انتقل إلى المحتوى

هندسة الطرق

من ويكي الكتب

هندسة الطرق أحد فروع الهندسة المدنية والمعنية بدراسة وتصميم وتحليل البنى التحتية المختلفة للطرق والشوارع والطرق السيارة.

هندسة الطرق هي فرع هندسي من الهندسة المدنية يتضمن تخطيط وتصميم وبناء وتشغيل وصيانة الطرق لضمان حركة الناس ونقل البضائع بشكل آمن وفعال.[1][2] أصبحت هندسة الطرق هامة في النصف الأخير من القرن العشرين بعد الحرب العالمية الثانية. تتطور معايير هندسة الطرق باستمرار. يجب على مهندسي الطرق أن يأخذوا بعين الاعتبار التدفقات المستقبلية للحركة المرورية وتصميم التقاطعات العادية وتقاطعات الطرق السريعة، وكذلك مواد وتصميم رصف الطرق ، والتصميم الهيكلي لسماكة الرصف، وصيانته.[1]

التاريخ[عدل]

تعود بداية بناء الطرق إلى زمن الرومان. تطور تصميم الطرق مع التقدم التكنولوجي بداية من العربات التي تجرها الخيول إلى المركبات بقوة 100 حصان. لم يبدأ بناء الطرق السريعة الحديثة حتى أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين.[3]

بدأ البحث الأول الخاص بهندسة الطرق السريعة في المملكة المتحدة تزامنًا مع إنشاء مختبر أبحاث النقل في عام 1930. أصبحت هندسة الطرق السريعة في الولايات المتحدة مضبوطة مع إصدار قانون تنظيم الطرق السريعة الفيدرالي لعام 1944، والذي هدف إلى ربط 90% من المدن التي بلغ عدد سكانها 50000 أو أكثر. نشأت الحاجة لإدخال التحسينات على الطرق من الضغط المستمر للمركبات التي زادت بشكل كبير مع مرور الوقت. وتبعًا للتكنولوجيا الحديثة لعب إنشاء أول طريق سريع في بريطانيا العظمى (ممر بريستون) في عام 1958 دورًا رئيسيًا في تطوير تقنيات الرصف الجديدة.[3]

تستند معايير التصميم المستخدمة في الولايات المتحدة عادةً إلى دراسات الجمعية الأمريكية لموظفي الطرق السريعة والنقل، بالإضافة إلى الأبحاث التي أصدرها مجلس بحوث النقل ومعهد مهندسي النقل والإدارة الفيدرالية للطرق السريعة ووزارة النقل.

التخطيط[عدل]

يشمل تخطيط الطرق تقدير أحجام المرور الحالية والمستقبلية على شبكة الطرق. ويعتبر التخطيط أيضا حاجة أساسية لتطوير الطرق . يسعى مهندسو الطرق للتنبؤ وتحليل جميع الآثار المحتملة الناتجة عن أنظمة الطرق. تدخل في الاعتبار الآثار الضارة على البيئة مثل الضوضاء وتلوث الهواء والمياه وغيرها من الآثار البيئية.[2]

الدراسة الهندسية[عدل]

يلبي مهندسو الطرق السريعة والنقل العديد من معايير السلامة والخدمة والأداء عند تصميم الطرق السريعة تبعًا لطبوغرافيا الأرض. يشير التصميم الهندسي إلى العناصر المرئية في الطرق السريعة. يجب على مهندسي الطرق السريعة النظر في الآثار البيئية والاجتماعية للتصميم على البنية التحتية المحيطة بالطريق.[4]

توجد بعض المعايير التي يجب مراعاتها بشكل صحيح في عملية التصميم ليتناسب الطريق السريع بنجاح مع تضاريس البيئة المحيطة وللحفاظ على ديمومته. بعض من معايير التصميم:[4]

  • سرعة التصميم.
  • حجم المرور.
  • عدد الممرات.
  • مستوى الخدمة.
  • مسافة الرؤية الدنيا.
  • الرصف، الارتفاعات العالية، درجات الميل.
  • المقطع العرضي.
  • عرض الحارة المرورية.
  • الوضوح الأفقي والرأسي.

