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110 城市道桥与防洪 2012年8月第8期 道路交通 汽车试验场高速环道几何线形设计研究及程序开发 刘伟民 （上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200292） 摘 要：在既有高速环道理论基础上对高速环道几何线形设计进行深入研究，在对比了麦克康奈尔 (McConnell)和布劳斯 （Bloss）缓和曲线设计法的特点后，引入积分算法对麦克康奈尔曲线的计算进行优化，并结合实际应用开发了汽车试验场高速 环道几何线形设计程序（OTD）。 关键词：汽车试验场；高速环道；麦克康奈尔曲线；布劳斯曲线；OTD（OvalTrackDesign）设计程序 中图分类号：U412.3文献标识码：A 文章编号：1009-7716（2012）08-0110-03 照试验大纲所规定的驾驶方法行驶。汽车试验场 0 前言 的道路由于路面路形和路段距离都是固定的，所 高速环道是汽车试验场一条最重要的试验道 以使得试验数据有了很好的对比性。 路，它的几何形状一般由直线、缓和曲线、圆曲线3 （2）满足试验安全的需要。 部分组成，其中缓和曲线部分是高速环道几何设 高速环道的线形是以平面线形、纵断面线形 计的关键。高速环道的缓和曲线类型主要有回旋 和横断面形式组合而成的立体线形映入驾驶员眼 线（CornuSpiral）、麦克康纳尔（McConnell，缩写为帘的。驾驶员在驾驶车辆过程中所选择的实际行 MC）曲线和布劳斯（Bloss）曲线3种。 目前高速环 驶操作动作，是由其对三维立体线形的判断做出 道的几何设计方法常用的是MC曲线设计法（美 的。道路的立体线形除必须满足驾驶动力学要求 国、日本、中国）或Bloss曲线设计法（德国）。 的最小值外，还应满足驾驶员视觉心理方面连续、 高速环道作为汽车试验场的主体设施，一般 舒适的要求，反映道路线形好坏的关键是速度的 要求在相当有限的场地上采用特殊的几何设计方 连续性，它直接影响道路交通的安全。 法为汽车进行连续高速行驶试验提供有效、安全、 （3）满足试验舒适性的需要。 比较舒适的运行条件。其平曲面半径、横向超高等 由于车辆行驶过程中，人体的舒适性与各种 技术指标要求都远远突破了高速公路几何设计技 内部因素（身体状况、经历等）和外部因素（噪声、 术标准的限制。另一方面，高速环道的弯道部分完 车辆性能、乘车时间长短、道路平整度状况、平纵 全不同于一般道路，其空间三维曲面的几何特性 横曲线数量和质量、周围环境等）有关，所以对行 对车辆高速行驶时的安全性、舒适性都具有很大 驶舒适性进行评价是一件极其复杂的工作。一般 的影响。高速环道的这些特点决定了对高速环道 而言，对行驶舒适性的评价可以从工程学、物理 几何设计技术进行深入系统的研究具有特殊重要 学、生理学、心理学等各个不同的角度来进行，但 的意义。 不容置疑的是：对行驶舒适性的最终评价必须与 人的感觉相结合（见图1）。 1 高速环道几何线形设计 1.1 设计原则 （1）满足高速试验标准。 高速环道作为汽车耐久性试验的载体，对试 验条件有很高的要求。耐久行驶试验必须在试验 中严格控制试验条件的稳定性，尽量做到各项试 验条件在整个试验过程中不变动或少变动，而且 要准确，要详细记录试验条件。试验时各种道路尽 可能地按规定比例构成一定的里程循环，严格按 收稿日期：2012-04-09 作者简介：刘伟民（1982-），男，江苏南京人，工程师，从事道 图1 运动自由度示意图 路与铁路工程研究工作。 2012年8月第8期 城市道桥与防洪 道路交通 111 1.2 高速环道