山区高速公路车辆下行最大纵坡及坡长限制分析

山区高速公路建设中、路线最大纵坡与工程量、工程造价的矛盾十分突出,若严格执行标准会出现大量填、深挖路基、长大桥梁及隧道。从车辆动力学角度对山区高速公路车辆下行的最大纵坡和坡长进行了分析,提出了下行理想最大纵坡、一般最大纵坡、极限最大纵坡和坡长限制分析值,供公路设计人员及标准修订时参考。     

关于寒冷地区公路最大设计纵坡取值的探讨

本文根据汽车行驶的动力特性和在冰雪路条件下实测的摩擦系数，计算出汽车匀速和减速上坡时的最大爬坡能力。同时，确定出在纵向滑移稳定条件下公路最大可能使用的纵坡度值。经过比较，提出寒冷地区各级公路设计允许使用的最大设计纵坡的建议值。     

公路纵断面线形安全设计

纵断面设计是公路路线设计的重点,是公路安全设计的核心。纵坡坡度和坡长是公路纵断面线形设计的两项重要控制参数,与交通安全有着密切的关系。在纵坡安全影响分析的基础上,通过研究纵坡坡度、坡长及竖曲线与安全性的关系,从纵断面线形设计角度提出改善公路交通安全的具体措施,可为交通安全设计提供技术支持,预防和减少交通事故。     

公路纵断面线形安全设计

纵断面设计是公路路线设计的重点,是公路安全设计的核心.纵坡坡度和坡长是公路纵断面线形设计的两项重要控制参数,与交通安全有着密切的关系.在纵坡安全影响分析的基础上,通过研究纵坡坡度、坡长及竖曲线与安全性的关系,从纵断面线形设计角度提出改善公路交通安全的具体措施,可为交通安全设计提供技术支持,预防和减少交通事故.     

山区低等级公路弯坡组合路段安全性仿真

以山区低等级公路弯坡组合路段为研究对象,在考虑非线性汽车动力学特征的基础上,根据车身运动、轮胎力学特性及弯坡组合路段道路特征的内在联系,建立适用于山区低等级公路弯坡组合路段汽车转向制动稳定性的非线性动力学分析模型.运用仿真实验的方法分析汽车在不同弯坡组合路段上的行驶工况,得到山区低等级公路的圆曲线半径、超高、坡度值以及车速之间的耦合影响关系:随着车速减小,公路超高值增大,纵坡值减小,汽车稳定安全行驶最小半径极限值减小;当超高值达到8％ 时,随着纵坡变化,圆曲线半径极限值不变.     

不同技术状况等级下公路桥梁限载

以现行《公路桥涵养护规范》(JTG H11—2004)为依据, 提出一种考虑桥梁实际技术状况等级的钢筋混凝土简支梁桥限载分析方法, 并推算了不同时期规范中桥梁在不同技术状况等级下的典型车辆限载建议值; 以结构可靠度理论和现行规范设计表达式为基础, 以设计活恒载比为基本参数建立了公路桥梁限载简化分析模型; 以现行桥梁设计规范抗力标准值为基准确定了不同技术状况等级桥梁对应的抗力修正系数; 应用公路桥梁限载分析程序分别计算了按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023—85、JTG D62—2004和JTG 3362—2018)设计的桥梁在不同技术状况等级下的限载系数; 依据设计汽车荷载标准值效应限值与典型车辆荷载效应等效假定, 提出了钢筋混凝土简支梁桥的限载建议值。分析结果表明: 在相同的技术状况和安全等级下, JTJ 023—85规范中汽车-超20级和汽车-20级桥梁限载较JTG D62—2004规范中安全等级一级的公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级高, 最大差值分别为1.2和5.0 t; JTG 3362—2018规范中公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级的桥梁限载明显高于JTJ 023—85和JTG D62—2004规范, 最大差值分别为13.8和8.6 t, 且技术状况等级越高, 桥梁限载差值越大; 不同时期规范中桥梁初始设计抗力的差异导致其在相同技术状况等级下的典型车辆限载不同, 在按技术状况等级对在役桥梁制定限载措施时, 应考虑不同时期设计规范的影响。      

高速公路特长纵坡路段车辆的折算系数

通过对特长纵坡路段汽车动力性能与运行速度的关系以及这些因素对通行能力的影响进行分析,提出了以速度为直接因素计算高速公路特长纵坡路段车辆折算系数的方法．基于运行速度预测模型,以各车型的运行速度和各车型的百分比为控制因素,得到了不同坡度、不同坡长、不同货车百分比时各类货车的折算系数,为特长纵坡路段的通行能力计算提供了依据．     

