基于汽車行駛性能的公路縱坡設(shè)計(jì)指標(biāo)研究.pdf

1、公路縱坡是山嶺區(qū)公路線形設(shè)計(jì)的關(guān)鍵指標(biāo)之一，影響著公路建設(shè)費(fèi)用、交通安全、通行能力和運(yùn)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(duì)公路縱坡設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)研究顯得尤為迫切。依托黑龍江省科技攻關(guān)項(xiàng)目和黑龍江省交通廳重點(diǎn)科技項(xiàng)目，從汽車行駛性能角度研究公路縱坡坡度、坡長(zhǎng)限制及縱坡組合問題，并提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)建議值。此項(xiàng)研究對(duì)指導(dǎo)公路規(guī)劃與設(shè)計(jì)實(shí)踐具有重要意義。
　　根據(jù)對(duì)公路交通組成資料的統(tǒng)計(jì)分析，提出采用公路運(yùn)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(jì)車型，分析各設(shè)計(jì)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(jì)車型的動(dòng)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(jìn)而確定公路縱坡的設(shè)計(jì)指標(biāo)值。利用交通流調(diào)查儀器對(duì)公路縱坡路段車輛的行駛速度進(jìn)行采集，分析縱坡對(duì)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(shí)的動(dòng)力性能。提出理想最大縱坡、標(biāo)準(zhǔn)最大縱坡和絕對(duì)最大縱坡的公路縱坡分類，利用縱坡對(duì)車輛動(dòng)力因數(shù)的影響，分析標(biāo)準(zhǔn)車型在不同縱坡度時(shí)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(duì)最大縱坡指標(biāo)建議值；將車輛超載20％的不限長(zhǎng)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(duì)汽車動(dòng)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(jìn)而提出寒冷地區(qū)公路縱坡設(shè)計(jì)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(dòng)力性分析模型。通過發(fā)動(dòng)機(jī)油耗試驗(yàn)分析發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗率與負(fù)荷率之間關(guān)系，確定車輛爬坡性能分析時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率；開發(fā)車輛爬坡性能仿真程序?qū)囕v爬坡性能進(jìn)行仿真分析，兼顧汽車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，確定縱坡坡長(zhǎng)指標(biāo)值；對(duì)于由于地形條件限制，縱坡長(zhǎng)度有可能超過坡長(zhǎng)限制的情況時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)車型動(dòng)力性能提出爬坡車道指標(biāo)

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

6、坡，上坡坡長(zhǎng)指標(biāo)值根據(jù)車輛的爬坡性能分析確定，下坡坡長(zhǎng)指標(biāo)值根據(jù)車輛制動(dòng)性能確定；同理提出平均縱坡坡長(zhǎng)指標(biāo)建議值。
　　分析如何確定長(zhǎng)大縱坡由若干個(gè)不同坡度的小坡段組成時(shí)，小坡段的坡度、坡長(zhǎng)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(zhǎng)指標(biāo)值，對(duì)比分析不同縱坡組合時(shí)車輛行駛的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而提出具有最佳車輛動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的坡度、坡長(zhǎng)及其組合順序的縱坡組合建議。本文最后分別對(duì)凹形豎曲線和凸形豎曲線極限最小半徑指標(biāo)進(jìn)行了