公路纵坡坡度和坡长限制指标的确定

针对我国的主流货运车型与载重吨位,根据实车装载上坡试验,研究车辆在上坡行驶时,纵坡坡度与车辆行驶速度以及速度随坡长的变化规律,确定典型货车在不同坡度下的上坡性能曲线;通过速度折减量与坡长之间的关系曲线,提出基于运行速度差和满足公路服务水平要求的各级公路最大纵坡坡度与坡长限制值。     

基于通行能力的高速公路爬坡车道设置条件判定方法研究

为合理确定爬坡车道设置条件,采用容量算法对高速公路上坡路段的车辆折算系数进行微观交通仿真研究,得出不同交通组成、纵坡坡度和坡长条件下大型车和汽车列车的车辆折算系数;根据主导车型爬坡性能曲线得到等效坡度-坡长简化计算模型;根据车辆折算系数和等效坡度坡长,利用设计通行能力计算公式分析基于通行能力的高速公路爬坡车道设置条件。     

基于东风天龙牵引车爬坡能力的公路纵坡及坡长分析

该文选取东风天龙牵引车(DFH4251AX4AV)作为目标车型,计算其在海平面高程下满载和超载时的动力因数以及爬坡的最大坡长限制值,发现目标车型的实际爬坡性能与中国现行的公路纵断面设计标准相差较大.当纵坡较大时,规范中规定的最大坡长限制值已经远远超过了目标车型所能爬上的坡道长度;而当道路纵坡较小时,若车辆入坡速度较大,即使货车超载,目标车型的爬坡能力也能较好地适应规范的要求.     

重载车爬坡下的公路临界坡长确定

山区公路纵坡坡度和坡长组合设置存在不合理,导致重载车辆爬坡速度下降过快,而诱发长大纵坡路段交通事故。在分析车辆爬坡过程中的受力情况及运行特征的基础上,以某重载汽车为例使用仿真软件建立动力学模型。在约束最大爬坡性能的前提下,对满载时重载车辆爬坡特性及车速衰减规律进行仿真。在车辆功率重量比一定的前提下,设计不同坡度下的重载车爬坡及不同入坡车速的重载车爬坡2种工况,研究车辆爬坡过程中速度衰减规律及入坡车速和纵坡坡度对爬坡稳定车速的影响。车速衰减曲线表明,入坡车速对爬坡稳定车速没有影响,但其与稳定坡长成正比。对于爬坡性能差的重载车辆,当入坡车速为80 km/h 时,临界坡长小于400 m;当入坡车速为60 km/h 时,临界坡长小于300 m,均低于《公路工程技术标准》的相关规定。因此,爬坡过程中当车速衰减超过20 km/h时,需设置爬坡车道。最后,结合仿真中合理坡度和坡长的组合,提出具体的爬坡车道设置方法。      

积雪冰冻地区城市快速路纵坡坡度分析研究

设计速度是满足道路建设预期的重要指标,所有设计参数都应与之相适应,以便取得均衡的设计,纵坡坡度是道路纵断面设计的关键参数之一。本文根据车辆行驶理论,结合通行的主要车型和冰雪条件下大连市城市快速路特征路况,建立车辆最大爬坡能力模型,计算不同档位条件下的小客车和大客车代表车型的最大爬坡度。这可以为类似区域市政道路纵坡设计提供一定参考依据。     

基于Monte-Carlo法的高速公路纵坡坡度可靠性分析

为探究保证行车安全的高速公路纵坡坡度值,引入可靠度理论,以上坡路段载重车辆运行速度降低至容许最低速度为极限平衡条件,建立纵坡坡度计算模型,并提出其可靠度功能函数。使用蒙特卡洛仿真算法,求解设计速度分别为120,100,80 km/h对应最大坡长条件下,不同坡度供给值的可靠概率,并以可靠概率为95%对应的坡度值作为推荐值。研究表明,规范值存在较大行车风险,基于可靠度理论得到的3种设计速度下的最大安全纵坡坡度推荐值分别为2.4%,3.4%,4.4%,该值可有效提升道路安全性。     

