor motoare care au viteza unghiular i viteza vn micarea de translaie ;

i - randamentul transmisiei dintre organul i i roile motoare;I i - momentul de inerie fa de axa proprie a organului i ;d i - acceleraia unghiular a organului i;dt i = i i

r

= i i

v - viteza unghiular a fiecrui organ din lanul cinematicrr(motor-transmisie-roi motoare);

Aa cum se deduce la vederea relaiei II.27 stabilirea rezistenei R2necesit un calcul laborios. Din aceast cauz, pentru calcule aproximative, se consider acceptabil folosirea urmtoarei corelaii:

R2 = R1 = (0,15...0,18 ) R1

II.28Aceast rezisten se repartizeaz ntre osii practic n aceleai proporii ca i ncrcrile verticale, astfel nct rezistena ce apare la accelerare este:

R + R

= (1 + )R

= P dv

II.291 2 1 g dtn care: este coeficientul supraunitar de influen a maselor de rotaie.

Dac micarea devine neuniform prin micorarea vitezei (decelerare) rezistena care apare este de sens invers, favoriznd deplasarea i nu implic o putere suplimentar a motorului.

1.3.2. Cazul autotrenurilor.Autotrenurile sunt vehicule rutiere formate din:

-autovehicul tractor (autocamion sau tractor rutier) la care se ataeaz una sau mai multe remorci (remorcile au una sau dou osii);

- autotractor cu a (cu dou osii) i semiremorc, denumit i autovehicul articulat.

Rezistenele care apar la naintarea autotrenurilor nsumeaz i efectul a nremorci, prin greutatea lor n PR , dup cum urmeaz:1.3.2.1. Rezistena la rulareRt A = t (P + n PR )1.3.2.2.Rezistena n rampRd A = d (P + n PR )

II.30II.311.3.2.3. Rezistena aeruluiRemorcile se deplaseaz imediat n spatele vehiculului tractor (sau a remorcii precedente), deci n zona turbioanelor produse de acestea. Pentru considerarea rezistenei aerului datorat remorcilor s-a convenit suplimentarea rezistenei aerului datorat vehiculului tractor cu cea datorat remorcilor, prin

folosirea unui coeficient global, supraunitar,

CR , a crui valoare este n corelaiedirect cu numrul remorcilor ataate, aa cum rezult din tabelul II.4.

Tabelul II.4.Numr remorci ataateCR

o remorc1,32

dou remorci1,59

trei remorci1,84

Rezistena aerului n cazul autotrenurilor se calculeaz cu relaia:Ra A.

= CR

K S v 2 = CR K S V 13

II.321.3.2.4. Rezistena la accelerare.Rezistena corespunztoare forelor de inerie la creterea vitezei liniare aelementelor autotrenului aflat n micarea de translaie,

R1A , cumuleaz ineriaautovehiculului tractor de mas m, cu ineria remorcilor de masrelaiei:

n mR , conformR m dv n m

dv P

n PR dv1 A =

+ dt

R = +dt g

g dt

II.33Pentru rezistena corespunztoare forelor de inerie la creterea vitezei unghiulare a elementelor autotrenului aflate n micarea de rotaie , R2 A , la rezistena datorat autovehiculului tractor (conform relaiei II.28) se cumuleaz i cea datorat remorcilor conform relaiei:

R = R

= (P + n P

) dv

II.342 A 1A g

R dtn care: este coeficientul care exprim cota parte a rezistenei forelor de ineriela micarea de rotaie, din rezistena corespunztoare forelor de inerie la micarea de translaie;

Rezistena total la accelerare a autotrenului este:R + R

= (1 + ) 1 (P + n P

) dv

= (P + n P

) dv

II.351 A 2 A

g R dt g

R dtn care: = 1 +

este coeficient supraunitar de influen a maselor de rotaie.1.3.3. Rezistena total n micarea vehiculelor.1.3.3.1. Cazul autovehiculelor.Rezistena total maxim apare la micarea accelerat pe un drum n ramp. Aceast rezisten trebuie nvins de fora de traciune F generat de motor i este dat de relaia:

F Rmax = Rt + Rd + Ra + R1 + R2

II.36Dac autovehiculul parcurge o pant i frneaz, rezistena total are

valoare minim i este dat de relaia:F Rmin = Rt Rd + Ra R1 R2

II.37In situaiile reale rezistena total este cuprins ntre valorile de mai sus, cu meniunea c: dac deplasarea este uniform, lipsesc rezistenele R1 i R2; dac drumul este n palier, lipsete rezistena Rd; dac viteza vehiculului este redusrezistena Ra

devine neglijabil.

Dup valoarea rezistenei totale drumul poate fi considerat mai greu, sau mai uor, deplasarea vehiculului fiind nsoita de un consum de carburant mai mare, respectiv mai mic.

1.3.3.2. Cazul autotrenurilor.Rezistena total maxim apare la micarea accelerat a autotrenurilor pe un drum n ramp, aceasta trebuind s fie nvins de fora de traciune generat de motorul autotractorului i este dat de relaia:

F R A = RtA + RdA + RaA + R1 A + R2 A

II.38Ca i n cazul prezentat la pct. 1.3.3.1. exist i o valoare minim a rezistenei totale, precum i valori intermediare, rezultate din combinarea diverselor condiii de deplasare.

