IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Безопасный мост

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Артюхов И.А. 1Михаханов В.Д. 1Антонов Д.И. 1Сизикова В.И. 1

---

1Школа интеллектуального развития "Мистер Брейн"

Гончарова К.А. 1

---

1Школа интеллектуального развития "Мистер Брейн"

Работа в формате PDF

2.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В настоящее время в городских условиях стремительно растет поток транспортного движения. Автомагистрали становятся все оживленнее и шире, и даже в небольших городах достигают шести полос. Так же стремительно строятся высотные дома и сооружения, городская застройка становится очень плотной. И в этом хаотичном движении становится все сложнее перейти дорогу безопасно, особенно детям, пожилым людям и людям с ограниченными возможностями.

Именно поэтому мы считаем, что создание проекта раздвижного, закрытого и безопасного моста для пешеходов актуально в настоящее время. С его помощью можно будет быстро, а главное безопасно, перейти из одного жилого дома в другой, не выходя на опасную улицу.

Цель исследования: изучение материалов о видах пешеходных переходов, создание модели «Безопасный мост» с помощью конструктора LEGO, которая продемонстрирует безопасный и быстрый переход из одного здания в другое.

Задачи исследования:

1. Изучить пешеходные переходы и их виды;

2. Узнать, что такое мост и его виды;

3. Найти информацию о необычных мостах между домами;

4. Придумать современный, необычный, а главное безопасный и быстрый способ перехода из одного здания в другое;

5. Создать модель «Безопасный мост» с помощью конструктора LegoWeDo 1.0. Запрограммировать модель.

Глава 1. Пешеходные переходы

Город — это люди. Люди должны иметь возможность быстро и эффективно передвигаться по городу, иначе город перестаёт нормально функционировать. В городской мобильности делают упор на шаговую доступность — это круг примерно в 1 км вокруг нас. Но радиус вокруг нас — крайне условное обозначение пешеходной или иной доступности, ведь бывают преграды: реки, горы, широкие улицы, железные дороги! Важно учитывать проницаемость территории, чем она выше — тем лучше, ведь не нужно делать зигзаги и идти в обход. Здесь пешеходы как раз самые уязвимые группы, ведь каждый лишний километр значительно увеличивает время в пути и затраты энергии. Поэтому необходимы многочисленные пешеходные переходы [9].

Как известно, переходить дорогу следует в специально отведенном для этого месте. Называется оно пешеходным переходом и может располагаться как на поверхности земли, так и над ней — и даже под землей. Соответственно, и оборудование пешеходного перехода, в зависимости от того, где он находится, может ограничиваться нанесением стандартной разметки и установкой дорожных знаков по бокам от нее — или превратиться в полноценную стройку, работа на которой займет недели, а то и месяцы [10].

Итак, рассмотрим существующие виды переходов (Приложение, Рисунок 1.1).

1.1 Наземный пешеходный переход

Наземный пешеходный переход - это самый распространенный и незатратный в плане обустройства из всех видов пешеходных переходов, позволяющий пешком пересекать проезжую часть в специально установленных для этого местах [10].

Согласно действующим правилам наземные пешеходные переходы размещаются перед перекрестками, рядом с остановками общественного транспорта, возле школ, больниц, торговых центров и других активно посещаемых общественных мест. Наземные переходы бывают как нерегулируемыми (Приложение, Рисунок 1.2), когда движение не регулируется сигналами светофора, а переход по ним осуществляется пешеходами после оценки дорожной ситуации и убеждении в безопасности пересечения проезжей части. Так и регулируемыми (Приложение, Рисунок 1.3), когда движение пешеходов по ним управляется сигналами находящегося рядом светофора. Кроме разметки переход также обозначается парными указателями [10]. В качестве дополнительных обозначений наземного перехода используются также знаки на асфальте или «лежачие полицейские» перед началом пешеходной зоны (например, вблизи школ и на опасных перекрестках при отсутствии светофоров), а иногда и специальные осветительные приборы по периметру перехода.

Впрочем, нужно отметить, что наличие даже идеально обустроенных наземных пешеходных переходов (яркая разметка, четкие указатели, «лежачие полицейские», светофоры и так далее), с одной стороны, не гарантирует полной безопасности жизни и здоровья людей, с другой — замедляет скорость передвижения автотранспорта и повышает уровень шума вдоль дороги. По этой причине наряду с наземными переходами в городах и на трассах строятся надземные и подземные пешеходные переходы, представляющие собой более сложные сооружения [10].