川藏施工道路最小圆曲线半径及最大纵坡研究

山区施工道路建设中,路线的圆曲线最小半径和最大纵坡与工程规模、投资和环保关系密切。若严格执行公路标准,则会出现高填深挖、桥隧工程规模大等情况,势必增大投资和环境破坏;同时,由于设计车辆和适用范围不同,也不能完全照搬农村道路、水利水电、厂矿等规范。以川藏铁路施工道路为研究对象,从车辆转弯和爬坡性能分析的角度对施工车辆的最小转弯半径和最大爬坡度进行分析,提出圆曲线最小半径和最大纵坡建议值。建议值均低于现行公路标准的要求,更能适应川藏铁路沿线复杂地形、地质、气候条件,不仅可以减少高填深挖及对环境的破坏,还可缩短施工道路长度、降低工程投资。     

基于加权法的桥梁冲击系数计算方法

以公路简支梁桥为研究对象,采用四自由度的二分之一车辆模型,建立了车桥耦合振动方程,计算了不同车速下桥梁跨中截面的动挠度和应变时程曲线.对比了传统定义法、试验测试法、现行规范法的冲击系数计算值,对前2种方法进行了修正,获得了桥梁结构的最大动效应值,并根据主梁的最大活载内力计算原理,引入数值加权的概念对前2种方法进行了加权计算.分析结果表明:传统定义法和试验测试法计算的冲击系数值比《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)计算值小;由时程曲线上最大动效应处得到的冲击系数平均值约是前2种方法计算值的2倍,且其最大值比规范法计算值小37％;基于传统定义法的挠度冲击系数值大于应变冲击系数值,而试验测试法得到的挠度冲击系数值普遍小于应变冲击系数值;基于传统定义法和加权法的挠度冲击系数计算值比规范值大16％;试验测试法和加权法相结合的冲击系数计算方法考虑了移动荷载对整个桥梁冲击的历程效应,计算比较稳定.     

适应6轴铰接列车动力性的高速公路最大纵坡坡度和坡长

针对当今中国高速公路货运主导车型6轴铰接列车以满载状态在相同纵坡条件下行驶时, 其性能差于《公路工程技术标准》 (JTG B01—2014) 中纵坡设计代表车型的问题, 采用典型平路试验和实际道路试验相结合的方法, 获得了该主导车型的发动机使用外特性曲线, 分析了试验车发动机转矩、功率与发动机转速的关系; 依据汽车行驶受力方程, 建立了该主导车型在各个挡位下的坡度与车速的关系曲线, 确定了不同纵坡坡度时, 发动机全负荷状态下车辆稳定行驶的最大平衡速度, 获得了该主导车型的加速性能曲线和减速性能曲线, 提出了符合中国当前货运车型变化的高速公路上坡方向纵坡坡度、坡长等主要控制指标。研究结果表明: 相比于《公路工程技术标准》 (JTG B01—2014), 在相同纵坡条件下, 由于主导车型比功率的降低, 其平衡速度较标准中纵坡设计代表车型对应的平衡速度降低了20%~30%, 且适应其动力性的最大纵坡坡度比标准中规定的纵坡坡度小50%, 因此, 中国当前主导货运车辆动力性能不适应高速公路纵坡条件; 根据6轴铰接列车在不同纵坡上的加减速特性, 满足6轴铰接列车爬坡需求的最大纵坡坡长随坡度的增大而降低, 且降低幅度逐渐增大, 最大降幅达到60%。      

基于载重的公路混合交通流车辆折算系数研究

从车辆折算系数不同的根本原因——车辆性能的不同出发,采用车辆性能模拟方法,获取不同载质量和纵坡下车辆的性能表现,设计交通流微观仿真,通过设置期望车速决策点来模拟车速的变化,间接模拟车辆纵坡行驶特征;通过理论模型法,计算基于车辆载质量、坡度和坡长等情况下的车辆折算系数。研究发现,上坡时大型货车车辆折算系数基本上随着坡度、坡长和载质量的增大而升高,但其增速随着坡度、坡长和载质量的增大而逐步放缓;下坡时车辆折算系数随坡长的增长而增加,并且对坡长的敏感程度高于载质量和坡度。同时,也发现无论载质量情况如何,大型货车折算系数值普遍高于相关标准的推荐值。     

基于排水计算的多车道高速公路路拱研究

针对高速公路改扩建工程中出现的多车道设计需求,结合国内相关改扩建项目,探讨了多车道高速公路路拱形式和横坡值,并通过计算坡面汇流历时以及设计积水宽度,从改善排水的角度对其进行研究。此外,还对临界路面横坡值、路面纵坡值的影响等因素进行了分析。结果表明:十车道高速公路可采用单幅单向路拱形式,采用2%横坡值时,一般情况下设计积水宽度小于硬路肩宽度,能够满足规范要求,但对于小纵坡的路段,须采取针对性措施。     

基于驾驶负荷的山区二级公路纵坡路段驾驶舒适度评价研究

为定量评价山区公路纵坡路段驾驶舒适度，本文以云南省文都二级公路为研究对象，进行实车试验开展驾驶负荷研究.首先，分析上、下坡路段坡度、坡长、加(减)速度指标对驾驶负荷影响程度，运用多元回归建立驾驶负荷模型；其次，利用心率增长率的第50、85分位值划分驾驶舒适度，结合所建模型对驾驶舒适度进行阈值分析，确定不同驾驶舒适程度对应坡度、加(减)速度区间范围；最后，对模型及阈值划分合理性进行分析验证.结果表明，坡度、加 (减)速度对纵坡路段驾驶负荷皆为显著变量，而坡长与驾驶负荷仅存在弱相关性.本文模型有效，阈值划分合理，可为低等级公路驾驶负荷研究提供参考.     