1.3.4. Fora de traciune. Puterea motorului.Momentul activ M rcale forele periferice

la roile motoare (fig. II.3.a) dezvolt la contactul roi -

F ' , care mpreun reprezint fora de traciune a

vehiculului i este notat n continuare cu F .Intre fora de traciune i momentul M produs la vilbrochenul motorului exist relaia:

F = M r = M i t t

II.39rr rrn care: i t

este raportul de transmisie de la vilbrochen la roile motoare (produsul ntre raportul de transmisie al cutiei de viteze i al diferenialului);

t - randamentul global al transmisiei, pentru care se folosesc urmtoarelevalori stabilite experimental: t = 0,80...0,88t = 0,90...0,92 pentru autoturisme.rr - raza de rulare a roilor motoare.

pentru autocamioane i

Viteza vehiculului depinde de numrul nr

de rotaii pe minut al roilor

motoare, respectiv de numrul n de rotaii pe minut al vilbrochenului, de raportulde transmisie i t

i de raza rr , conform relaiilor:

v = 2 rr nr = 2 rr n = 0,105 r n

(n m/s) II.4060 60 i t i tV = 0,377 r nr i

(n km/h) II.41tPentruca vehiculul s se deplaseze, fora de traciune F trebuie s nving rezistena total ntmpinat, n cazul autovehiculelor (II.42) , respectiv n cazul autotrenurilor (II.43), adic:

F R = P t P d + K S v 2 P dv

II.42g dt dvF R A = (P + n PR ) t (P + n PR ) d + RaA

(P + n P )g R dt

II.43Aceste relaii se mai numesc bilanul traciunii vehiculului, ele exprimnd repartizarea forei de traciune pentru nvingerea diverselor rezistene de mers.

Pe de alt parte, pentru deplasarea vehiculului pe distana D fora de

traciune F produce lucrul mecanic L :L = F D

(n N.m) II.44Lucrul mecanic produs n unitatea de timp, P, respectiv puterea mecanic, se calculeaz cu relaia:

P = F L = F v t

(n N.m/s = J/s = W) II.45Ca urmare, fora de traciune se calculeaz cu relaia:

F = Pvn care: v este viteza vehiculului n m/s;

II.46Din relaia II.46, rezult c fora de traciune este direct proporional cu puterea mecanic i invers proporional cu viteza vehiculului.

Se menioneaz c puterea mecanic disponibil pentru deplasarea vehiculului este dat de relaia:

P = P nn care: Pn este puterea nominal a motorului:

t - randamentul global al transmisiei (acelai din relaia II.42).

II.47Pentru puterea exprimat n kW i viteza exprimat n km/h, fora de traciune se calculeaz cu relaia:

F = 3600 Pk WV

(n N) II.48Pentru puterea exprimat n cai putere i viteza exprimat n km/h, fora de traciune se calculeaz cu relaia:

2650 PF = CP V

(n N) II.491.3.5. Factorul dinamic. Caracteristica dinamic.In relaia II.42 se observ c n afar de rezistena aerului

rezistene depind de greutatea transmis prin roi, putndu-se scrie:

Ra , celelalte

R R

= P( t + d + dv ) = P D

II.50a g dtn care: D este factorul dinamic sau factorul de traciune i reprezint un indice important pentru aprecierea capacitii de traciune a autovehiculelor:

R RD = a P

II.51Valoarea maxim a factorului dinamic, corespunztoare micrii accelerate n ramp, este dat de relaia II.52:D = t + d + dv

II.52g dtEvident, dac vehiculul se deplaseaz cu vitez constant, n relaia II.52 nu mai intervine al treilea termen, iar dac deplasarea are loc pe un drum orizontal, cu vitez constant, din aceast relaie rmne numai primul termen.

Variaia mrimii factorului dinamic n funcie de viteza de deplasare (n km/h), pentru toate treptele din cutia de viteze, reprezint caracteristica dinamic a autovehiculului (fig. II.6) i este specific fiecrui tip de vehicul.

Caracteristica dinamic se folosete pentru obinerea vitezei maxime i a

treptei de vitez cu care poate fi nvins rezistena ntmpinat la deplasarea unui autovehicul, avnd o anumit ncrctur. Aceasta este variabil n funcie de

caracteristicile drumului ( t i d ) i de regimul de vitez ( dv ). Problema se poatedtextinde i la autotrenuri.Fig. II.6. Caracteristica dinamic a autovehiculului.

Conform graficului prezentat, pentru valoarea D = 0,10 , dac vehiculul este nencrcat poate merge cu viteza de 68 km/h, n viteza a IV-a, iar dac ncrctura vehiculului este de 5 t, acesta se poate deplasa cu viteza de numai 39 km/h, n viteza a II-a.

1.4. Frnarea vehiculelor.1.4.1. Mecanismul frnrii.Pentru reducerea vitezei i pentru oprirea de urgen n orice punct al traseului fiecare autovehicul este dotat cu un sistem de frnare. Dispozitivele de frnare au evoluat mult de-a lungul timpului, iar construcia i funcionarea lor sunt strict reglementate.

In principiu, un dispozitiv de frnare const dintr-o parte mobil, prevzut cu garnitur (ferodou), care freac pe o suprafa metalic, sub form de tambur sau de disc, fixat de roat. Frna poate fi comandat independent, cu piciorul (frn de picior) sau cu mna (frn de mn), ambele folosind aceeai suprafa de frecare. Prin frnare, n jurul axelor roilor apare cte un cuplu de frnare, care la contactul roat-cale, datorit aderenei roi-cale, provoac reaciunea tangenial a cii, ndreptat n sens contrar deplasrii autovehiculului. Dac cuplul de frnare este foarte mare, roile se blocheaz (nu se mai rotesc) i se produce deplasarea vehiculului prin alunecare (vehiculul patineaz). Ca urmare, constructorii de autovehicule limiteaz valoarea posibil a cuplului de frnare astfel nct s fie evitat alunecarea n condiii medii de stare a suprafeei cii i a pneului.

Reaciunea tangenial de frnare Tf este dat de relaia:Tf = N ff

II.53n care: N este reaciunea vertical a cii asupra roii ncrcat cu sarcina P;

ff coeficient de frecare la frnare cu lunecare. In absena lunecrii coeficientul de frecare are o valoare mai mare cu cca. 30%. Din acest motiv, n scopul considerrii unei valori acoperitoare pentru Tf se adopt coeficientul de frecare pentru situaia cu lunecare).

Forele care acioneaz asupra vehiculului frnat se prezint n fig. II.7. Se consider c sunt frnate toate roile, ceea ce nseamn c greutatea frnat este egal cu greutatea P a vehiculului.

