基于汽車行駛性能的公路縱坡設(shè)計指標(biāo)研究.pdf

1、公路縱坡是山嶺區(qū)公路線形設(shè)計的關(guān)鍵指標(biāo)之一，影響著公路建設(shè)費用、交通安全、通行能力和運輸效益。隨著我國中、西部地區(qū)高速公路建設(shè)步伐的加快，對公路縱坡設(shè)計指標(biāo)進行系統(tǒng)研究顯得尤為迫切。依托黑龍江省科技攻關(guān)項目和黑龍江省交通廳重點科技項目，從汽車行駛性能角度研究公路縱坡坡度、坡長限制及縱坡組合問題，并提出相應(yīng)的設(shè)計指標(biāo)建議值。此項研究對指導(dǎo)公路規(guī)劃與設(shè)計實踐具有重要意義。
　　根據(jù)對公路交通組成資料的統(tǒng)計分析，提出采用公路運輸車輛的代

2、表車型，即小客車、大型車和拖掛車三種車型作為設(shè)計車型，分析各設(shè)計車型適用的交通組成和交通量條件。采用質(zhì)量/功率比參數(shù)表征設(shè)計車型的動力性能，并選取質(zhì)量/功率比為110的載貨汽車、質(zhì)量/功率比為135的載貨汽車和小客車作為研究的標(biāo)準(zhǔn)車型；按照這三種標(biāo)準(zhǔn)車型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)分析汽車在縱坡上的行駛性能，進而確定公路縱坡的設(shè)計指標(biāo)值。利用交通流調(diào)查儀器對公路縱坡路段車輛的行駛速度進行采集，分析縱坡對不同車型行駛速度的影響。
　　根據(jù)作用于汽車

3、上外力的特性，分析車輛在縱坡上行駛時的動力性能。提出理想最大縱坡、標(biāo)準(zhǔn)最大縱坡和絕對最大縱坡的公路縱坡分類，利用縱坡對車輛動力因數(shù)的影響，分析標(biāo)準(zhǔn)車型在不同縱坡度時的平衡速度，依據(jù)理想行車速度、最低容許速度和平衡速度確定公路的理想最大縱坡、標(biāo)準(zhǔn)最大縱坡和絕對最大縱坡指標(biāo)建議值；將車輛超載20％的不限長度的最大縱坡作為緩和坡段設(shè)置依據(jù)，提出緩和坡段坡度指標(biāo)建議值。根據(jù)路面附著能力對汽車動力性能的影響，分析寒冷地區(qū)冰雪路面條件下的車輛最大爬

4、坡能力，進而提出寒冷地區(qū)公路縱坡設(shè)計指標(biāo)建議值。
　　建立由加速度模型、速度位移模型、檔位變換模型和檔位變換速度損失模型構(gòu)成的車輛上坡動力性分析模型。通過發(fā)動機油耗試驗分析發(fā)動機燃油消耗率與負荷率之間關(guān)系，確定車輛爬坡性能分析時發(fā)動機的負荷率；開發(fā)車輛爬坡性能仿真程序?qū)囕v爬坡性能進行仿真分析，兼顧汽車動力性和經(jīng)濟性，確定縱坡坡長指標(biāo)值；對于由于地形條件限制，縱坡長度有可能超過坡長限制的情況時，根據(jù)設(shè)計車型動力性能提出爬坡車道指標(biāo)

5、建議值。
　　長大縱坡設(shè)計指標(biāo)包括縱坡組合和坡長指標(biāo)兩方面的內(nèi)容。在長大縱坡坡長指標(biāo)方面，根據(jù)橫斷面類型，對整體式斷面和分離式斷面的長大縱坡分別進行分析。利用傳熱學(xué)理論分析車輛制動過程中制動器的摩擦生熱、散熱，建立制動器溫升與公路縱坡關(guān)系模型；確定制動器熱衰退的臨界溫度，以及標(biāo)準(zhǔn)車型下坡行駛時達到臨界溫度的點制動次數(shù)和行駛里程；對于整體式斷面的長大縱坡坡長指標(biāo)值，綜合考慮車輛的爬坡性能和車輛下坡制動性能確定；對于分離式斷面的長大縱

6、坡，上坡坡長指標(biāo)值根據(jù)車輛的爬坡性能分析確定，下坡坡長指標(biāo)值根據(jù)車輛制動性能確定；同理提出平均縱坡坡長指標(biāo)建議值。
　　分析如何確定長大縱坡由若干個不同坡度的小坡段組成時，小坡段的坡度、坡長及其組合順序。按照百分率法確定了縱坡組合中各小坡段的坡長指標(biāo)值，對比分析不同縱坡組合時車輛行駛的動力性和經(jīng)濟性，進而提出具有最佳車輛動力性和經(jīng)濟性的坡度、坡長及其組合順序的縱坡組合建議。本文最后分別對凹形豎曲線和凸形豎曲線極限最小半徑指標(biāo)進行了