Общая длина скоростных треков современных автодромов находится в пределах 2,5 — 4 км. Треки короче 2,5 км не позволяют достичь высоких скоростей движения, так как нет достаточно прямого участка для разгона автомобиля. Трек длиннее 4 км увеличивает стоимость сооружения автодрома, практически не приводя к повышению скоростей, поскольку уже при длине 4 км можно выбрать участок для разгона и подобрать радиусы виражей, позволяющие проходить повороты с достаточно высокими скоростями.

Прямые участки. Наиболее длинный прямой участок должен обеспечивать разгон автомобиля до максимальной скорости. Обычно на нем располагают место старта. При этом необходимо, чтобы после старта при подходе к первому повороту автомобили могли несколько рассредоточиться. В связи с указанными требованиями длина скоростных участков колеблется от 400 до 1000 м. Если на трассе имеются лишь две кривых и два прямых участка, то эти участки обычно делают равными. При наличии нескольких прямых участков один из них делается большей длины. После такого участка следует поворот наибольшего радиуса, чтобы не требовалось гасить набранную скорость.

Число и радиусы поворотов тесно связаны между собой. При наличии лишь двух кривых их радиусы назначают наибольшими. При назначении радиуса кривой стремятся к тому, чтобы происходило минимальное снижение скорости, достигнутой на прямом участке, предшествующем входу на данную кривую.

Величина радиусов кривых колеблется в значительных пределах; так, на трассах с двумя виражами она достигает 320 м (автодром Монца) и снижается до 100 м (автодром Индианаполис) на трассах, имеющих замкнутый четырехугольный контур с скругленными углами.

Ширина дорожного полотна или ширина проезжей части (также называется шириной трассы) имеет другое основание, чем обочины. Обочины в этом случае рассчитаны только на съезд автомобилей участников, сошедших с соревнований, и не требуют прочного основания.

Ширина трассы должна допускать обгон при высоких скоростях.

Максимальная ширина прямых участков (за исключением места старта и финиша) принята равной 15 м. Криволинейные участки, как правило, имеют ушире-ния, величина которых зависит от поперечного уклона виража. В местах, где имеются уширения или сужения, продольный уклон дороги не должен превышать более чем на 2% продольный уклон предшествующего участка.

Угол поперечного наклона виражей выбирается с учётом радиуса кривой и возможности профилирования данного виража по условиям местности. Чем больше угол поперечного наклона, тем больше возвышение должен иметь наружный край дорожного полотна по сравнению с внутренним. Подробно зависимость угла наклона виража от различных факторов рассмотрена ниже.

Переходные кривые между виражами и прямыми участками скоростного трека выбирают с учетом плавного входа автомобиля в вираж. В плане переходные кривые выполняют по геометрической кривой (лемнискате, клотоиде). Их рассчитывают после того, как установлены остальные параметры скоростного трека.

Виражи должны обеспечивать возможность движения с высокой скоростью при уравновешивании действующей на автомобиль центробежной силы, возникающей во время прохождения кривой. В связи с этим виражи современных скоростных треков выполняются профилированного поперечного сечения, исходя из заданного диапазона скоростей, принятого для данного трека.

Таким образом, для каждого угла наклона можно определить максимальную скорость движения на вираже.

Однако и значительное снижение скорости по сравнению с полученными данными вызовет также отрицательные последствия из-за опасности скатывания автомобиля с виража к внутренней бровке трассы.

Таким образом, при выборе кривой виража должна быть предусмотрена возможность проезда автомобиля с различными скоростями. С этой целью проезжую часть виража делят на несколько полос, ширина которых постепенно увеличивается от внутренней бровки к внешней. Каждая полоса имеет свой угол поперечного наклона, постепенно увеличивающийся и достигающий максимального значения на внешней полосе виража. Такое построение виража принято, в частности, на автодроме Монца. Трасса шириной 12 м разделена на пять полос (по кругу) с постепенно увеличивающейся шириной по мере увеличения наклона (рис. 2).

Угол поперечного наклона первой полосы 12%, у каждой последующей он увеличивается на 17%. Таким образом, внешняя полоса виражей имеет поперечный наклон 80% с максимальным возвышением наружного края трека над внутренним, равным 6,2 м по вертикали.

Кривая такого виража подобна параболоиду, у которого горизонтальная проекция наружной полосы почти в два раза шире внутренней полосы, проходящей по горизонтальной поверхности. Если же произвести развертку профиля, наружная полоса более чем в два раза превысит ширину внутренней полосы. Такое распределение ширины виража, позволяющее возможно больше уширить наружную полосу, имеющую наибольший наклон и предназначенную для автомобилей, развивающих наиболее высокую скорость, является оптимальным с точки зрения безопасности движения.

При ширине полосы 3,35 м, более чем вдвое превышающей колею любого гоночного авомобиля, водитель, движущийся с большой скоростью, имеет некоторую возможность для маневрирования, при необходимости выравнивать , автомобиль, подвергающийся действию большой центробежной силы.

