道路勘测设计课程.ppt

1、一、教一、教 材：材：道路规划与勘测设计道路规划与勘测设计二、总学时：二、总学时：5656学时学时+课程设计课程设计(一周一周)三、考三、考 核：作业核：作业+考勤笔试考勤笔试 *课程设计单独记成绩课程设计单独记成绩四、主四、主 讲：李娜讲：李娜 tel:027-63227110 tel:027-63227110 E_mail: E_mail:1.高速公路规划与设计（丛书，人民交通出版社高速公路规划与设计（丛书，人民交通出版社1998.1）2.公路工程技术标准（公路工程技术标准（JTJ01）3.公路路线设计规范（公路路线设计规范（JTJ011）4.城市道路设计规范（城市道路设计规范（CJJ03

2、7）5.实用公路美学实用公路美学美美（人民交通出版社，（人民交通出版社，1981.1）6.公路勘测设计规范（公路勘测设计规范（JTJ061）7.现代公路勘测设计实用技术现代公路勘测设计实用技术 刘培文（人民交通出版社刘培文（人民交通出版社1999.5）8.道路立交工程道路立交工程 王伯惠（人民交通出版社，王伯惠（人民交通出版社，2000.）*道路工程除受力构造物的计算、设计以及地质道路工程除受力构造物的计算、设计以及地质水文条件的利用、改造以外的全部水文条件的利用、改造以外的全部造型设计造型设计称称为道路几何设计，也就是通常指的为道路几何设计，也就是通常指的平、纵、横平、纵、横三维定位设计三维

3、定位设计。*几何设计是一个由粗到细的分阶段的设计过程几何设计是一个由粗到细的分阶段的设计过程*1.公路的分级与分类、城市道路的分类与分级公路的分级与分类、城市道路的分类与分级2.几何设计的基本依据：几何设计的基本依据：设计车速、设计车辆、设计交通量设计车速、设计车辆、设计交通量3.几何设计的基本内容：几何设计的基本内容：对道路对道路“带状空间体的空间定位（坐标、高程）设计。带状空间体的空间定位（坐标、高程）设计。为简化设计和便于施工放样，通常将三维问题分解为三个为简化设计和便于施工放样，通常将三维问题分解为三个二维问题，即：二维问题，即：平平 面面 x-y 纵断面纵断面 s-H 横断面横断面

4、b-H4.路线与环境路线与环境1、分级、分级 交通部交通部1997年颁布的年颁布的公路工程技术标准公路工程技术标准JTJ001-97将公路根据将公路根据使用任务、功能和适应的交通量分为高速公路、一级公路、二级公路、使用任务、功能和适应的交通量分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。三级公路、四级公路五个等级。高速公路：专供汽车分向、分道行驶并全部控致出入的干线，适应各种高速公路：专供汽车分向、分道行驶并全部控致出入的干线，适应各种汽车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量汽车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量25000-100000辆，辆，全部控制出入。全部控

5、制出入。一级公路：供汽车分向、分道行驶，适应各种汽车折合成小客车的远景一级公路：供汽车分向、分道行驶，适应各种汽车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量设计年限年平均昼夜交通量15000-30000辆，部分控制出入。辆，部分控制出入。二级公路：适应各种车辆折合成中型载重车的远景设计年限年平均昼夜二级公路：适应各种车辆折合成中型载重车的远景设计年限年平均昼夜交通量交通量3000-7500辆。辆。三级公路：适应各种车辆折合成中型载重车的远景设计年限年平均昼夜三级公路：适应各种车辆折合成中型载重车的远景设计年限年平均昼夜交通量交通量1000-4000辆。辆。四级公路：适应各种车辆折合成中型载重车

6、的远景设计年限年平均昼夜四级公路：适应各种车辆折合成中型载重车的远景设计年限年平均昼夜交通量，双车道交通量，双车道1500辆以下，单车道辆以下，单车道200辆以下。辆以下。2、公路等级的选用公路等级的选用公路等级应根据公路网规划、远景交通量，从全局出发，结公路等级应根据公路网规划、远景交通量，从全局出发，结合道路的使用任务、性质综合确定。合道路的使用任务、性质综合确定。（1）公路的设计年限）公路的设计年限 远景设计年限：确定道路横断面车行道和人行道宽度时道路远景设计年限：确定道路横断面车行道和人行道宽度时道路 交通量达到饱和时的年限。交通量达到饱和时的年限。高速公路、一级公路：高速公路、一级公

7、路：20年年 二级公路：二级公路：15年年 三、四级公路：三、四级公路：10年，也可根据实际情况缩短。年，也可根据实际情况缩短。路面结构设计年限：路面修成至需要翻修改建的年限。路面结构设计年限：路面修成至需要翻修改建的年限。（2）设计路段最小长度）设计路段最小长度 高速公路、一级公路：大于或等于高速公路、一级公路：大于或等于20公里，特殊公里，特殊10公里，公里，其他等级公路：大于或等于其他等级公路：大于或等于10公里，特殊公里，特殊5公里。公里。1、城市道路分类、城市道路分类按照道路在城市道路网中的按照道路在城市道路网中的地位、交通功能以及沿街建筑的服务功能地位、交通功能以及沿街建筑的服务功