Frnarea vehiculului este nsoit de apariia forei de inerie

m w , (w -deceleraia) aplicat n centrul de mas al acestuia i ndreptat n direcia deplasrii. Aceasta are valoarea:

Pm w =

w = Tf 1 + Tf 2g

II.54Frnarea provoac modificarea repartiiei greutii ntre osii, n sensul micorrii sarcinii pe osia din spate i sporirii sarcinii pe osia din fa, cu fora p. Valoarea p a modificrii sarcinilor pe osii rezult din relaia:

p(a + b) = m w hp = m w h = P w h

II.55II.56L g LFig. II.7.Frnarea vehiculului.

Ca urmare, reaciunile verticale la osii sunt:

- la osia motoare:N = P

p = P

P w h

II.571 1- la osia directoare:

1 g LN = P

+ p = P

+ P w h

II.582 2 2 g LPrin construcia vehiculului, fora de frnare se repartizeaz osiilor ntr-un raport constant, care depinde de caracteristicile constructive ale sistemului de frnare, ceea ce se exprim prin relaiile:

- roile osiei motoare:

- roile osiei directoare:

Tf 1Tf 2

= K P w g= (1 K ) P w g

II.59II.60Pe de alt parte , condiia frnrii fr lunecare este dat de relaiile:- roile osiei motoare:

- roile osiei directoare:

Tf 1 < N1 ffTf 2 < N2 ff

= P P g= P + P g

w w

h ffL h ffL

II.61II.62Din relaiile II.59...II.62 se obin valorile limit ale deceleraiilor pentru roile celor dou osii:

- roile osiei motoare:

w < ff

P 1

1 g

II.63P K f hL- roile osiei directoare:

w < ff

P 1

2 g

II.64P (1 K ) + f hLDin aceste relaii rezult dependena deceleraiei de coeficientul de frecarela frnare i de caracteristicile constructive ale vehiculului (

sistemului de frnare ( K ).

1.4.2. Coeficientul de frecare la frnare.

P1 P

, P2 iP

h ) i aleLCoeficientul de frecare la frnare ff

variaz n limite foarte largi n funcie detipul i starea suprafeei de rulare (rugoas, lefuit sau nu , ud sau uscat), de temperatura acesteia i de presiunea n pneuri.

Pentru o suprafa de rulare corespunztoare sub aspectul uzurii, influena vitezei i a strii de umiditate este prezentat n tabelul II.5.

Tabelul II.5.Starea

ciiValori ale coeficientului de frecare la frnare ff la viteza V, n km/h

406080100120

uscat0,640,600,580,560,55

umed0,36...0,460,33...0,440,31...0,420,30...0,380,27..0,34

Din relaia II.54 rezult:

f = wf g

II.65Se deduce c dac nu se ine seama de transferul de sarcin ntre osii, coeficientul de frecare la frnare variaz ca i deceleraia.

Din punctul de vedere al vitezei de frnare (al deceleraiei) se difereniaz: frnarea lent i frnarea normal. Frnarea lent se realizeaz prin intermediul motorului (ncetnd accelerarea acestuia) i se caracterizeaz prin deceleraii de

1...4 km/h.s (0,3...1,1 m/s2). Frnarea normal se realizeaz prin folosirea frnelor i se caracterizeaz prin decelaraii de 6...10 km/h.s (1,7...2,7 m/s2). La frnarea de necesitate, care este perceput neplcut de cltori, deceleraia ajunge la peste

6 m/s2 .

Coeficientul de frecare la frnare se determin inclusiv prin msurtori directe, rezultnd valori diferite ale acestuia, ca de exemplu:

- coeficient de frecare la frnare instantanee: se determin prin folosirea roii unei remorci, ncrcat cu sarcina P i avnd o vitez V , care este frnat i blocat timp foarte scurt (1...2 s). Cu un dispozitiv dinamometric ataat la crligul remorcii, se msoar fora de frnare T , rezultnd:

f = Tf P

II.66- coeficient mediu de frecare la frnare: se determin prin folosirea unuivehicul care se deplaseaz cu viteza iniial v o

, n m/s, cruia i se blocheaztoate roile apoi este lsat s se deplaseze n continuare, pn la oprire, parcurgnd astfel distana e . Coeficientul mediu de frecare la frnare este dat de relaia:

v 2ff =2.e.g

II.67Starea suprafeei de rulare sub aspectul rugozitii se caracterizeaz pe baz de indicatori obinui prin intermediul a dou metode de msurare, practicate i n ara noastr i anume:

- rugozitatea SRT (Skid Resistance Tester), msurat prin folosirea pendulului SRT i exprimat n uniti SRT. Aceasta caracterizeaz rugozitatea suprafeelor de rulare bituminoase;

- rugozitatea HS (hauteur de sable ), msurat prin metoda nlimii petei

de nisip i exprimat n mm. Aceasta caracterizeaz rugozitatea suprafeelor de rulare din beton de ciment i a celor bituminoase.

Caracterizarea rugozitii suprafeei de rulare pe baza indicatorilor menionai se prezint n tabelul II.6.

Tabelul II.6.Caracterizarea suprafeei de rulareValori limit ale rugozitii

Uniti SRTHS, mm

Bun, permite circulaia cu V > 80km/h 70 0,6

Satisfctoare, permite circulaia cu V 80 km/h 55 ... 3,001,00...3,000,30...1,000,1...0,30,03...0,1< 0,03

2.2. Caracteristicile traficului rutier.Caracteristicile traficului , care influeneaz stabilirea elementelor geometrice i a capacitii de circulaie ale cilor rutiere, precum i alctuirea structurilor rutiere sunt: componena (compoziia) traficului; intensitatea traficului; contactul roat-cale; viteza traficului.

2.2.1. Componena traficuluiPractic pentru toat reeaua rutier din ara noastr este caracteristic traficul mixt, constnd din vehicule cu traciune mecanic i din vehicule cu traciune

animal, la care se adaug i vehiculele acionate de ctre om (biciclete). Doar pe unele ci rutiere (autostrzi) este interzis circulaia vehiculelor cu traciune animal.

