浅析公路超高设计

公路超高设计是公路几何设计中十分重要的一个方面，是道路设计者非常关注的问题之一。合理的超高设计是保证曲线路段车辆行驶横向稳定和行车舒适安全的主要措施，最新的《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）对超高提出了新的要求。本文在正确理解和运用规范的基础上，从超高渐变率、横向力系数、超高过渡段的设置等方面对公路超高设计中的一些问题进行分析     

论超高在公路设计中的运用

合理的超高设计是保证曲线路段行车横向稳定和舒适性的主要措施,文章结合超高在公路设计中的作用,介绍了公路设计中对超高值的选用和超高处理方法,以提高公路行驶的安全性。     

山区公路小半径曲线事故黑点改善效果评价

通过现场行车实验,利用动态视角、车辆加速度、横向力系数、驾驶员心率变化等评价方法,对黑点路段改善前后的行车安全水平进行评价分析.结果表明,采取的改善措施使驾驶员视觉感知效果明显增强,车辆行驶稳定性显著提高,降低了驾驶员心理生理负荷.改善措施有效抑制了交通事故,验证了横向超高变坡设计预防交通事故的有效性.     

地铁线路超高对轮轨磨耗的影响

为了减轻地铁车辆在圆曲线区段运行所造成的轮轨磨耗,提高车辆运行的安全性与舒适性,基于车辆动力学理论,通过动力学软件SIMPACK建立轮轨关系模型,针对列车通过圆曲线时过超高、正常超高和欠超高三种工况进行研究.分析了三种工况下,轮轨横向力、轮轨垂向力、脱轨系数、磨耗功率、磨耗指数、轮重减载率和倾覆系数7个动力学参数在列车运行中的变化规律,并深入分析磨耗指数和磨耗功率与车辆实际通过时产生超高的变化规律,得出超高变化与磨耗指数成负相关,与磨耗功率成正相关,且列车通过圆曲线时应尽量降低速度,在条件不允许时,应采用尽量小的欠超高.     

浅谈低等级道路超高设计

超高设计是公路线形设计的重要组成部分,其设计的主要目的是为了抵消汽车在平曲线上行驶产生的部分离心力作用,提高行车的安全性和舒适性,因此超高设计合理与否,直接影响到行车的安全性和舒适性。针对低等道路超高设计,笔者根据自己的设计经验,结合规范和标准．就低等级道路超高设计提出几点自己的看法。     

基于加速度干扰的圆曲线上行车舒适性的研究

车辆速度的变化影响到行车舒适性,而加速度干扰正是对车辆速度变化的描述,因此加速度干扰可作为行车舒适性的定量评价指标.选择平面线形中三要素之一的圆曲线上的行车舒适性进行研究,将车辆的加速度按水平和竖直方向进行分解,结合加速度干扰理论,分别建立2个方向的分加速度干扰模型.根据人体对不同振动方向的敏感程度不同,给予不同的计权系数,建立了圆曲线上合加速度干扰模型.最后,选用实际圆曲线道路进行实例仿真,并分析加速度干扰值的变化过程及行车舒适性,分析结果表明圆曲线半径和行车速度均对行车舒适性有较大影响.新模型既可为全面准确评价行车舒适性提供定量的计算表达式,又可在圆曲线道路设计时提供一定的参数设计依据.     

驾驶员心率血压与山区公路横向力系数关系

以山区公路曲线段安全性和宜人性为研究对象，通过大量行车实验数据，以驾驶员的心率和血压的变动为评价尺度，分析曲线段横向力系数与驾驶员心率和血压变动的相关性，提出基于人机工程学的横向力系数范围不应大于0．2．     

公路平曲线超高优化设计在工程实际中的运用

公路平曲线超高设计,是使弯道过小的半径通过设置超高而达到快速、安全、舒适、美观的目的.文章结合工程实际,对回旋线过长而超高渐变率较小的弯道进行超高优化设计,从而能使行车安全平顺、利于排水、路容美观、并减少征地和节约造价.     

直圆连接路段K型线与回旋线对比分析

为了从多个维度对比直圆连接路段回旋线与K型线的差异,分析对比K型线与回旋线在横向运动、侧倾运动和横摆运动3个自由度下的动力学差异,验证K型线作为缓和曲线的可行性的同时,研究分析车辆在基于K型线的直圆连接路段上的行车稳定性。利用K型线航向角特点,从微分和解析几何角度分析验证K型线和回旋线的曲率及曲率变化率状态。利用动力学软件CarSim对5种基于不同设计速度建立的道路模型进行仿真模拟,选取车辆横向加速度、车辆侧倾角、车辆横摆角及车辆方向盘转角4个指标作为评价依据,分析车辆在由2种不同缓和曲线连接的直圆连接路段上行驶时,其行车稳定性、驾驶人舒适性的状态差异。采用熵值法对各指标进行赋权,综合比较由K型线和回旋线连接的直圆路段的优劣。研究结果表明：K型线具有曲率及曲率变化率连续的优点;在设计指标相同条件下,K型线上车辆的各维度稳定参数均满足现有《公路路线设计规范》(JTG D20—2017)要求,且优于回旋线;随着设计速度的减小,K型线与回旋线之间的差异愈加明显,K型线在行车稳定性和舒适性方面的优势愈显著;在设计速度相同的前提下,K型线在驾驶稳定性、驾驶人行车舒适性方面整体优于回旋线;在设计速...     