山区公路纵坡坡长限制探讨

对山区公路中有代表性的纵坡路段——岚济(岚山头—济宁)公路K198+800和K217+740进行试验观测,根据试验数据确定了山区公路在不同纵坡坡度、不同设计速度和不同速度折减量下的临界坡长,进而提出了最大坡长限制建议值。     

风电场道路最大纵坡研究

风电场道路主要服务于风电机组大件设备的运输,属于低等级道路。文中通过对风电场常用风机设备及国内常用风机运输车型的分析,从机舱重量对道路纵坡的影响方面进行论述,提出了风电场大件运输车辆最大爬坡能力的计算方法;按照中国常用风机单机容量的大小及风电场所处区域海拔高度的不同,分别计算所用代表车型的最大爬坡,得到风电场道路最大纵坡设计值,以解决现行规范对最大纵坡的规定不能满足风电场道路纵坡设计需要的问题。     

基于抗车辙性能的沥青路面长大纵坡界定标准

提出了基于抗车辙性能的沥青路面长大纵坡标准的界定方法。首先根据现场车辙调研数据对同济大学车辙预估模型进行标定,使之适用于具体工程;然后基于标定后的车辙预估模型和沥青路面容许车辙深度确定出车辆在长大纵坡上的临界车速;同时根据现场车速调研数据对汽车爬坡模型进行修正,使之反映车辆在长大纵坡上的实际车速变化;再根据修正后的汽车爬坡模型和车辙预估模型,推导出车辆在从坡底爬坡开始,达到临界车速时所行驶过的坡长,即为对应特定坡度的坡长限值;最后给出了多哥壹号公路改建工程中长大纵坡界定标准的实例。结果表明,基于沥青路面抗车辙性能长大纵坡界定标准较规范中基于行车安全的标准更为严格,可以作为规范中标准的补充。     

双车道二级公路纵坡段车辆运行速度预测模型

在分析双车道二级公路不同坡度、坡长纵坡的大量运行速度实测数据的基础上,得出车辆运行规律。通过研究纵断面要素(坡度、坡长)与车辆运行速度的关系,确定自变量参数后,利用SPSS软件进行回归分析,分别建立了小车上坡、大车上坡在坡中和坡顶以及小车下坡、大车下坡在坡中和坡底的运行速度预测模型,并对模型进行了检验。结果表明:车辆运行速度随坡度增加而减小,其变化的幅度受坡长影响;预测模型分别通过了回归等式的显著性检验、回归参数的显著性检验和回归等式应用准确度的检验,所有模型的相对预测误差平均值均小于5%,建立的回归模型精度满足要求。     

高速公路纵坡坡度与运行速度的关系

本文在大量实测数据基础上，研究小客车在各种纵坡坡度下，其自由流速度随坡度的变化规律；建立了基于车辆动力性能的纵坡坡度与实际运行速度之间的关系模型，并标定、验证了相关参数。研究成果为路线设计采用“运行速度设计方法”提供了速度预测手段与技术支持。     

基于交通效率、安全和特定交通组成的纵坡合理坡长

由于用地及地形、地质等限制,纵坡常被迫用到规范推荐的限制值,而我国《城市道路设计规范》(CJJ37-90)对5%以下的纵坡坡长限制没有进行规定,如何确定此类纵坡的合理坡长直接影响到路段交通安全、效率、工程经济等。通过对已有的纵坡坡长限制研究成果整理分析,提出运用汽车动力学进行坡长计算时,应该考虑汽车坡中换档的情况,并引入适合车型的概念,建议根据道路交通组成的实际情况确定坡长。分析坡长对驾驶员心率增长率、制动鼓温度、事故率的影响,分别确定各影响因素下的最大坡长。最后提出综合考虑交通效率和安全的坡长限制确定方法,并在某大纵坡路段的纵坡论证中进行了应用。     