Traficul cu traciune mecanic este preponderent, existnd o gam larg de autovehicule i de vehicule tractate de acestea, alctuind mpreun trenuri rutiere.

Pentru scopuri rutiere sunt importante dou criterii de difereniere a vehiculelor i anume; destinaia vehiculelor i numrul de osii.

2.2.1.1. Destinaia vehiculelor.Se difereniaz:

autovehicule pentru transport: de bunuri (cu caroserie deschis, cu caroserie nchis, cu caroserie special); de persoane (autoturisme, microbuze,

autobuze, etc); autovehicule tractoare (autoremorchere, tractoare agricole, etc.);

autovehicule pentru prestarea de servicii: autovehicule tehnice (automacarale; autogredere, autopluguri etc.); autovehicule cu destinaie special (sanitare, pompieri, etc.);

autovehicule militare;

vehicule tractate (remorci ; semiremorci).

2.2.1.2. Numrul de osii (puni, axe) ale vehiculelor.

cu dou osii (dintre care numai una sau ambele sunt motoare);

cu trei osii, dintre care una, dou sau toate trei pot fi motoare;

cu mai mult de trei osii.

Caracteristicile constructive ale autovehiculelor sunt reglementate n fiecare ar, dar pentru diversele ri ele sunt suficient de apropiate, pentru a permite circulaia internaional.

Dimensiunile de gabarit (limea, nlimea i lungimea) difer pentru diferitele tipuri de vehicule, ele incluznd i ncrctura. n ara noastr dimensiunile maxime sunt:

- pentru lime: 2,50 m (dar 2,60 m pentru vehiculele frigorifice, cu caroseria izolat termic);

- pentru nlime: 4,00 m;

- pentru lungime: valori diferite, cuprinse ntre 12,00 m, pentru autovehicul fr remorc ( dar 22,00 m pentru autovehicul cu dou remorci i 18,35 m pentru autotractor cu a i semiremorc) i 30,00 m pentru tramvai.

Orice autovehicul, simplu sau articulat, trebuie s se poat nscrie n curb, pe o suprafa inelar cu raza minim de 5,30 m i raza maxim de 12,5 m.

Sunt reglementate i valorile maxime ale masei diferitelor tipuri de vehicule, n funcie de alctuire i de numrul osiilor, acestea fiind cuprinse ntre 16,00 t (pentru autotractor cu numai dou osii) i 40,00 t pentru autotren cu 5 osii. Sunt reglementate de asemenea i ncrcrile maxime pe osii (tabelul II.8), acestea fiind diferite n funcie de alctuirea osiei i de categoria drumului (sistemului rutier) pe care circul.

ncrcrile transmise prin osii i alctuirea vehiculelor grele, considerate reprezentative pentru dimensionarea sistemelor rutiere n ara noastr (n urma recensmntului general de trafic din anul 1995) se prezint n tabelul II.9.

Vehiculele etalon adoptate n ara noastr sunt difereniate dup scopul utilizrii, acestea fiind:

- autoturismul, vehicul uor i rapid, care se folosete pentru stabilirea clasei tehnice ( tabelul I.2) i a capacitii de circulaie a cilor rutiere;

- vehicul etalon de tip greu, folosit pentru dimensionarea structurilor rutiere i

exprimat (n ordinea cronologic a adoptrii) prin: vehiculul etalon A 13 (cu sarcina pe osia de calcul de 91 kN); vehiculul R 10 ( cu sarcina pe osia de calcul de 100 kN); osia standard OS-115 ( cu sarcina pe osia de calcul de 115 kN).

Tabelul II.8Categoria drumuluiAlctuirea osieiObservaii

simpldubl(tandem)tripltridem)

ncrcarea maxim pe osie, t

Drumuri modernizate.

Drumuri europene (E).

Alte drumuri deschise

traficului greu10 (11)16 (18)22 O osie se consider dubl dacdistana dintre axe este 2,0 m. La ncrcri inegale pe axe, axa cea maincrcat nu trebuie s depeasctonajul admis pe osia simpl. O osie se consider tripl dacdistana dintre axe este 1,40 m. La ncrcri inegale pe axe, tonajul pe dou axe alturate trebuie s fie mai mic dect cel corespunztor osiei duble.

Alte drumuri modernizate.814,520

Drumuri pietruite.7,51216,5

Not: Valorile din paranteze se aplic vehiculelor cu suspensie pneumatic, pe msura

reabilitrii drumurilor.

Tabelul II.9.

2.2.2. Intensitatea traficului.Noiune echivalent cu intensitatea circulaiei i cu debitul circulaiei, intensitatea traficului reprezint numrul de vehicule, fizice sau etalon, care trec printr-o seciune de drum sau pe o band de circulaie, ntr-un interval de timp de cel puin o or.

Intensitatea traficului este variabil n timp i spaiu. Variaiile n timp se difereniaz astfel:- o variaie neperiodic de ansamblu;

- variaii ciclice (sistematice);

- variaii aleatorii, aparent periodice.

2.2.2.1. Variaia neperiodic de ansamblu.Reprezint evoluia de ansamblu a circulaiei publice de la un an la altul (fig. II.11) i se determin prin recensmnturi de circulaie. Intensitatea medie zilnic lunar (MZL) este maxim n lunile iulie-august i minim n lunile de iarn, cu condiii meteorologice dificile. Aceast evoluie este condiionat de factori socio- economici ntre care: mrimea populaiei, mrimea veniturilor, costul exploatrii autovehiculelor, repartiia transporturilor pe moduri de transport, evoluia economic n general.

Fig. II.11. Variaia neperiodic de ansamblu a intensitii traficului.

2.2.2.2. Variaii ciclice.Variaiile ciclice ale intensitii circulaiei sunt n legtur cu caracterul periodic al activitilor sociale. Se deosebesc: variaii anuale; variaii sptmnale, variaii zilnice; variaii n cursul unei ore.

a).Variaiile anuale (sezoniere) sunt n legtur cu perioadele climatice din ara noastr. In sezonul de var intensitatea circulaiei nregistreaz un maxim fa de celelalte sezoane, mai ales pe drumurile turistice. Pe drumurile ce deservesc zone industriale sau comerciale variaiile sezoniere aproape lipsesc, ca de altfel i

pe cile rutiere urbane. In fig. II.12 se prezint variaia procentual a intensitii medii zilnice lunare (MZL) fa de intensitatea medie zilnic anual (MZA), pentru lunile unui an.

