道路纵断面设计
速度(km/h)
距离(m) 标准载重车(120kg/kw)加速行驶速度-距离曲线图(上、下坡)
根据加减速行程图可以确定载重车以任意起始速度(最高 110km/h),在不同的坡度或坡度组合路段上坡行驶时,达 到一定(或均匀)的速度所行驶的距离。
如,载重车V=110km/h,驶入6%的上坡路段,速度降到 60km/h时,行驶距离为750m。
第二节 汽车行驶特性与纵坡
一、速度与纵坡 公路的同一设计速度区间内,能给汽车提供同一行驶状 态(速度基本相同)—理想的设计 平面线形要素依设计速度都有一定值,可以保证按设计 速度行驶。 在纵坡路段行驶,受汽车性能限制车速受纵坡影响大, 制定一个能保证车辆都达到设计速度的纵坡标准,在经 济上是不可能的。 必须允许汽车在上坡时车速有所降低。
VV==V0平.5均Vd(设计速度)
二、行驶力学 1.汽车的行驶阻力
汽车行驶阻力:空气阻力、道路阻力(滚动阻力、坡度阻力) 和惯性阻力。
空气阻力Rw(N):汽车在行驶中,由于迎面空气质点的压力, 车后的真空吸力及空气质点与车身表面的摩擦力阻碍汽车前进, 总称为空气阻力。由空气动力学:
Rw = K·A·V2/21.15
降低多少? 降低过多,运行效率低,小车与大车车速差别大,大车妨 碍小车通行,频繁超车造成事故。 在经济允许范围内,尽量少降低车速,设法保证车辆在纵 坡路段与其他区间一样能接近设计速度运行。
下坡情况如何?
平面设计以行驶稳定性控制平面指标设计
纵断面设计以汽车行驶状态控制纵坡设计
汽车行驶状态(坡底速度,坡顶速度)
道路阻力RR (N):由弹性轮胎变形和道路的不同路面类型及纵坡 度而产生的阻力,包括滚动阻力和坡度阻力。
RR=G·(f + i) 汽车在坡度i(倾角α)的道路上行驶时,车重G在平行于路面 方向的分力为G·sinα=G·i,上坡时它与汽车前进方向相反,阻 碍汽车行驶;而下坡时与前进方向相同,助推汽车行驶。
2、纵断面线形的组成
(1)直线:也称匀坡段。属性由上坡、下坡、坡度和坡长 表示
(2)竖曲线:采用二次抛物线,缓和车辆在纵断面上的行 驶舒适和安全
3、纵断面图中的其他内容
二、纵断面设计的内容(任务)
1、确定纵坡坡度大小和坡长 2、确定竖曲线的半径(长度) 3、平、纵面组合设计
三、几点规定(习惯做法)
若驶入纵坡6%上坡段的速度为60km/h(对应距离为750m), 行驶300m后(到1050m),速度降到43km/h
爬坡行驶距离及对应的速度与汽车的重量-功率比有直接的 关系。
载重车只有在小于3%或更小的纵坡段上才能加速到60km/h
可以找出行驶状态对应的距离-速度关系、汽车行驶与纵坡/坡长 关系,是纵坡设计的基础。
美国:几乎所有的小客车都能适应4%~5%陡坡,而且不会减速, 纵坡设计比较容易满足其要求,主要考虑载重车的影响。
美国在制定纵坡设计标准时,选择重量/功率比为200磅/马力(120kg/kw) 为标准重型载重车辆作为设计车辆。其爬坡性能曲线如下:
km/h)
(
速 度
距离(m) 标准载重车(120kg/kw)减速行驶速度-距离曲线图(上坡)
惯性阻力RI(N):汽车的质量分为平移质量和旋转质量(如飞轮、 齿轮、传动轴和车轮等)两部分 汽车变速行驶时,需要克服其质量变速运动时产生的惯性力和 惯性力矩称为惯性阻力,用RI表示。
RI =δ·(G/ g) ·a
2.汽车行驶驱动力
建议自学
三、车辆在坡道的运行特性
具有相同重量/功率比的车辆,具有相同的爬坡能力。 小客车由于其自身良好的动力性能,在坡道上行驶时,受纵坡的影响小
2、纵坡一般值(不限长度纵坡) 小客车能以平坦地形路段小客车的平均行驶速度匀速 上坡 普通载重车能以设计速度的1/2速度上坡(匀速)
汽车在大于不限长度的纵坡上行驶,必然减速,减速 值的大小不仅与坡度大小有关,也V=与V0=.5其VV平d长(均 设度计有速关度),需 要研究汽车的动力性能、爬坡过程中速度与坡度大小 及坡长的关系。
确定纵坡标准对车辆运行状态的考虑:
1、纵坡最大值 在坡底,小客车以设计速度开始上坡,到坡顶时能保 持平均行驶速度。
i
V=Vd(设计速度)
V平均为平坦地形路段小客车平均行驶速度
V=V平均
在坡底,普通载重车以其最高速度开始上坡,到坡顶 时能保持设计速度的一半。
i
V=0.5Vd
V=车辆最高速度
最高速度若大于设计பைடு நூலகம்度则取设计速度
水 平 距 离
4、关于设计标高
(1)新建公路设计标高 高速公路和一级公路的设计高程以中央分隔带的外侧边 缘标高为基准
二、三、四级公路采用路基边缘高程(在设置超高、 加宽地段为设超高、加宽前该处边缘高程)
(2)改建公路的设计高程 一般按新建公路的规定办理,也可视具体情况而采 用行车道中线处的高程。
1、关于坡度
坡度=高差/水平距离,用%表示
i
h L
匀坡段是用高差和水平距离表示的,不计斜长
上坡为正,下坡为负,平坡为0
2、关于竖曲线
竖曲线分凸型竖曲线和凹型竖曲线两种
大小用半径和曲线的水平长度表示,不计曲线长
3、关于变坡点
变坡点处不计偏角,只计坡度代数差
高纵 度断 (面 或设 高计 差中 )涉 都及 是长 竖度 直的 距都 离是
km/h)
(
速 度
43
750
距离(m)
1050
速度(km/h)
距离(m) 标准载重车(120kg/kw)加速行驶速度-距离曲线图(上、下坡)
四、纵坡
1、最大纵坡 在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值 (1)作用 控制纵坡设计的主要指标之一,在山区和丘陵区, 直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及造价 (2)最大纵坡的确定 车型选择 《标准》采用的设计车辆是载重8t的东风重型货车 (功率/重量比为9.3W/kg)
纵断面设计
第一节 概述
一、关于纵断面图
1、路线纵断面定义:沿中线竖直剖切再行展开的断面。它是一条有起 伏的空间线,包括两条线:
设计线
地面线
设计线
地面线:根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规 则的折线。平面确定后,地面线自然就唯一的确定下 来。反映了路线中线处的地形起伏情况。
设计线:满足一定的技术标准和要求的,由设计人员 确定的一条具有规则形状的几何线形,反映了路线的 起伏变化情况。