يمكن قياس الأداء التشغيلي للطريق السريع من خلال ردود أفعال السائقين على معايير التصميم وتفاعلهم مع الطريق.[4]

الدراسة الجيوتقنية[عدل]

تصميم الرصف المرن[عدل]

يتكون الرصف المرن أو الأسفلت عادة من ثلاث أو أربع طبقات. يوجد في الرصف المرن المكون من أربع طبقات: طبقة سطحية وطبقة أساس وطبقة قاعدة مبنية على طبقة من التربة الطبيعية المضغوطة. عند إنشاء رصف مرن ثلاثي الطبقات لا تستخدم طبقة قاعدة وتوضع طبقة الأساس مباشرة على الأرض الطبيعية.[5]

دراسة الآثار البيئية وتعويضها[عدل]

تقييم الآثار البيئية[عدل]

يعتمد النمو الاقتصادي للمجتمع على تطوير الطرق السريعة لتعزيز النقل. ومع ذلك يمكن للطرق السريعة المخططة والمصممة والمبنية على نحو غير صحيح إعاقة الخصائص الاجتماعية والاقتصادية لأي مجتمع. تشمل الآثار الضارة الشائعة لبناء الطرق السريعة تلف البيئات والتنوع الحيوي، وزيادة تلوث الهواء والماء والضوضاء وإفساد المناظر الطبيعية وتدمير البنية الاجتماعية والثقافية للمجتمع. يجب إنشاء البنية التحتية للطرق السريعة وصيانتها وفق معايير جودة عالية.[6]

توجد ثلاثة خطوات أساسية لدمج المعايير البيئية في تخطيط وجدولة وبناء وصيانة الطرق السريعة. تُعرف هذه العملية باسم تقييم الأثر البيئي، وتتعامل بشكل منهجي مع العناصر التالية:[6]

  • تحديد نطاق التأثيرات المحتملة على البيئة الطبيعية والاجتماعية والاقتصادية.
  • تقييم هذه الآثار.
  • صياغة تدابير لتجنب الآثار المتوقعة وتخفيفها وإصلاحها.

الآمان وتأشير سطح الطريق[عدل]

تسبب الطرق السريعة أعلى الإصابات البشرية ضررا وأعلى معدلات الموت، إذ يصاب ما يقرب من 50 مليون شخص في حوادث المرور كل عام بالإضافة إلى 1.2 مليون حالة وفاة.[7] تعتبر الإصابات الناجمة عن حوادث المرور السبب الرئيسي الوحيد للوفاة (دون حساب عمليات الانتحار) في العقود الخمسة الأولى من حياة الإنسان.[8]

تأشير سطح الطريق[عدل]


التمويل[عدل]

تواجه البلدان المتقدمة تكاليف صيانة مرتفعة لطرق النقل السريعة المتقادمة بشكل دائم. أدى نمو صناعة السيارات والنمو الاقتصادي المرافق لها إلى زيادة الحاجة للطرق السريعة الآمنة وغير المزدحمة. تطلب نمو التجارة والمؤسسات التعليمية والإسكان والدفاع جزء كبير من الميزانيات الحكومية في الماضي ما جعل تمويل الطرق السريعة العامة تحديًا.[9]

تغير خصائص الطرق السريعة المختلفة والبيئة الاقتصادية والتقدم في تكنولوجيا تكاليف الطرق السريعة باستمرار. لذلك فإن أساليب تمويل الطرق السريعة وإدارتها وصيانتها تتغير باستمرار أيضًا.[10]

الصيانة[عدل]

:-

تهدف صيانة الطرق بطريقة علمية إلى تحقيق أقصى استفادة من الموارد المتاحة وتحسين كفاءة الصيانة من خلال تطبيق نهج منظم لجمع البيانات والمعلومات المتعلقة بالطرق وحفظها وتحليلها. ويشتمل نظام صيانة الطرق على عدة عناصر من أبرزها تقسيم وترميز شبكة الطرق وجمع بيانات عن حالة الطرق وتحديد طريقة يتُقيم من خلالها تقييم حالة الرصف للطريق وتحديد أنشطة الصيانة الممكنة ، ووضع معايير لقرارات الصيانة وأولوياتها ، بالإضافة إلى وضع الخطط والبرامج التكنولوجية والإجراءات المستقبلية للصيانة. خاصة عند تنفيذها بمواصفات وجودة عالية. من أجل حماية هذه الاستثمارات ولكي تعمل شبكة الطرق على النحو المطلوب طوال دورة حياتها ، يجب على السلطات المعنية صيانة الطرق بطريقة علمية ومدروسة جيدًا لتجنب إهدار الموارد.