1.2 Надземный пешеходный переход

Наиболее распространенной разновидностью надземных пешеходных переходов являются переходы мостовые. Рост их количества в городах России заметно влияет на статистику дорожно-транспортных происшествий в лучшую сторону (Приложение, Рисунок 1.4) [10].

Однако строительство надземных пешеходных переходов связано с рядом сложностей — особенно там, где их сооружение ведется в местах с уже сложившейся системой движения автомобильного и другого транспорта. Так же этот вид перехода неудобен для маломобильных пешеходов, он редко оборудован лифтами, а если и оборудован, то нередко они бывают сломаны.

1.3 Подземный пешеходный переход

Подземный пешеходный переход представляет собой искусственный тоннель под автодорогой или железнодорожными путями. От тротуара или обочины к нему ведут ступени, которые в соответствии с современными требованиями оснащаются съездами для колясок и велосипедов. Важное достоинство подземного перехода — в том, что никакие элементы его конструкции не выходят на проезжую часть, и, следовательно, автотранспорт движется над ним в обычном режиме, не останавливаясь и не снижая скорости, что ускоряет его прохождение и снижает уровень загазованности. Кроме того, подземные переходы фактически не меняют архитектурный облик города. В них могут располагаться различные объекты — от опорных пунктов полиции до торговых точек. Но главное — подземный переход из всех существующих типов этих сооружений является наиболее безопасным для пешеходов (Приложение, Рисунок 1.5) [10].

В течение жизни каждый из нас неоднократно становится маломобильным: пользуется детской коляской, перемещает багаж, получает травмы, испытывает физические изменения, затрудняющие передвижение, стареет. И именно для этих категорий людей внеуличный переход представляет весьма неудобное препятствие. Даже пожилым людям тяжело лишний раз подниматься на лестницу, что уж говорить про тех, кто передвигается на колясках (они порой даже выйти из дома не могут) или о мамах с детьми [5].

Строительство пешеходных переходов — наземных, надземных и подземных — позволяет отрегулировать и серьезно разгрузить дорожный трафик. Это, разумеется, очень важно — и все-таки не является самоцелью. Главный вопрос, который позволяют решить пешеходные переходы, — сохранение жизни и здоровья людей. Именно поэтому важность этих сооружений невероятно высока.

Глава 2. Мосты и их виды

2.1 История создания мостов

Мост – это сооружение для перехода или переезда через реку, овраг, железнодорожный путь и прочие препятствия (Приложение, Рисунок 2.1) [11].

Наверное, самый первый мост в истории человечества появился тогда, когда однажды буря свалила дерево, которое росло над обрывом у реки. Дерево упало верхушкой на другой берег, и получился мост! Посмотрел человек на это, и вдруг сообразил: «Ага! Да ведь так можно перебираться через любую реку». И стал примечать, где прямо над рекой стоят высокие деревья. Найдёт подходящее, срубит – готова ещё одна переправа, можно спокойно перейти на другой берег. Правда, по одному бревну ходить не очень-то удобно. Зато если срубить несколько деревьев и уложить их через реку рядком, то получится самый настоящий мост, по которому можно уже и пройти спокойно, и повозку с грузом провезти [1].

С тех пор прошло много лет, за которые было изобретено много мостов для решения различных целей и задач.

2.2 Виды мостов

На сегодняшний день существуют следующие виды мостов:

1) В зависимости от характера препятствия различают мосты:

через водотоки (собственно мосты), 

через дороги (путепроводы), 

через овраги и ущелья (виадуки). 

2) По назначению мосты делятся на:

автодорожные (Приложение, Рисунок 2.2);

железнодорожные (Приложение, Рисунок 2.3);

пешеходные (Приложение, Рисунок 2.4);

трубопроводные (Приложение, Рисунок 2.5);

метромосты (Приложение, Рисунок 2.6);

экодуки - мосты служащий для перехода животными через дороги механических транспортных средств, например, автотрассы (Приложение, Рисунок 2.7);

акведуки - сооружение с каналом (или трубопроводом) для подачи воды через овраг, реку (Приложение, Рисунок 2.8);

водные мосты - предназначены для переходов пароходов и барж (Приложение, Рисунок 2.9);

комбинированные, например, автомобильно-железнодорожные (Приложение, Рисунок 2.10).

