基于汽車行駛性能的公路縱坡設計指標研究.pdf

1、公路縱坡是山嶺區(qū)公路線形設計的關鍵指標之一，影響著公路建設費用、交通安全、通行能力和運輸效益。隨著我國中、西部地區(qū)高速公路建設步伐的加快，對公路縱坡設計指標進行系統(tǒng)研究顯得尤為迫切。依托黑龍江省科技攻關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，并提出相應的設計指標建議值。此項研究對指導公路規(guī)劃與設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計車型，分析各設計車型適用的交通組成和交通量條件。采用質量/功率比參數(shù)表征設計車型的動力性能，并選取質量/功率比為110的載貨汽車、質量/功率比為135的載貨汽車和小客車作為研究的標準車型；按照這三種標準車型的結構和參數(shù)分析汽車在縱坡上的行駛性能，進而確定公路縱坡的設計指標值。利用交通流調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、標準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，分析標準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、標準最大縱坡和絕對最大縱坡指標建議值；將車輛超載20％的不限長度的最大縱坡作為緩和坡段設置依據(jù)，提出緩和坡段坡度指標建議值。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)公路縱坡設計指標建議值。
　　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對車輛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)設計車型動力性能提出爬坡車道指標

5、建議值。
　　長大縱坡設計指標包括縱坡組合和坡長指標兩方面的內容。在長大縱坡坡長指標方面，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系模型；確定制動器熱衰退的臨界溫度，以及標準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，上坡坡長指標值根據(jù)車輛的爬坡性能分析確定，下坡坡長指標值根據(jù)車輛制動性能確定；同理提出平均縱坡坡長指標建議值。
　　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進行了