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南京工业大学交通学院 第四章 纵断面设计 一、概述 二、汽车的动力特性及加减速行程 三、纵坡及坡长设计 四、竖曲线设计 五、爬坡车道 六、避险车道 七、纵断面设计方法及纵断面图 第一节 概 述 路线纵断面图构成： 路线纵断面图构成： 第二节 汽车的动力特性及加、减速行程 汽车的驱动力和行驶阻力 动力特性：能反映汽车动力性能的指标。 汽车的动力性能：指汽车所具有的加速、上坡、最大速度等的性能。汽车的动力性愈好，速度就愈高，所能克服的行驶阻力也愈大。 一、汽车的动力因数 汽车的运动方程式：T = Rw+RR+RI 改变形式， T - Rw= RR+RI 上式等号左端T-Rw称为汽车的后备驱动力，T、RW之值均与汽车的构造和行驶速度有关。 代入表达式， 令上式左端为D，即 当道路所在地不在海平面上，汽车也不是满载，由于海拔增高，气压降低，使发动机输出功率、汽车的驱动力及空气阻力都随之降低，所以，应对动力因数D进行修正。方法是给D乘以一个修正系数λ， 当汽车的动力因数为D，道路阻力为ψ，汽车的行驶状态有以下三种情况： 当ψ＜D时： 加速行驶 平衡速度：任意的D＝ψ相应等速行驶的速度，用VP表示。 临界速度：每一排档最大动力因数Dmax对应的速度，用Vk表示。 汽车的最高、最小速度 汽车的最高速度： 是指节流阀全开、满载（不带挂车）、在表面平整坚实水平路段上作稳定行驶时的速度。 某一排档的最高速度Vmax ： 最大爬坡度：指汽车在坚硬路面上用最低档作等速行驶时所能克服的最大坡度。 cosα＜1，sinα≠tgα＝i， λDImax=fcosα+sinα 解此三角函数方程式，得最大坡角： 1．计算加、减速行程 由ds=vdt，a=dv/dt，得 东风EQ-140加、减速行程图 加、减速行程图用法 ? 第三节 纵坡及坡长设计 4．一般情况下山岭重丘区纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。——即纵向填挖平衡设计。 二、最大纵坡 最大纵坡： 是指在纵坡设计时各级道路允许使用的最大坡度值。 影响因素： 汽车的动力特性：汽车在规定速度下的爬坡能力。 道路等级：等级高，行驶速度大，要求坡度阻力尽量小。 自然条件：海拔高程、气候（积雪寒冷等）。 纵坡度大小的优劣： 坡度大：行车困难：上坡速度低，下坡较危险。 山区公路可缩短里程，降低造价。 1. 设计速度为120km／h、l00km／h、80km／h的高速公路受地形条件或其他特殊情况限制时，经技术经济论证，最大纵坡值可增加1％。 2. 公路改建中，设计速度为40km／h、30km／h、20km／h的利用原有公路的路段，经技术经济论证，最大纵坡值可增加1％。 1．高原为什么纵坡要折减？ 在高海拔地区，困空气密度下降而使汽车发动机的功率、汽车的驱动力以及空气阻力降低，导致汽车的爬坡能力下降。另外，汽车水箱中的水易于沸腾而破坏冷却系统。 2．《规范》规定：位于海拔3000m以上的高原地区，各级公路的最大纵坡值应按表3-10的规定予以折减。折减后若小于4%，则仍采用4%。 六、坡长限制 2．最大坡长限制 2．最大坡长限制 七、缓和坡段 八、平均纵坡 1.定义：合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度，其方向即流水线方向。 合成坡度的计算公式为： 2．合成坡度指标 当陡坡与小半径平曲线重合时，在条件许可的情况下，以采用较小的合成坡度为宜。 特别是下述情况，其合成坡度必须小于8%。 ①在冬季路面有积雪结冰的地区； ②自然横坡较陡峻的傍山路段； ③非汽车交通比率高的路段。 例如：某二级公路，有一平曲线半径为250m，超高横坡为8%，该路段纵坡度为4.8%，则合成坡度为 第四节 竖曲线设计 1．定义： 纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车用一段曲线来缓和，称为竖曲线。 2．竖曲线的作用： （3）竖曲线外距E： 竖曲线外距E： 上半支曲线x = T1时： 限制离心力不致过大 汽车行驶在竖曲线上，由于离心力的作用，要产生失重（凸形竖曲线）或增重（凹形竖曲线）。失重直接影响乘客的舒适感，增重则不仅影响乘客的舒适感还对汽车的悬挂系统产生超载的影响。竖曲线半径的大小直接影响离心力的大小，因此，必须首先从控制离心力不致过大来限制竖曲线的