Fig. II.12. Variaiile debitului lunar pe durata unui an.

b) Variaii sptmnale, datorate variaiei debitului zilnic n cursul sptmnii, acesta fiind diferit pentru zilele de lucru i pentru zilele de srbtoare (fig. II 13). Dac n zilele lucrtoare variaiile debitului zilnic sunt relativ reduse, putndu-se conta pe o valoare medie, caracteristic, n zilele de srbtoare se nregisteaz variaii importante, dar de sens invers pentru circulaia interurban (un debit de vrf curba 1), comparativ cu circulaia urban ( debit mai redus curba 2).

Fig. II.13. Variaiile debitului zilnic pe durata sptmnii

c).Variaii ale debitului orar pe durata unei zile (fig. II.14) impuse de satisfacerea deplasrilor pentru de locul de munc. Astfel, pentru circulaia interurban (curba 1) se nregistreaz dou vrfuri, cu creteri pn n jurul orei10 i scderi dup ora 18 i meninerea debitelor la valori relativ constante n intervalul orelor 10...18. Pentru circulaia urban (curba 2), debitul orar are dou vrfuri evidente, n jurul orelor 8 i 16, iar pentru circulaia interurban n zilele de srbtoare (curba 3), se nregistreaz creteri continue ale debitelor, pn n jurul orei 20, vrful de debit fiind legat de pregtirea pentru o nou perioad de munc.

Fig. II.14. Variaiile debitului orar pe durata unei zile.

d).Pe durata orelor cu vrf de debit se nregistreaz fluctuaii ale debitului, care se caracterizeaz prin factorul orei de vrf ( Fv ) definit prin relaia:

F = Q Q15 4

II.78n care:Q este debitul orei de vrf;

Q15 debitul cel mai mare nregistrat timp de 15 minute continue, pe durata orei de vrf;

4 numrul perioadelor de 15 minute pe durata orei de vrf.

Informativ, valorile factorului de vrf sunt cuprinse n intervalul 0,91...1,00.

2.2.2.3. Curba debitelor orare clasate.Curba debitelor orare clasate (fig. II.15) este expresia grafic a debitelor orare, msurate n fiecare din cele 8760 ore ale unui an i aezate n ordine descresctoare.

Pentru drumurile cu trafic eterogen aceast curb are o form specific (curba 1), caracterizat printr-un vrf (pe durata unui numr redus de ore), urmat de o descretere rapid pn la vrful normal, corespunztor celei de a 30-a orde vrf (debitul depit n numai 29 de ore dintr-un an) i apoi o descretere uniform, lent. Pentru drumurile care preiau frecvent debite apropiate de capacitatea de circulaie, curba debitelor orare clasate are forma curbei 2.

Debitul de vrf normal reprezint valoarea maxim a debitelor nregistrate pentru satisfacerea unor cereri regulate de transport, iar debitele mai mari pot apare doar excepional. Din acest motiv, dimensionarea profilurilor transversale ale drumurilor trebuie fcut pentru debite corespunztoare celei de a

30-a or de vrf, denumite i debite orare de calcul. Din considerente economice, i bazat pe acceptarea de ctre utilizatori i a unor condiii de circulaie ceva mai restrictive, n normele romneti, n lipsa datelor din msurtori, se accept ca debit orar de calcul, debitul corespunztor celei de a 50-a or de vrf.

Fig. II.15. Curba debitelor orare clasate.

Pentru caracteristicile circulaiei pe diverse sectoare de drum (drum turistic, n cale curent, n apropierea localitilor, etc.), debitul orar de calcul reprezint 10..20% din debitul corespunztor MZA. In normele romneti, se consider c debitul corespunztor celei de a 50-a or de vrf reprezint 10..12% din MZA.

2.2.2.4. Variaia n spaiu a intensitii traficului.Pe un drum ntre dou localiti importante intensitatea traficului este variabil, fiind mai mare n apropierea localitilor importante i mai mic pe msura ndeprtrii de acestea (fig. II.16). Valoarea cea mai mic a ntensitii traficului corespunde traficului de tranzit, iar treptele cuprinse n grafic, n dreptul localitilor intermediare, corespund traficului local. O astfel de variaie a intensitiitraficului poate conduce la solicitarea diferit a drumului i ca urmare, la o structur rutier diferit, posibil i la lime diferit a prii carosabile.

Fig. II.16. Variaia n spaiu a intensitii traficului.

2.2.3. Contactul roat-cale.In timpul circulaiei, vehiculele solicit calea prin intermediul roilor sau

enilelor, circulaia ultimelor fiind interzis pe unele tipuri de mbrcminte.

Suprafaa de contact roat-cale este variabil n funcie de rigiditatea roilor, deosebindu-se:

- roi cu bandaje metalice, rigide, ntlnite la crue;

- roi cu pneuri (cu bandaje pneumatice).

La vehiculele pe roi cu bandaj metalic (fig. II.17), datorit rigiditii acestuia, suprafaa de contact este mic i are form dreptunghilar, cu o latur de 5...8 cm (limea obezii) i cealalt latur de 1...8 cm, n funcie de deformabilitatea cii.

Datorit presiunilor mari pe suprafaa de contact are loc zdrobirea, mai ales a proeminenelor cii, motiv pentru care presiunea pe unitatea de lime de bandaj

( q = P ) este limitat la maximum 90 daN/cm.bFig.II.17. Contactul bandaj metalic-cale.

La vehiculele pe roi cu pneuri suprafaa de contact cu calea este mult mai mare, iar presiunea pe unitatea de suprafa are valori mici, de 1...7 daN/cm2 (0,1..0,7MPa). Datorit elasticitii i capacitii de deformare local, pneurile preiau micile proeminene ale cii, micoreaz efectele impactului i favorizeazaderena pe orice suprafa de rulare.