基于交通事故多发位置的区间平均纵坡控制指标研究

我国《公路路线设计规范》对高速公路连续长大纵坡路段的平均纵坡与连续坡长进行了规定,但平均纵坡≥3%的规定在应用时掌握难度较大,针对该问题开展了补充研究。根据对已建高速公路连续长大纵坡路段平均纵坡控制指标采用情况的调查分析,2008年前为了克服高差和降低工程造价,采用最大纵坡+短缓坡段连续拉坡现象较为普遍,最大纵坡为5%时,任意连续3 km平均纵坡较容易超过4.25%,任意连续5 km以上平均纵坡在3.5%左右的情况较多,任意连续10 km平均纵坡超过4.0%的较少,缺少平均纵坡控制指标的规定,造成纵坡设计随意性较大。根据对高速公路平均纵坡与交通事故关系及连续长大纵坡路段交通事故多发位置的调查研究,连续长大纵坡长度在15 km内,交通事故多发位置一般在靠近坡底位置;大于15 km,特别是大于30 km以上,事故多发位置一般在中间的较大纵坡路段;当高速公路区间平均纵坡大于3%以上时,事故率迅速上升,而且随着坡度的增大,事故车辆所行驶的距离越短。结果表明:为了避免连续长大下坡路段出现交通事故多发点,提升交通安全性,除了应控制全路段平均纵坡指标外,还应使纵坡设计接近于平均纵坡度。提出了连续长大纵坡路段中对高差小于300 m的任意区间平均纵坡控制指标。     

基于MOVES的高速公路纵坡段载重柴油车辆碳排放预测模型的研究

为研究高速公路纵坡路段的碳排放规律,以西安绕城高速为依托工程进行现场试验,采用MOVES进行碳排放模拟,并利用试验核算的碳排放数据评估模拟结果。基于MOVES模型得到我国高速公路不同纵坡情况下的碳排量数据库文件,建立高速公路纵坡路段的载重汽车的碳排放模型,并对碳排放模型进行敏感性分析。研究结果表明:高速公路纵坡路段的碳排放量以初速度、坡度、坡长为自变量作多元非线性函数形式的变化;高速公路上坡路段是机动车产生碳排放的主要路段,累计碳排量对坡度i_(上坡_∈[3%,6%]的敏感性居第一位次,对坡长l_(上坡)的敏感性居第二位次,反映出路线设计过程应尽量采用较小纵坡,避免长大纵坡的设计方案;在高速公路下坡路段,累计碳排放对坡度i_(下坡)∈[-3%,-6%]的变化最敏感,坡长次之。     

高速公路夜间最高车速限制研究

为了合理确定高速公路夜间最高车速限制值,保障高速公路夜间行车安全,进行了驾驶人夜间距离识别与车速感知试验研究.分析了行驶速度、平曲线半径和纵坡坡度对高速公路驾驶人夜间识别距离与感知速度的量化影响,并建立了高速公路驾驶人夜间识别距离模型与感知速度模型.基于驾驶人夜间识别距离与反应制动距离间的安全行驶判别条件及驾驶人夜间感知速度模型,给出了高速公路夜间最高理论限速值与修正限速值的确定方法,并进行实际案例分析.研究结果表明:驾驶人夜间识别距离与行驶速度呈负线性相关,与平曲线半径呈正对数相关,与公路纵坡坡度呈负指数相关;驾驶人夜间感知速度与纵坡坡度无关,与实际行驶速度呈正线性相关,与平曲线半径呈负对数相关.     