跨座式单轨交通应急梁超高设置及限速研究

针对跨座式单轨交通应急轨道梁走行面的超高调整方式进行研究.在确定应急轨道梁超高调整方式之前,首先对跨座式单轨交通原PC轨道梁走行面超高的设置规律进行分析和总结,然后根据原PC轨道梁走行面超高的设置规律确定应急轨道梁超高的调整范围和设置方式.最后从超高时变率对行车舒适性的影响出发,探讨了应急轨道梁走行面超高调整方式对行车舒适性的影响,并对应急轨道梁的行车控制速度做出了推荐.     

互通立交迂回式匝道纵向加速度特性

为了提高互通式立交的行车安全,分别对南山立交和江南立交的四条迂回式匝道进行自然驾驶实车试验,共采集了33名驾驶员在不同匝道上行驶的纵向加速度,研究了速度变化阶段纵向加速度特性,分析了迂回式匝道变速阶段纵向加速度统计分布特征,并基于纵向加速度对匝道行车舒适性进行了评价。研究结果表明：(1)迂回式匝道速度变化模式分为三个阶段,分别是入弯减速阶段、稳定行驶阶段和出弯加速阶段;(2)同一匝道上,不同驾驶风格驾驶员的驾驶行为有较高的趋同性,但也有一定的差异,在匝道行驶过程中冒险型驾驶员比愤怒型和焦虑型驾驶员减速明显,男性驾驶员比女性驾驶员减速明显;(3)女性驾驶员行驶舒适性略高于男性驾驶员,入弯减速段行驶舒适性优于出弯加速段,冒险型和焦虑型驾驶员出弯加速阶段行驶不舒适占比接近50%。     

城市快速路互通立交环形匝道自由流速度研究

根据车辆的行驶特性和驾驶员及乘客的心理,分析了理论自由流速度模型,在大量数据调查的基础上,通过统计分析得到了实测自由流速度,并将理论分析自由流速度和实测统计得到的自由流速度对比.对比结果证明:当横向力系数为0.16时,理论自由流速度与实测自由流速度基本一致,因此可以根据实际的半径、超高,在横向力系数取0.16的情况下确定环形匝道的自由流速度.     

基于加速度干扰的公路行车舒适性研究

加速度干扰是对车辆速度摆动的描述,车速摆动涉及行车舒适性的问题,加速度干扰可以作为一个评价行车舒适性的定量评价指标。选取道路平面线形三要素之一的缓和曲线进行研究,考虑人体对不同振动方向的敏感程度不同,分别建立水平和竖直方向的分加速度干扰模型,然后给予两个方向不同的计权系数,建立了缓和曲线上合加速度干扰模型。通过实例仿真,分析回旋线参数和行驶速度对加速度干扰及行车舒适性的影响。最后选取试验路段,对模型进行验证与应用,既为评价行车舒适性提供了定量分析指标,又为道路缓和曲线的设计提供参考依据。     

匝道车道数变化过渡段设计指标

为了研究匝道车道数变化过渡段长度和渐变率,参照前人研究成果分析匝道车道数变化过渡段的行车特性,提出利用换道模型研究这2个设计指标的方法。首先建立满足过渡段车辆行驶特征的等速偏移余弦曲线换道模型,并应用德国UMRR交通管理传感器的实测数据证明该换道模型的合理性;然后对该模型中最大横向加速度和最大横向加速度变化率2个关键参数进行深入研究;最后依据该模型,提出基于设计速度的匝道车道数变化过渡段长度和渐变率2个设计指标的推荐值,采用CarSim和TruckSim汽车动力学仿真软件分别建立了小汽车和大货车的仿真模型,利用该模型对提出的推荐值和《公路立体交叉设计细则》(JTG/T D21—2014)(下文简称规范)推荐值进行了对比验证。研究结果表明:基于等速偏移余弦曲线换道模型提出的匝道车道数变化过渡段设计指标,能保证车辆在过渡段沿特定最优轨迹安全、舒适行驶;规范推荐值仅能满足设计速度40km/h车辆的换道行为,此时的货车最大横向力系数为0.142;当设计速度在40km/h以下,横向力系数又远低于允许值,过度段长度浪费;当设计速度大于40km/h时,车辆的横向力系数已经超限,速度达到80km/h时,横向力系数超限达到315%,车辆在这种状态下行驶不安全。鉴于此,可以推测规范推荐值仅能满足设计速度40km/h的车辆行驶,高于和低于此速度时,匝道车道数变化过渡段的指标存在不合理性。     