Suprafaa de contact pneu-cale, denumit amprent sau urm, are conturul apropiat de o elips (fig. II.18). O proprietate a pneurilor const n aceea

c pentru sarcina pe roat P variind n anumite limite, suprafaa amprentei se modific astfel ca presiunea specific ( p ) s rmn practic constant i, n cazul

2pneurilor de nalt presiune (cu presiunea de umflare pu

de 3...7,5 daN/cm ,

caracteristice vehiculelor grele), cu circa 10% mai mare dect presiunea de umflare a pneului.

Pentru scopuri practice, suprafaa de contact pneu cale, att pentru roile simple, ct i pentru roile duble (gemene), se echivaleaz cu suprafee circulare

(fig. II.19), avnd aria egal cu cea real, iar diametrul D al suprafeei circulare echivalente rezultnd din relaia:

D = 2 S

II. 79Fig. II.18. Contactul pneu-cale.Fig. II.19. Suprafee circulare echivalente ale amprentei. a). roata simpl; b). roata dubl.

Suprafaa amprentei reale S se poate determina prin msurare sau prin calcul, folosind relaia:

S = k P pu

II.80n care: k este un factor subunitar, de reducere a suprafeei, pentru a se ine seama de rigiditatea pneului, k 0,9 .

Caracteristicile roilor i osiilor etalon de calcul, folosite n normele de dimensionare a structurilor rutiere, aflate n vigoare n ara noastr se dau n tabelul II.10.

Tabelul II.10Denumire

vehicul/osie etalonSarcina totalDiametrul

suprafeei echivalente de contact, D , n cmPresiunea

specific n amprent ( p ) , n daN/cm2Produsul

P d ,ndaN/cm

Sarcina pe osie,

n daN

A 131300034,005,00170

9100

R 101600034,005,50187

10000

OS-115 kN1150034,256,25-

2.2.4. Viteza traficului.Viteza de deplasare n general, se exprim n m/s i se noteaz cu v, iar viteza traficului se exprim n mod curent, n km/h i se noteaz cu V. Intre aceste viteze exist relaia:

v = V 3,6Referitor la traficul rutier se folosesc mai multe categorii de viteze.

II.812.2.4.1. Viteza de proiectare.Aceast denumire se folosete pentru viteza maxim care trebuie asigurat vehiculului uor i rapid, de tip autoturism, la parcurgerea sectoarelor cele mai dificile ale traseului, n condiii de siguran i confort, n ipoteza c starea suprafeei de rulare este bun, iar condiiile atmosferice sunt favorabile.

Viteza de proiectare se folosete pentru stabilirea elementelor geometrice ale cilor rutiere.

Conform normelor tehnice romneti viteza de proiectare are valori cuprinse ntre 120 i 25 km/h, n funcie de clasa tehnic (I...V) i de relieful regiunii

strbtute de calea rutier (es, deal, munte), treptele de vitez fiind prezentate n tabelul II.11.

Conform STAS 863-85 n tipurile de relief sunt incluse :

- relief de es: zone de es propriu-zise, depresiuni intramontane i albii majore ale cursurilor de ap;

- relief de deal: zone de deal propriu-zise, versani ai vilor cu nclinare de pn la 20g...25g;- relief de munte: vi cu versani avnd nclinarea de peste 25g, zone accidentate i defilee ale cursurilor de ap.

Se recomand ca atunci cnd nu intervin cheltuieli suplimentare, s se adopte elemente geometrice corespunztoare vitezelor de proiectare superioare cu

cel puin 20 km/h i deasemenea, cu justificare tehnico-economic, s se recurgla restricie de vitez, adoptnd treapta de vitez imediat inferioar (tabelul II.11, valorile din paranteze).

Tabelul II.11.Clasa

tehnicViteza de proiectare, n km/h, pentru relief:

esdealmunte

I120 (100)100 (80)80

II100 (80)80 (60)60 (40)

III80 (60)50 (40)40 (30)

IV604030 (25)

V60 (40)40 (30)25

2.2.4.2. Viteza de baz.Se numete vitez de baz valoarea cea mai redus a vitezei de proiectare adoptat pe lungimea unui drum, care se desfoar n condiii de relief diferite, pentru care se adopt viteze de proiectare diferite (fig. II.20). De exemplu, conform tabelului II.11, pentru un drum de clas tehnic II, viteza de baz este de

60 km/h, corespunztor reliefului de munte, eventual, cu justificare tehnico- economic, viteza de baz poate fi de 40 km/h.

Fig. II.20. Viteza de baz i viteza de proiectare.

2.2.4.3. Viteza instantanee.Este viteza pe care o are un vehicul la trecerea printr-un profil transversal (seciune) oarecare al drumului. Viteza instantanee se msoar cu radarul sau prin alte metode.

Reprezentarea grafic a frecvenei diverselor viteze instantanee (msurate ntr-un interval de timp semnificativ, respectiv cuprinznd un numr semnificativ de vehicule) evideniaz o curb avnd forma apropiat de cea a curbei de distribuie normal Gauss-Laplace (fig. II.21). Se deduce c frecvenele cele mai mari corespund valorilor mijlocii ale vitezelor instantanee.

Fig. II.21. Distribuia Gauss-Laplace.

Reprezentarea grafic a proporiei procentuale de vehicule care circul cu vitez mai redus dect o anumit valoare (fig. II.22), are alura literei S i se numete curba de repartiie a vitezelor instantanee. Anumite ordonate ale acestei curbe au semnificaie pentru studiul circulaiei rutiere i anume:

- ordonata 15 %, creia i corespunde viteza minim

Vmin

a fluxului de

circulaie, sub care circulndu-se este mpiedicat fluena fluxului de circulaie;Fig. II.22. Curba de repartiie a vitezelor

- ordonata 85 %, creia i corespunde viteza maxim Vmax

a fluxului de

circulaie, numit i vitez de siguran, peste care circulndu-se se riscprovocarea de accidente;- ordonata 50 %, creia i corespunde viteza medie

Vm ed

a fluxului de

circulaie. Statisticile existente n numeroase ri evideniaz faptul c aceast valoare este n corelaie invers cu intensitatea traficului, cu alte cuvinte, cu ct intensitatea traficului este mai mare cu att valoarea vitezei medii este mai redus, apropiindu-se de viteza medie a vehiculelor lente (fig. II.23). Pe baza acestei remarce se poate justifica suplimentarea numrului benzilor de circulaie pentru sporirea capacitii de circulaie.