Влияние продольного профиля. Помимо центробежной силы, действующей на вираже, на автомобиль оказывает влияние центробежная сила, зависящая от продольного уклона дорожного полотна. При прохождении вогнутой вертикальной кривой дополнительная центробежная сила прижимает автомобиль к дороге, а на выпуклой кривой сцепление колеса с дорогой уменьшается.

Наиболее опасно резкое изменение этой силы, особенно ее прекращение после того, как автомобиль миновал вогнутую кривую. В этом случае сразу же уменьшается нагрузка на колеса (нормальная составляющая веса автомобиля) и сила сцепления колес автомобиля с дорогой резко снижается, повышая опасность бокового заноса.

Следует также учитывать возрастание нагрузки на гонщика при движении на перепадах кривых.

Дополнительная сила, действующая на вертикальной кривой, может быть определена аналогично усилию, действующему в горизонтальной плоскости. С этой целью составим уравнение, позволяющее определить

Таким образом, усилие, определяющее сцепление колес с дорогой, будет изменяться на 10%.

Для исключения внезапного действия дополнительного вертикального усилия необходимо так подобрать профиль виражей, чтобы эти изменения в сочетании с другими силами, действующими на автомобиль, не вызывали больших колебаний силы сцепления колес с дорогой. Все это требует устройства вертикальных сопряжений. Они обеспечивают плавное нарастание дополнительного усилия, действующего нормально к плоскости дороги и влияющего на сцецление колес с дорогой. Следует однако иметь в виду, что плавные вертикальные сопряжения по концам горизонтальных переходных кривых приводят к уменьшению используемои ширины трека.

Для уменьшения абсолютной величины вертикальной центробежной силы, достигающей весьма больших значений при скоростях выше 200 км/ч, необходимо увеличить радиус R’ вертикальной кривой.

Таким образом, увеличение радиуса вертикальной кривой до 10 000 м позволяет снизить вертикальную нагрузку, которая при скорости 250 км/ч составит лишь около 5%. Уменьшение силы сцепления колес с дорогой в этих пределах можно считать допустимым.

На треках таких автодромов, как Монца, радиусы вертикальных кривых настолько большие (30 000 м), что изменение вертикальной нагрузки не вызывает заметных колебаний силы сцепления колес с дорогой.

Сопряжения горизонтальных кривых. Для того чтобы автомобиль мог плавно входить в вираж, сохраняя постоянную скорость, между прямыми участками трассы и виражами устраивают переходные кривые.

Найдя поперечное сечение виража, определяют поверхность сопряжения для каждой его полосы. Перед тем как рассчитывать переходные кривые, устанавливают вид, который должны иметь эти кривые в плане. Рекомендуется кривая, постепенно и равномерно изменяющаяся от прямой линии до окружности, соответствующей центральной части виража — клотоида и лемниската При проектировании виражей автодрома Мон-для переходных кривых применена лемниската, т. е. кривая, радиус кривизны которой изменяется обратно пропорционально величине соответствующей хорды. На автодроме Монлери переходные кривые имеют форму кубической параболы.

Установив тип кривой, определяют ее длину. При этом исходят из того, что результирующая сила, под действием которой находится водитель, должна изменяться в допустимых пределах, что, в первую очередь, зависит от величины центробежного ускорения.

Если принять, что центробежная сила увеличивает нагрузку на водителя при входе на вираж в два раза, необходимо определить время, в течение которого водитель может адаптироваться в новых условиях. Практика показывает, что при постепенном росте нагрузки до ее двойной величины должно пройти 4—5 с. За этот период водитель в достаточной мере приспосабливается к нагрузке, и она не создает помех в управлении автомобилем.

На автодромах длина переходной кривой по внешней полосе движения составляет 250—300 м. Так, на автодроме Монца длина ее равна 265 м, а на автодроме Монлери 282 м. Полная длина кривой равна приблизительно 75% длины центрального кругового сектора виража.

Имея данные о длине переходной кривой, количестве и ширине полос, определяют профиль переходной кривой. Разбив переходную кривую на несколько секторов, подбирают такую огибающую кривую, радиусы кривизны которой соответствовали бы этим секторам.

Подсчитав максимальную скорость, допустимую для каждой полосы центрального сектора виража, определяют поперечные уклоны. Эти уклоны в каждом секторе подбирают так, чтобы обеспечить движение с этой максимальной для данной полосы скоростью, исходя из кривизны соответствующих участков переходных кривых.

Рассчитывая поперечные уклоны, следует иметь в виду, что в некоторых точках переходной кривой на участке, пограничном с прямой, поперечный уклон может получить отрицательное значение. Это допустимо лишь в тех случаях, когда радиус кривизны данного участка настолько велик, что действие центробежной силы полностью уравновешивается сцеплением колес с дорогой в поперечном направлении.

