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原文传递基于汽车行驶性能的公路纵坡设计指标研究

论文题名：	基于汽车行驶性能的公路纵坡设计指标研究
关键词：	汽车行驶性能;公路纵坡;设计指标;速度位移模型
摘要：	公路纵坡是山岭区公路线形设计的关键指标之一，影响着公路建设费用、交通安全、通行能力和运输效益。随着我国中、西部地区高速公路建设步伐的加快，对公路纵坡设计指标进行系统研究显得尤为迫切。依托黑龙江省科技攻关项目和黑龙江省交通厅重点科技项目，从汽车行驶性能角度研究公路纵坡坡度、坡长限制及纵坡组合问题，并提出相应的设计指标建议值。此项研究对指导公路规划与设计实践具有重要意义。　　根据对公路交通组成资料的统计分析，提出采用公路运输车辆的代表车型，即小客车、大型车和拖挂车三种车型作为设计车型，分析各设计车型适用的交通组成和交通量条件。采用质量/功率比参数表征设计车型的动力性能，并选取质量/功率比为110的载货汽车、质量/功率比为135的载货汽车和小客车作为研究的标准车型；按照这三种标准车型的结构和参数分析汽车在纵坡上的行驶性能，进而确定公路纵坡的设计指标值。利用交通流调查仪器对公路纵坡路段车辆的行驶速度进行采集，分析纵坡对不同车型行驶速度的影响。　　根据作用于汽车上外力的特性，分析车辆在纵坡上行驶时的动力性能。提出理想最大纵坡、标准最大纵坡和绝对最大纵坡的公路纵坡分类，利用纵坡对车辆动力因数的影响，分析标准车型在不同纵坡度时的平衡速度，依据理想行车速度、最低容许速度和平衡速度确定公路的理想最大纵坡、标准最大纵坡和绝对最大纵坡指标建议值；将车辆超载20％的不限长度的最大纵坡作为缓和坡段设置依据，提出缓和坡段坡度指标建议值。根据路面附着能力对汽车动力性能的影响，分析寒冷地区冰雪路面条件下的车辆最大爬坡能力，进而提出寒冷地区公路纵坡设计指标建议值。　　建立由加速度模型、速度位移模型、档位变换模型和档位变换速度损失模型构成的车辆上坡动力性分析模型。通过发动机油耗试验分析发动机燃油消耗率与负荷率之间关系，确定车辆爬坡性能分析时发动机的负荷率；开发车辆爬坡性能仿真程序对车辆爬坡性能进行仿真分析，兼顾汽车动力性和经济性，确定纵坡坡长指标值；对于由于地形条件限制，纵坡长度有可能超过坡长限制的情况时，根据设计车型动力性能提出爬坡车道指标建议值。　　长大纵坡设计指标包括纵坡组合和坡长指标两方面的内容。在长大纵坡坡长指标方面，根据横断面类型，对整体式断面和分离式断面的长大纵坡分别进行分析。利用传热学理论分析车辆制动过程中制动器的摩擦生热、散热，建立制动器温升与公路纵坡关系模型；确定制动器热衰退的临界温度，以及标准车型下坡行驶时达到临界温度的点制动次数和行驶里程；对于整体式断面的长大纵坡坡长指标值，综合考虑车辆的爬坡性能和车辆下坡制动性能确定；对于分离式断面的长大纵坡，上坡坡长指标值根据车辆的爬坡性能分析确定，下坡坡长指标值根据车辆制动性能确定；同理提出平均纵坡坡长指标建议值。　　分析如何确定长大纵坡由若干个不同坡度的小坡段组成时，小坡段的坡度、坡长及其组合顺序。按照百分率法确定了纵坡组合中各小坡段的坡长指标值，对比分析不同纵坡组合时车辆行驶的动力性和经济性，进而提出具有最佳车辆动力性和经济性的坡度、坡长及其组合顺序的纵坡组合建议。本文最后分别对凹形竖曲线和凸形竖曲线极限最小半径指标进行了分析，根据夜间行车前照灯照射角提出凹形竖曲线极限最小半径指标建议值；根据停车视距和会车视距提出凸形竖曲线极限最小半径指标建议值。
作者：	邢恩辉
专业：	道路与铁道工程
导师：	裴玉龙
授予学位：	博士
授予学位单位：	哈尔滨工业大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文