3) Также существует особая группа мостов:

Разводные – это особый тип моста, имеющий подвижное пролётное строение для обеспечения пропуска судов (Приложение, Рисунок 2.11);

Сборно-разборные – это особая конструкция мостов, отдельные элементы которых могут быстро и легко собираться и вновь разбираться. Такие мосты применяются для восстановления разрушенный мостов, а также когда требуется срочная постройка мостов (Приложение, Рисунок 2.12) [13].

В настоящее время существует огромное количество мостов. Все они прекрасны и необычны по-своему. Но главное это то, что мосты позволяют нам преодолевать различные преграды.

Глава 3. Необычные мосты между домами

В этой главе представлены самые удивительные мосты между домами, которые мы обнаружили в разных уголках мира – в США, Великобритании, Италии, Чехии. Здесь собрана информация о проектах пешеходных мостов: на Манхэттэне, моста-бассейна в Лондоне, о мосте, обросшем домами на Сицилии, моста – паровоза в Праге, и мосте – переходе между балетной школой в Лондоне.

Многие архитекторы спроектировали подобные мосты по трем причинам:

во-первых - это экономия время при переходе с 10 этажа одного здания на 10 этаж соседнего здания;

во-вторых - это аварийный выход при любых ситуациях;

в-третьих - это пополнение бюджета города за счет смотровой площадки.

3.1 Мост на Манхэттене

В США разработали проект уникального пешеходного моста. Он свяжет небоскребы Манхэттена и новый вокзал и будет подвешен между зданиями на высоте 6 метров. Его протяженность составляет около 600 метров. Единственный связующий элемент между мостом и землей – вертикальные дорожки с лифтами и лестницами. Они находятся в стратегически важных точках, где людям наиболее удобно спускаться и подниматься (Приложение, Рисунок 3.1) [14].

Одна из идей данного проекта – спроектировать не просто подвешенную дорогу, но и предложить принципиально новую видовую точку на город, причем сделать это с минимальным вмешательством в городской ландшафт.

Большое внимание уделено экологии проекта. Речь идет не только о переработанных материалах, из которых состоит конструкция: питание для моста получают с помощью пьезоэлектрической технологии. Она трансформирует кинетическую энергию шагов в электричество.

3.2 Воздушный мост «Аспирации»

Изгибаясь высоко над улицей Флорал в Великобритании, мост Аспирации обеспечивает танцорам Королевской Балетной Школы  прямой проход в Королевский театр в Ковент-Гардене (Приложение, Рисунок 3.2).

Стены перехода проворачиваются на 90 градусов из-за смещенной центровки. В промежутках между фермами, которых 23, и они выглядят, будто собраны гармошкой, установлено прозрачное стекло, а всю конструкцию «несет» на себе алюминиевая балка [15].

3.3 Мост «Медленный рассвет»

В южной Италии появится мост «Медленный рассвет». Предполагается, что под полотном моста будут подвешены целые улицы – гирлянды из жилых домов, магазинов, ресторанов и клубов. Проект предполагает жизнь на головокружительной высоте и призван помочь людям вернуться к природе. Скорее, это не мост между домами, а мост с домами (Приложение, Рисунок 3.3) [16].

3.4 Мост «Небесный бассейн»

В Лондоне 25-метровый "Небесный бассейн" с прозрачным дном соединит два десятиэтажных дома. По словам создателей, это будет первая подобная конструкция в мире (Приложение, Рисунок 3.4).

Бассейн будет сделан не из обычного стекла, а из прозрачного пластика. При использовании оргстекла получается более естественная прозрачная структура.

Вода будет фильтроваться, чтобы внутри стенки оргстекла оставались чистыми, но внешнюю часть бассейна необходимо будет регулярно очищать, как и любую стеклянную поверхность [17].

Находясь в бассейне, человек будет ощущать себя так, словно он парит над центром Лондона.

Реализовать проект будет непросто, учитывая, что бассейн будет крепиться к двум зданиям, построенным на разных фундаментах.

3.5 Мост «Паровоз»

В Праге между двумя новыми офисными зданиями в течение двух лет появится пешеходный мост в виде исторического локомотива, который якобы пробивает стены домов (Приложение, Рисунок 3.5) [18].

Место для пешеходного моста, соединяющего здания, выбрано не случайно: именно здесь находился легендарный завод, который выпустил более 8000 локомотивов и электрооборудование для них.

Глава 4. Модель «Безопасный мост» на базе конструктора Lego WeDo 1.0

Для создания нашего проекта мы использовали детали из набора Lego WeDo 1.0 и детали из Lego City. Также мы установили 2 коммутатора, 2 мотора и 2 датчика наклона.