من المعروف أن كل منشأة لها عمر افتراضي محدد ، يُقدر ويُفترض منذ ظهور فكرة تنفيذه. يعتمد تحديد عمر أي منشأة على نوع الاستخدام - الموقع وطبيعته من حيث التضاريس، المناخ السائد، حيث تُقرر إمكانية مقاومة جودة ومواصفات المواد المستخدمة في تنفيذه هذه الظروف طوال دورة حياتها، يعتمد تحديد متوسط العمر الافتراضي على ما يلي:[11]

  1. أهمية ونوعية الطريق ( دولي ـ رئيسي ـ فرعي ـ ريفية ) .
  2. حجم حركة المرور على الطريق حسب استخدامات الطريق ونوعية الحركة و أوزان المركبات.
  3. العوامل الخارجية ( المناخ ـ خدمات البنية التحتية ...الخ).

تقسم صيانة الطرق إلى نوعين

  • الصيانة الدورية
  • الصيانة الوقائية

الصيانة الوقائية[عدل]

تُعرّف الصيانة الوقائية على أنّها مجموعةٌ من الأنشطة والإجراءات التي تتخّذها إدارة الصيانة للحفاظ على الطريق في حالة جيدّة الاستخدام، وتجنّب فقدانها لأحد استخداماتها وانهيارها المفاجئ، من خلال معالجة أي قصور قبل وصوله إلى حالة من التدهور أو الإخفاق.

وتُعف على أنها "عبارة عن تخطيط استراتيجية للمعالجات المرتكزة على فعالية الكلفة لنظام طرق موجود وهذه الاستراتيجية تحفظ النظام وتؤخر التخريب المستقبلي وتحافظ على الحالة الوظيفية للطريق"

مزايا الصيانة الوقائية عديدة وأهمها:

  1. تقليل الخسائر المادية عن طريق التنبؤ بوقت الأعطال
  2. معرفة الوقت المناسب للصيانة الدورية
  3. إطالة عمر الطريق
  4. الوصول السريع للعطب واصلاحه
  5. تقليل احتمالية إصابة أجزاء أخرى في الطريق
  1. 1٫0 1٫1 Martin Rogers. Highway engineering (بالإنجليزية). (2003).
  2. 2٫0 2٫1 "Highway engineering." McGraw-Hill Concise Encyclopedia of Science and Technology. New York: McGraw-Hill, 2006. Credo Reference. Web. 13 February 2013.
  3. 3٫0 3٫1 قالب:استشهاد بكتاب
  4. 4٫0 4٫1 4٫2 Cheu, R.L. "Highway Geometric Design." The Handbook of Highway Engineering. Ed. T.W. Fwa. CRC Press, 2005.
  5. Mamlouk, Michael S. "Design of Flexible Pavements." The Handbook of Highway Engineering. Ed. T.W. Fwa. CRC Press, 2005.
  6. 6٫0 6٫1 Aziz, M.A. "Environmental Impact Assessment of Highway Development." The Handbook of Highway Engineering. Ed. T.W. Fwa. CRC Press, 2005.
  7. World Health Organization, 2004. World Report on Road Traffic Injury Prevention. World Health Organization, Geneva.
  8. Johnston, Ian. "Highway Safety." The Handbook of Highway Engineering. Ed. T.W. Fwa. CRC Press, 2005.
  9. Chin, Antony T.H. "Financing Highways." The Handbook of Highway Engineering. Ed. T.W. Fwa. CRC Press, 2005.
  10. Estache, A., Romero, M., and Strong, J. 2000. The Long and Winding Path to Private Financing and Regulation of Toll Roads. The World Bank, Washington, DC, 49 pp.
  11. https://gcrbyemen.com/maintnance.php