Поэтому правильнее рассчитывать сопряжения, не принимая во внимание величину коэффициента сцепления колес с дорогой. Тогда выбранный поперечный уклон на данном участке полностью обеспечит противодействие центробежной силе, стремящейся сместить автомобиль с дороги. В этом случае скорости, принятые для движения автомобиля по каждой полосе виража, берут за основу и для определения поперечного уклона различных участков полос сопряжения.

Это условная величина, предусматривающая полное отсутствие сцепления колес с дорогой, и устойчивость автомобиля сохраняется только благодаря равенству составляющей центробежной силы, которая стремится сместить автомобиль во внешнюю сторону поворота, и стабилизирующей силы, которая образуется благодаря наличию поперечного уклона на вираже. В действительности всегда существует какое-то сцепление колес с дорогой, поэтому можно допускать несколько более высокую скорость при прохождении центрального сектора виража.

Для примера рассмотрим поперечный уклон внешней полосы южного виража автодрома Монца. На всем протяжении кругового сектора этой полосы максимальный поперечный уклон равен 80% при среднем радиусе около 316 м. Определяя допустимую максимальную скорость, получим, что без учета коэффициента сцепления, она будет равна 50 м/с или 180 км/ч. Определим поперечные уклоны, которые должны быть в четырех секторах сопряжения внешней полосы этого виража, приняв, что максимальная скорость на самом вираже и участках переходной кривой равна 180 км/ч.

Если учесть коэффициент бокового сцепления колес с дорогой, приняв его равным 0,3 (минимальное значение, которое он может иметь в реальных условиях), максимальная скорость на вираже может быть повышена до 241 км/ч. При этих условиях на двух участках переходной кривой, наиболее близких к виражу, максимальная скорость составит 298 и 293 км/ч. Таким образом, скорость, допускаемая на переходной кривой, будет значительно выше, чем максимальная скорость, с которой автомобиль может пройти сам вираж.

Такой же метод применяется и при определении поперечных уклонов в различных секторах каждой полосы переходной кривой, принимая за основу максимальную скорость, с которой автомобиль может двигаться на соответствующей полосе виража.

Определив значения поперечных уклонов для каждого участка переходной кривой, строят поперечные профили отдельных сечений. Выбрав достаточное количество сечений, определяют по ним конфигурацию всей переходной кривой с достаточной точностью.

Вертикальные кривые. Чтобы сохранить устойчивость автомобиля при переходе с наружной части виража на прямолинейный участок трассы, необходимо уменьшить вертикальную центробежную силу. Значение этой центробежной силы зависит от величины среднего продольного подъема. Эту величину можно определить, разделив высоту виража на длину внешней полосы сопряжения.

Таким образом, имеется большое расхождение в величине продольного уклона виража и остальной трассы скоростного кольца, в основном проходящей по горизонтальной площадке.

Возникновение большой вертикальной центробежной силы на участках со значительным продольным уклоном предотвращают, применяя большие радиусы вертикальных кривых.

Вертикальные кривые начинаются в тех сечениях, в которых имеется начальный поперечный уклон, то есть как только трасса отклоняется от прямой линии.

Дорожное полотно скоростных треков. Основание или несущий слой дорожного полотна может быть грунтовым или бетонным. При постройке земляного полотна, грунт снимают на глубину 0,5—0,6 м и заменяют гравием и песком, которые хорошо уплотняют. Затем устраивают покрытие из готовых бетонных плит или бетонной смеси.

Между бетонными плитами создают швы, заполняемые легко сжимаемым материалом на случай расширения плит. Плиты соединены между собой стальными штырями, чтобы избежать их смещения по высоте. Перед укладкой бетонной смеси на земляное полотно расстилают промасленную бумагу, чтобы избежать потери влаги из смеси.

На виражах бетонную смесь укладывают вручную, так как на больших уклонах нельзя обеспечить работу дорожных машин. По этой же причине на них не устраивают асфальтобетонное покрытие. На верхний слой бетона наносят мелкий гранитный щебень, который увеличивает коэффициент сцепления.

Виражи в большинстве случаев сооружают из железобетона; можно применять сборный железобетон по примеру крупных эстакад. Например, часть дорожного полотна на виражах автодрома Монца, проходящая в углублении, выполнена из бетонных плит толщиной 0,16 м.

На полигоне НАМИ полотно дороги имеет бетонное основание, армированное стальной сеткой, и обочины шириной по 2,75 м. На всем протяжении трассы покрытие построено с поперечным уклоном для стока воды 1—1,5%, направленным во внутреннюю сторону трека.

Толщина несущего слоя зависит от материала и расположения данного участка дорожного полотна. Например, на поворотах малых радиусов и прилегающих к ним участках устраивается дополнительная бетонная подушка толщиной 100—150 мм.

Покрытие из двухслойного асфальтобетона имеет нижний слой толщиной 40 мм и верхний — 25 мм.

На автодроме Монца прямые участки имеют двухслойное асфальтобетонное покрытие; основанием служит слой гравия, уложенного на булыжник, и остатки бетона от трассы старого трека.