Работали мы поэтапно:

Сначала построили два жилых разноцветных дома (Приложение, Рисунок 4.1);

После приступили к строительству детской и спортивной площадки (Приложение, Рисунок 4.2);

Обустроили двор уличными фонарями, рядом построили парк с киосками и автомобильную парковку (Приложение, Рисунок 4.3);

Начали строительство раздвижного закрытого моста и его механизма (Приложение, Рисунок 4.4);

Установили кнопки (датчик наклона) на обоих домах для вызова моста (Приложение, Рисунок 4.5).

Для того чтобы мост работал автоматически, мы создали программу в которой конструкция моста реагировала на нажатие кнопки. Мы достаточно быстро подобрали значения для двух моторов, чтобы они одновременно и симметрично выдвигали и задвигали мост. В итоге у нас получилась большая программа (Приложение, Рисунок 4.6).

Первая программа для движения моста, переход из первого дома во второй:

Работа начинается с нажатия кнопки «1». Программа ждет, когда мы нажмем на одну из кнопок (датчик наклона).

Необходимо нажать первый датчик наклона. Так как мы находимся в первом доме. Датчик передаст сигнал моторам №1 и №2.

Моторы одновременно начнут выдвигаться навстречу друг к другу. После 8 миллисекунд они встретятся и остановятся.

Теперь нужно нажать второй датчик наклона (он по-прежнему остается в ожидании). Он передаст сигнал моторам №1 и №2.

Моторы начнут работать в обратную сторону, и мост будет раздвигаться. После 8 миллисекунд он остановит свое движение.

Вторая программа для движения моста, при переходе из второго дома в первый:

Работа начинается с нажатия цифры «2». Программа ждет, когда мы нажмем на одну из кнопок (датчик наклона).

Необходимо нажать второй датчик наклона. Он передаст сигнал мотору №1 и №2.

Моторы одновременно начнут выдвигаться навстречу друг к другу. После 8 миллисекунд они встретятся и остановятся.

Теперь нужно нажать первый датчик наклона (он по-прежнему остается в ожидании). Он передаст сигнал моторам №1 и №2.

Моторы начнут работать в обратную сторону, и мост будет раздвигаться. Также после 8 миллисекунд он остановит свое движение.

4.1 Внешний вид: конструкция, особенности движения, управляемость

Наш проект «Безопасный мост» состоит из нескольких зон: игровая и спортивная зона. На них дети и взрослые могут поиграть, позаниматься спортом или просто отдохнуть на свежем воздухе. Также есть небольшая зона с парком. Там установлены киоск с мороженным и коктейлями, фитнес тренажер и столики с зонтиками, чтобы можно было отдохнуть или перекусить в теньке. Еще одна зона – это парковка для машин. Она открывается и закрывается шлагбаумом, который работает с помощью механизма - рычаг. Все эти зоны расположены вокруг двух жилых домов. А между ними проходит дорога. Но жители спокойно перемещаются по своей территории, не боясь машин. Так как они используют современный, а главное безопасный мост между домами. Родители могут отпускать своих детей в гости к другу, и не беспокоится, что с ними что-то может случиться. Маломобильные люди самостоятельно могут воспользоваться безопасным мостом и оказаться в другом доме на другой стороне улицы, не прося о помощи своих близких. Также данный переход является закрытым, а значит пешеходы укрыты от дождя, снега и ветра. Его не нужно дополнительно очищать, а техническое обслуживание проходит в теплом закрытом помещении, которым служит один из этажей жилого дома.

В нашем городе часто выпадают осадки. Они создают дополнительную нагрузку на конструкции. Эту проблему мы избежали, сделав мост выдвижным.

Воспользоваться этим переходом очень просто. Необходимо подняться или опуститься на этаж, где расположен мост и нажать на кнопку. Роль кнопки в нашем проекте играет датчик наклона, который установлен на двух «ушках» и натянут к низу с помощью маленькой резинки. После того, как датчик наклона примет «любое положение», он передаст сигнал моторам №1 и №2, которые находятся в первом и втором домах. Моторы начнут вращать ось, на которой находится маленькая шестерня, она в свою очередь передаст движение рейке, установленной в мост. Именно с помощью реечной передачи мосты начнут выдвигаться навстречу друг другу. Эту передачу мы выбрали, потому что она превращает вращательное движение (вращение шестерни) в поступательное (вперед-назад рейка). После того, как мосты остановятся, можно смело переходить.