Fig. II.23. Curbe de repartiie a vitezelor pentru intensiti diferie.

1. intensitate mare; 2. intensitate redus.

2.2.4.4. Viteza de mers.Se definete prin raportul ntre distana parcurs (un sector de drum) i timpul efectiv n care vehiculul a rulat, fiind deci excluse duratele eventualelor opriri impuse de utilizator.

2.2.4.5. Viteza de parcurs.Se definete prin raportul ntre distana parcurs (un sector de drum) i durata total, inclusiv ntrzierile datorate condiiilor de circulaie (antier n lucru, circulaie aglomerat, etc).

2.2.4.6. Viteza practicabil.Este viteza de parcurs cea mai mare ce poate fi realizat pe un sector de drum, n condiii de circulaie date i n condiii climaterice favorabile, fr a fi depit vreun moment viteza de proiectare.

2.2.4.7. Viteza de circulaie.Este viteza medie cu care se deplaseaz pe un drum vehiculele dintr-un

flux de circulaie. Se calculeaz cu relaia:D Vc = 3,6 1

= 3,6 1 v ni

II.82n care:

n t it i este timpul consumat, (n s), de fiecare dintre cele n vehicule pentru parcurgerea distanei D, (n m);

v i - viteza (n m/s), nregistrat de fiecare dintre cele n vehicule pentruparcurgerea distanei D, (n m);.2.2.4.8. Viteza maxim n ramp.Este viteza ctre care tinde un vehicul, care circul n ramp pe o distan suficient de lung. Aceast vitez depinde de puterea i randamentul motorului, de greutatea a vehiculului, de valoarea rampei i de starea suprafeei de rulare (coeficientul t).

2.2.5. Densitatea circulaiei.Densitatea circulaiei reprezint numrul n de vehicule ce se afl pe un sector de drum de lungime D , la un moment dat. Se exprim n veh./km i se definete prin relaia:

K = nD

(veh/km) II.83Pentru un flux de circulaie continuu, cu densitate uniform, debitul mediu orar Q este similar unui fluid care curge printr-o conduct i se calculeaz cu relaia:

Q = 1000 V I

= K V

(veh/h) II.84n care: V este viteza vehiculelor, n km/h;

I intervalul mediu ntre vehicule, aferent unui vehicul, n m/veh.

Densitatea traficului se folosete pentru studiul circulaiei n intersecii de drumuri i pentru studiul capacitii de circulaie.

Densitatea se exprim i n funcie de gradul de ocupare R a drumului

(sau interseciei). Gradul de ocupare este definit prin raportul ntre durata totalde trecere a vehiculelor ( t i ) i durata msurtorilor (T):=t i

II.85TK = R 1000l m

II.86n care : l m este lungimea medie ponderat a vehiculelor N j care au lungimile l j ,

N j l j ( l m =

N j

), n metri.

2.3. Investigarea caracteristicilor traficului.Metodele de investigare (determinare) a caracteristicilor traficului rutier se difereniaz astfel:- metode directe, bazate pe msurtori, aa cum sunt recensmnturile i anchetele de circulaie;

- metode indirecte, bazate pe simularea fenomenului trafic rutier.

2.3.1. Recensmnturi de circulaie.Recensmnturile de circulaie sunt investigaii care au ca scop determinarea intensitii i componenei traficului. Acestea se clasific dup mai multe criterii:

- dup mrimea zonei (reelei rutiere) studiate: recensmnturi generale, care se refer la ntreaga reea de drumuri publice a unei ri; recensmnturi pariale (locale), care se refer la o parte a reelei sau la o localitate.

- dup durat: recensmnturi permanente, respectiv recensmnturi

temporare;- dup modul de nregistrare a datelor: cu nregistrare automat; cu nregistrare manual; cu nregistrri combinate.

Inregistrrile se efectuiaz n puncte bine precizate, numite posturi de recenzare. Fiecrui post de recenzare i este ataat o lungime de sector omogen de drum interurban, lungime variabil n funcie de condiiile locale i anume: de debitul circulaiei, de profilul transversal, de coincidena cu limitele unitilor administrativ-teritoriale (judee, comune), de tipul sectoarelor (cu trafic nregistrat, respectiv cu trafic estimat pe baza traficului sectoarelor adiacente).

In ara noastr, pentru drumurile publice interurbane se folosete metoda nregistrrilor combinate astfel:

- nregistrri automate permanente n posturile de recenzare, folosind contori de trafic, pentru determinarea intensitii circulaiei i a variaiei acesteia ntimp, precum i echipamente pentru clasificarea i cntrirea din mers a

autovehiculelor;

- nregistrri manuale n posturile de recenzare, cu ocazia recensmnturilor generale ale circulaiei.

In funcie de dotare, posturile de recenzare se difereniaz n trei categorii:

- categoria I-a (principale), dotate cu echipamente de tip PEEK TRAFFIC i tip WIM, pentru clasificarea i cntrirea din mers a autovehiculelor;

- categoria a II-a (secundare), dotate cu contori de trafic de tip MIPP (cu detecie pneumatic) i de tip ISAF (cu detecie electromagnetic);

- categoria a III-a (de acoperire), care nu sunt dotate pentru nregistrri automate.

Pe drumurile locale (judeene i comunale), funcioneaz numai posturi de recenzare de categoriile II i III.

Recensmnturile generale se efectuiaz o dat la 5 ani, iar n cazul variaiilor importante ale caracteristicilor urmrite se poate hotr efectuarea i la intervale mai scurte, dar de cel puin 3 ani.