高速公路部分苜蓿叶型立交环形匝道事故形成机理与防治

事故调查数据发现红花湾枢纽互通在小半径匝道上发生的事故率显著高于其他位置的事故率,车辆经常撞击曲线外侧波形梁护栏并偶有货车发生侧翻。为研究此处事故的形成原因,使用车辆动力学软件CarSim和TruckSim进行不同仿真工况的试验分析,得到了小半径匝道上车辆侧滑、侧翻的影响因素以及事故的形成机理。研究结果表明：(1)小客车行驶速度对小半径匝道的行驶稳定性、侧向偏移量及驾驶员舒适性有显著影响,当匝道半径值为60～65 m时,为保证弯道上的驾驶安全性与舒适性,车速应不超过50 km/h;(2)为了保证行驶安全性,应在小半径匝道圆曲线之前的长直线段设置减速标线,并保障缓和曲长度;(3)车速越大,路面附着系数越小,车辆的侧滑情况越严重,为减少侧滑风险,应在该立交匝道上增设彩色防滑路面以提高路面附着系数;(4)货车以限速值40 km/h入弯时,轮胎载荷转移率最小,轮胎载荷转移率随道路超高和路面附着系数的增大而减小,随载重量和质心高度的增大而增大。     

轨道客运车辆山区小半径曲线通过性能分析

为了解决山区小半径曲线下车辆运行安全性低、平稳性差等问题,基于车辆轨道耦合动力学建立某型轨道客运车辆动力学模型;给出线路参数方程及车辆动力学方程,并对其进行仿真计算,分析曲线半径、缓和曲线长度、欠超高等山区工况曲线几何参数对轨道客运车辆通过性能的影响.研究结果表明:在一定范围内,轮轨横向力、轮轴横向力、脱轨系数、轮重减载率等曲线通过性能指标均随着圆曲线半径、缓和曲线长度、欠超高的增大而有明显的降幅,车辆曲线通过性能增强,安全性和平稳性提高.     

探析公路路线超高设计的关键问题

在公路路线设计中,超高设计是一项基础性工作,其设计的合理与否,将直接关系到道路行车是否安全。为使道路行车安全得到充分保障,应当在运行车速理论的指导下,对不同交通状况、不同地区、不同等级的道路进行合理的超高设计。本文从超高设计条件出发,对公路路线超高设计中的关键问题：缓和曲线长度、超高过渡段、最大超高值进行详细的探讨,以求为公路路线超高设计提供有效的参考。     

加速度变化对道路平面线形行车舒适性评价方法

公路行车舒适性与平面道路线形密切相关,在分析车辆在不同道路线形下运行特性的基础上,提出采用加速度和加速度变化对道路平面线形舒适性评价的方法,阐述横向加速度、轴向加速度与舒适性的关系及评价指标。通过分析加速度的变化对舒适性的影响,建立加速度变化率模型和加速度干扰模型。用加速度干扰表示速度摆动大小和变化频繁度,给出在直线、缓和曲线、圆曲线路段上加速度干扰的离散化模型。通过对不同道路线形的实例仿真,定量分析加速度变化率对舒适性的影响,以加速度干扰大小分析不同线形路段条件对行车舒适性的影响程度及变化趋势,并针对不同道路线形给出提高舒适性的改善方法。仿真结果表明,该评价方法为检验道路平面线形舒适性提供了参考依据。     

雨雪气象条件下桥隧连接段行车稳定性

为了缓解雨雪气象条件下桥隧连接段的交通安全运行问题,采用Carsim仿真分析软件,建立车辆-道路三维模型,通过侧向偏移量和横摆角速度2个评价指标,系统地模拟分析雨雪气象条件下C级标准车在桥隧连接段行驶的稳定性,定量分析行车速度、路面摩擦因数、圆曲线半径对桥隧连接段行车稳定性和车辆横向稳定性能的影响。研究结果表明:侧向偏移量与横摆角速度对行车稳定性的评价具有一致性,当侧向偏移量和横摆角速度指标的值越小、越稳定,车辆行驶越安全;车辆速度与行车稳定性呈负相关,路面摩擦因数和圆曲线半径与行车稳定性呈正相关,即降低车速、增大路面摩擦因数和圆曲线半径均可有效地减小车辆的侧向偏移量。在雨雪气象条件下桥隧连接段的特殊行车环境下,车辆设计速度由80降低至75 km/h,降低了6.25%;路面摩擦因数增大至0.21、圆曲线极限最小半径由250增至265 m,增大了6%;二者均可保证车辆不发生大幅度侧滑,并能提升车辆行驶的稳定性和安全性,可为山区高速公路设计规划和交通运营管理提供参考。     

曲线行驶车辆的受力状态及超高设置的相关讨论

车辆在曲线行驶时受到高心力作用,通过合理的选用超高值来克服离心力的不利影响,同时在超高渐变的处理方式上根据具体情况采用不同方法。