Как только вы окажитесь в другом доме, необходимо нажать вторую кнопку, которая также состоит из датчика наклона с резинкой. Она передаст сигнал моторам №1 и №2. Они начнут задвигаться обратно, работая в другую сторону.

Таким же образом вы можете вернуться в свой дом, нажав на кнопку, сигнал передастся моторам, они с помощью реечной передачи выдвинутся. Вы перейдете и вновь нажмете на вторую кнопку, чтобы мосты раздвинулись обратно.

Заключение

В процессе нашей работы мы узнали очень многое о пешеходных переходах. Они делятся на наземные, подземные и надземные переходы. У каждого вида есть свои плюсы и минусы. Например, наземные переходы не всегда являются безопасными. А надземные и подземные очень затратные при их строительстве и не удобные в использовании для пенсионеров и людей с ограниченными возможностями.

Также мы познакомились с множеством видов мостов. Все они были придуманы и построены для решения различных задач. Но главная цель у переходов и мостов – это преодоление какого-либо препятствия.

После мы рассмотрели очень необычные переходы между зданиями. Такие переходы архитекторы спроектировали по нескольким причинам – это экономия времени, аварийный выход при любых ситуациях и дополнительная смотровая площадка для туристов.

Проанализировав данную информацию, мы решили создать свой необычный и современный мост, который помогал бы людям быстро, а главное безопасно переходить дорогу.

В итоге совместно с нашей командой мы создали проект «Безопасный мост». Он решает все проблемы густонаселенного города с огромным транспортным потоком. Мост поможет легко перейти в другой дом, эвакуироваться при пожаре, укроет от осадков и доступен людям с ограниченными возможностями. Раздвижных пешеходных мостов в настоящее время в мире не существует. Именно поэтому, наш безопасный мост уникален и так необходим людям (Приложение, Рисунок 5.1).

Для проекта мы использовали конструктор из наборов Lego WeDo 1.0 и Lego City. В нашей работе были простые механизмы: ось, малая шестерня, рычаг и рейка. И сложные механические передачи: реечная и осевая передачи. Для запуска проекты мы создавали программу в среде LegoWeDo 1.0, одновременно подключая к компьютеру 2 мотора и 2 датчика наклона.

Создав довольно объемный проект, мы считаем его актуальным в настоящее время и вполне применимым в современных жилых районах.

Список используемой литературы

Какие бывают мосты. Ткаченко А. – Москва: ООО «Издательство «Настя и Никита»», 2019. стр. 4.

Курс «Машины и механизмы», курс «Основы робототехники», Школа интеллектуального развития «Мистер Брейн», - Режим доступа - https://vk.com/mrbrain_tmn;

Пешеходные мосты. Конструкция, строительство, архитектура. Овчинников И.Г., Дядченко Г.С. — Саратов : Саратовский государственный технический университет, 2005. 

Современные пешеходные мосты. Конструкция, строительство, архитектура. Учебное пособие – Вологда: Инфра-инженерия, 2020.

Интернет источники

https://news.rambler.ru/other/38891195/?utm_content=news_media&utm_medium=read_more&utm_source=copylink

https://xn--90aennigc8b.xn--p1ai/kakie-byvajut-peshehodnye-perehody/

https://varlamov.ru/642449.html

https://infourok.ru/interaktivniy-urok-po-pdd-1404613.html

https://cont.ws/@sonikx/1570165

https://yandex.ru/turbo?text=https%3A%2F%2Fproteh.org%2Farticles%2F30102019-peshehodnyj-perehod%2F

https://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_tech/737/%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%82

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Suspension_bridge_pattern_german1.png#/media/Файл:Suspension_bridge_pattern_german1.png

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D1%81%D1%82

https://zen.yandex.ru/media/id/5c640816ae6f0200adeac88b/v-niuiorke-predlojili-postroit-podvesnoi-most-mejdu-neboskrebami-5c8fee482aa93200b3124832

https://bugaga.ru/interesting/1146740380-10-ocharovatelnyh-krytyh-perehodov.html

https://24gadget.ru/1161041895-koncept-proekt-goroda-pod-mostom-4-foto.html

https://yoinost.ru/farmakologiya/v-londone-steklyannyi-bassein-soedinit-kryshi-dvuh-zdanii-v-londone/

https://420on.cz/news/culture/58474-david-cherny-postroit-v-prage-peshehodnyy-most-v-vide-starinnogo-lokomotiva

Приложение