Reprezentnd n esen un sondaj n timp i spaiu, pentru recensmnturi sunt foarte importante: calendarul recensmntului i metodologia de calcul a MZA.

Calendarul cuprinde n principiu, 14 zile (orele 600-2200) i 7 nopi (orele2200-600), repartizate ct mai uniform pe durata anului calendaristic n care se efectuiaz recensmntul general de trafic (n mod obinuit, anii divizibili prin 5), pe

ct posibil meninute aceleai cu ale recensmnturilor anterioare pentru ca rezultatele s fie comparabile. Pe motive obiective, care mpiedic desfurarea

normal a circulaiei, calendarul recensmnturilor poate fi modificat.

Relaia general de calcul a intensitii medii zilnice anuale a traficului de vehicule din grupa k este:

1 i =14

1 j =7MZAk

= Z i + N j

(veh/24 ore) II.87i =1

j =1n care: Z i este numrul de vehicule nregistrate n ziua i ;N j - numrul de vehicule nregistrate n noaptea j .Analizarea rezultatelor recensmnturilor generale anterioare pe drumurile naionale a permis ca la recensmntul general din anul 2000, nregistrrile s se efectuieze n numai n 14 zile, pe drumurile naionale pe durata a 8 ore (orele 800-1200 i 1400-1800 ) i pe drumurile locale pe durata a 14 ore (orele 600- 2000). Justificat de intensitatea redus a traficului n timpul nopii, n anul 2000 s-a efectuat o singur nregistrare, cu durata de 24 ore ( orele 600- 600, ntr-o zi de

lucru a lunii august). Ca urmare, relaia de calcul a ntensitii pe grupe de

vehicule, MZAk este:MZA

i =14= K ik

(veh/24 ore) II.88k i 14

i =1

aikn care: Ki este coeficientul de oblicitate a estimrii MZAk pe baza eantionului de

14 zile de nregistrri manuale. Pentru recensmnturile generale din

anii 1990, 1995 i 2000, Ki = 1;

Qik intensitatea din ziua i corespunztoare celor 8 ore de nregistrare pedrumurile naionale, respectiv 14 ore pe drumurile locale, pentru grupa kde vehicule;

aik - coeficient de corecie (redresare), calculat ca raportul ntre intensitatea traficului n 8 ore, respectiv n 14 ore i intensitatea n 24 ore. Pentru vehiculele recenzate n anul 2000, ai = 0,500 respectiv, ai = 0,82.

Intensitatea MZA pentru toate grupele de vehicule fizice recenzate se calculeaz cu relaia:

k =9MZA = MZAkk =1

( veh/24 ore) II.89Incepnd din anul 2000, grupele de vehicule recenzate sunt:

1. biciclete, motociclete fr ata;

2. autoturisme, microbuze, autocamionete, autospeciale, motociclete cu ata;

3. autocamioane i vehicule derivate cu 2 osii;

4. autocamioane i vehicule derivate cu 3 sau 4 osii;

5. autovehicule articulate (tip TIR), remorchere cu trailer, vehicule cu mai mult de 4 osii;

6. autobuze, autocare;

7. tractoare i vehicule speciale (agricole, de construcii);

8. remorci la tractoare i autocamioane;

9. vehicule cu traciune animal.

Intensitatea MZA pentru un drum sau pentru o reea rutier, la scara ntregii ri sau a unui teritoriu oarecare, se calculeaz ca medie ponderat prin lungimile sectoarelor de drum componente.

2.3.2. Anchete de circulaie.

Scopul anchetelor de circulaie este stabilirea curenilor de circulaie.

2.3.2.1. Clasificarea anchetelor de circulaie.

Anchetele de circulaie se clasific dup mai multe criterii, ntre care:

a).complexitatea rezultatelor obinute:- anchete simplificate, prin care se obin intensitile i direciile curenilor de circulaie, pentru o zon limitat, dar nu i caracteristicile importante precum: originea (O), destinaia (D) i itinerarul;

- anchete complete, prin care se obin toate caracteristicile curenilor de

circulaie precum i, dup caz, informaii suplimentare asupra utilizatorilor i vehiculelor;

b). modul de efectuare a anchetei:- fr oprirea vehiculelor;

- cu oprirea vehiculelor;

- anchete la domiciliu, la locul de munc, n locuri de parcare, etc.

c). modul de amplasare a locurilor de anchet- anchete n lungul drumului (pe ax), cnd posturile de anchet sunt amplasate pe unul sau mai multe drumuri reprezentative pentru curenii de circulaie din zona studiat;

- anchete n cordon, cnd posturile de anchet sunt amplasate n jurul

zonei studiate, pe un perimetru ficiv (de unde denumirea de cordon) care intercepteaz cile de acces n zon.

d). aria implicat n anchet:- anchete locale, de importan limitat, destinate de exemplu, unei lucrri de art sau unei intersecii;

- anchete generale, destinate unor obiective care se afl n relaie cu planuri regionale sau generale de amenajare a reelelor rutiere.

2.3.2.2. Anchete de circulaie simplificate.Se mai numesc i numrtori direcionale sau recensmnturi de fluxuri de circulaie. Se folosesc mai multe metode de lucru:

- observaia direct, denumit i metoda listelor de nregistrare sau a aparatului cu taste, adoptat la sistematizarea interseciilor cu 3...4 ramuri i debit redus, de sub 400 veh/or;

- notarea numerelor de nmatriculare i a grupei vehiculelor, precum i a intervalului orar, adoptat la studiul interseciilor complexe i a traficului urban.;

- etichetarea vehiculelor, metod precis, avnd aceeai destinaie ca i precedenta. Pe parbrizul vehiculelor care intr n zona de anchet, se lipesc

etichete de culoare diferit, pentru diferitele posturi de anchet. Recuperarea etichetelor la ieirea din zona de anchet i gruparea lor dup culoare permite

obinerea relaiilor de trafic dintre posturile de anchet;

- metoda fielor de control, adoptat pentru studiul interseciilor complexe i a traficului de tranzit pr