基于驾驶负荷的山区二级公路纵坡路段驾驶舒适度评价研究

为定量评价山区公路纵坡路段驾驶舒适度，本文以云南省文都二级公路为研究对象，进行实车试验开展驾驶负荷研究.首先，分析上、下坡路段坡度、坡长、加(减)速度指标对驾驶负荷影响程度，运用多元回归建立驾驶负荷模型；其次，利用心率增长率的第50、85分位值划分驾驶舒适度，结合所建模型对驾驶舒适度进行阈值分析，确定不同驾驶舒适程度对应坡度、加(减)速度区间范围；最后，对模型及阈值划分合理性进行分析验证.结果表明，坡度、加 (减)速度对纵坡路段驾驶负荷皆为显著变量，而坡长与驾驶负荷仅存在弱相关性.本文模型有效，阈值划分合理，可为低等级公路驾驶负荷研究提供参考.     

对圆形竖曲线坡长进行折减的计算

探讨了圆形竖曲线的公路纵断面设计过程中,最大坡长受限时考虑竖曲线范围内坡度变化从而对坡长进行折减的计算方法。     

发动机制动失效的坡长临界值计算

为有效降低连续长下坡路段汽车交通事故率,增强车辆行驶的主动安全性,研究了在发动机制动下汽车下坡制动失效的坡长问题,通过在汽车试验场进行汽车平路制动试验,测得汽车紧急制动时制动鼓温升变化数据,以最小二乘法建立了汽车主制动器制动鼓温升模型,推导了在山区不同长纵坡路段,发动机制动下汽车主制动器制动失效的坡长临界值。计算结果表明在5%坡道上,维持40 km.h-1的安全稳定车速,采取Ⅲ档发动机制动时,汽车主制动器制动失效的坡长临界值前轮为15 263 m,后轮为12 368 m,既满足了行驶的距离要求,又满足了运行速度要求,是一种可行的安全下长坡驾驶方式。     

考虑水流路径长度的S型曲线超高段纵坡研究

雨天公路S型曲线超高缓和路段易形成积水,影响行车安全.以力学为基础,运用有限差分,建立了超高渐变段的水流路径长度与纵坡的关系模型;考虑车辆发生滑水的危险状态,得到水流路径控制长度.以公路单路拱S型曲线为研究对象,对3组不同车道数和7种不同纵坡工况下的±2％超高渐变段的水流路径长度进行分析.结果表明:纵坡由0.5％增加到6％,水流路径长度平均增大2.83倍,纵坡越大,水流路径越长;当纵坡大于4％时,不同车道的水流路径都超过了限定值.以水流路径长度为控制指标,给出了不同车道数S型曲线平缓超高路段最大纵坡建议值.     

考虑水流路径长度的S型曲线超高段纵坡研究

雨天公路S型曲线超高缓和路段易形成积水,影响行车安全。以力学为基础,运用有限差分,建立了超高渐变段的水流路径长度与纵坡的关系模型;考虑车辆发生滑水的危险状态,得到水流路径控制长度。以公路单路拱S型曲线为研究对象,对3组不同车道数和7种不同纵坡工况下的±2%超高渐变段的水流路径长度进行分析。结果表明:纵坡由0.5%增加到6%,水流路径长度平均增大2.83倍,纵坡越大,水流路径越长;当纵坡大于4%时,不同车道的水流路径都超过了限定值。以水流路径长度为控制指标,给出了不同车道数S型曲线平缓超高路段最大纵坡建议值。     

谈BASIC语言在公路纵坡调整中的应用

为快速精确地计算公路局部路段纵坡调整时竖曲线设计高程及其与地面高程之差，介绍了采用ＢＡＳＩＣ语言编制的公路纵坡调整程序，阐述了对局部路段纵坡方案进行调整比较的方法，并例举了工程实例进行程序计算。     

汽车向内侧翻的原因及其预防对策

对《新理念公路设计指南》中关于超高较大，运行速度低，装载较高的汽车容易向内侧翻的观点提出不同看法，认为为此而加大横向力系数，降低超高横坡的做法是不妥当的，指出汽车向内侧翻是司机驾驶不当所致，提出司机、养护、设计所要采取的对策措施，建议《公路路线设计规范》应恢复规定超高值。