长大纵坡路段轮胎接地压力分布的研究

轮胎形式与长大纵坡对于沥青路面的影响难以通过目前的均布荷载的分析得出,从而会低估荷载对路面造成的损伤.为此,利用有限元软件建立载重子午线轮胎与纵坡路段路面结构耦合的有限元模型,分析不同坡度条件下的轮胎接地压力分布,并模拟车辆爬坡过程,分析一定坡度条件下车辆受不同牵引力作用的轮胎接地压力分布.结果表明,通过建立轮胎-路面耦合的有限元模型,在路面模型建立过程中通过设置纵坡进行长大纵坡段轮胎接地压力分布的研究,在长大纵坡条件下的行车荷载对于路面的作用力在切向以及法向上都呈现出非均布特征,数值也都大大高于标准胎压.在坡度为6％,考虑牵引力系数为0.5时,坡面切向接地压力最大值达到法向接地压力最大值的95％,即达到1.23 MPa.     

高速公路下坡路段缓坡安全性设计研究

高速公路下坡路段设置缓坡的目的是降低货车行驶的速度,减少制动毂使用,提高连续下坡路段的安全性,现有规范对连续下坡路段缓坡设计指标的规定不够详细,且缺乏不同缓坡最小长度的规定。根据当前货运主导车型的实际情况,选取东风DFL4251A15六轴铰接列车主导车型,对货车在下坡路段的受力状态进行分析,将发动机制动条件下保持货车匀速的下坡坡度作为缓坡临界纵坡,并提出了连续下坡路段货车采取不同制动档位时,不同运行速度对应的缓坡坡度值。根据受力分析结果和制动毂温度降温模型,分别提出了基于货车速度降低特性和制动毂降温特性的缓坡坡长。结果表明:发动机制动时货车保持匀速行驶的缓坡均小于规范规定值;基于货车速度折减特性的缓坡坡长均大于规范中最短坡长的规定值,说明缓坡设计最小坡长应根据缓坡的作用确定。     

山区双车道公路路线设计车型分类标准

为研究建立公路路线设计标准车型,通过对西部山区双车道公路的实地交通调查,并结合我国在用车型统计,建立了各类营运车辆车型参数数据库;在详细统计分析现有车型的尺寸、载质量和功率质量比分布规律的基础上,以满足85%的车型外廓尺寸和载质量为标准,采用双因素聚类分析方法对各种车型的功率质量比进行聚类分层计算,根据外廓尺寸相近的原则进行归并后,提出了山区公路路线设计车型的小型车、大型车外廓尺寸分类标准。在此分类基础上,研究了用于公路纵断面设计的载重汽车动力性能标准,通过大量实地观测资料和统计分析,提出了载重汽车上坡动力性能曲线,建立了速度折减量与坡度、坡长之间的关系曲线,以速度折减量作为公路纵坡和坡长的设计关键指标。     

关于公路最大纵坡长度限制的探讨

《公路路线设计规范》中对各级公路不同纵坡的最大坡长作出了具体的规定，但对坡长的计算方法不明确，所以在执行中很难掌握。提出了一种确定公路纵坡受坡长限制的坡长计算方法，供路线纵断面设计时参考。     

基于货车刹车毂温升模型的高速公路长纵下坡缓坡设置

应用PIARC刹车毂温升模型,研究了高速公路长纵下坡路段按设置缓坡和单一坡度展线两种方式下,货车到达坡底时刹车毂的温度、刹车毂温度达到200℃和260℃时离坡顶的距离3项刹车毂温度特征数据,通过对比分析得到两种展线方式下货车刹车毂升温速度特性、刹车毂升温与车辆总重规律关系和不同货车运行速度条件下刹车毂升温特性。经研究发现,单一坡度方式下货车到达坡底的刹车毂温度相较设置缓坡方式温度更低,其升温速度与下坡距离呈线性相关关系。货车运行速度相等时,随着车辆重量的增加,两种方式下货车到达坡底时刹车毂温差逐渐缩小。重量一致时,随着运行速度的变化,温度差变化不大;同时发现货车刹车毂温度达到200℃和260℃时距坡顶距离的变化规律与纵坡长度有关,得到纵坡坡长15km、20km两个界线点,当坡长小于临界坡长时,采用单一坡度展线比设置缓坡时距离坡顶的距离大,升温速度相对慢,超过临界坡长之后采用设置缓坡展线优于单一坡度展线形式。