8、能分为分为四种类型。四种类型。快速路快速路:解决城市长距离的快速交通。解决城市长距离的快速交通。主干路：以交通功能为主的连接城市各主要分区的干线道路。主干路：以交通功能为主的连接城市各主要分区的干线道路。次干路：区域性的主要道路，具有区域的集散功能和服务功能。次干路：区域性的主要道路，具有区域的集散功能和服务功能。支支 路路：以服务功能为主，直接与两侧建筑、街坊出入口相接的局部地区：以服务功能为主，直接与两侧建筑、街坊出入口相接的局部地区道路。道路。2、城市道路分级、城市道路分级根据城市的规模、设计交通量和地形类别进行划分：除快速路根据城市的规模、设计交通量和地形类别进行划分：除快速路外，其他

9、各类道路各分为外，其他各类道路各分为、级。一般与城市规模对应。级。一般与城市规模对应。3、远景设计年限：、远景设计年限：快速路和主干路：快速路和主干路：20年；次干路：年；次干路：15年；支路：年；支路：1015年。年。现代道路主要服务对象现代道路主要服务对象 汽车汽车道路设计前提道路设计前提 满足汽车行驶的要求满足汽车行驶的要求汽车行驶总的要求汽车行驶总的要求 安全、迅速、经济与舒适安全、迅速、经济与舒适具体说来具体说来:一要保证汽车行驶的稳定性，即不倒溜、不滑移、不倾覆一要保证汽车行驶的稳定性，即不倒溜、不滑移、不倾覆二尽可能提高车速，降低运输成本，以提高运输效率二尽可能提高车速，降低运输

10、成本，以提高运输效率三尽量使乘客和驾驶员感到舒适三尽量使乘客和驾驶员感到舒适因此，在道路线形设计时，需要研究汽车在道路上的因此，在道路线形设计时，需要研究汽车在道路上的行驶特性行驶特性及其对及其对道路设计的具体要求，这是道路线形设计的理论基础道路设计的具体要求，这是道路线形设计的理论基础,是制定道路线形几何是制定道路线形几何标准的理论依据。标准的理论依据。本章将着重介绍汽车的动力特性及其与道路线形设计的基本关系，同本章将着重介绍汽车的动力特性及其与道路线形设计的基本关系，同时介绍有关道路勘测设计的基础知识时介绍有关道路勘测设计的基础知识 为研究汽车在道路上的运动状况，首先分析汽车的驱动原理，掌

11、握沿汽车行为研究汽车在道路上的运动状况，首先分析汽车的驱动原理，掌握沿汽车行驶方向作用于汽车的各种外力，即牵引力与行驶阻力驶方向作用于汽车的各种外力，即牵引力与行驶阻力 汽车在道路上行驶时，必须有足够的驱动力来克服各种行驶汽车在道路上行驶时，必须有足够的驱动力来克服各种行驶阻力。汽车行驶的驱动力来自它的内燃发动机。阻力。汽车行驶的驱动力来自它的内燃发动机。燃料和空气在发动机内燃烧，通过活塞、曲轴将热能转化为燃料和空气在发动机内燃烧，通过活塞、曲轴将热能转化为机械能，产生有效功率机械能，产生有效功率N，驱使曲轴以每分钟，驱使曲轴以每分钟n的转速旋转，产生的转速旋转，产生扭矩扭矩M，再经过离合器、

12、变速器、传动轴、主传动器、差速器和，再经过离合器、变速器、传动轴、主传动器、差速器和半轴等一系列的变速和传动，将曲轴的扭矩传给驱动轮，产生扭半轴等一系列的变速和传动，将曲轴的扭矩传给驱动轮，产生扭矩矩Mk驱动汽车行驶驱动汽车行驶 牵引力牵引力内燃发动机内燃发动机 产生曲轴扭矩产生曲轴扭矩M M 驱动轮扭矩驱动轮扭矩MkMkTTTkVNMVnrMrMT3600377.0 汽车的牵引力汽车的牵引力 如图如图5-2，把驱动轮上的扭矩，把驱动轮上的扭矩Mk用一对力偶用一对力偶Ta和和T代替，代替，Ta作用在轮缘上与路面水作用在轮缘上与路面水平反力平反力F抗衡，抗衡，T作用在轮轴上推动汽车前进，称为牵引

13、力，与汽车行驶阻力作用在轮轴上推动汽车前进，称为牵引力，与汽车行驶阻力R抗衡抗衡 TTTkVNMVnrMrMT3600377.0分析上式：分析上式：如要获得较大的牵引力如要获得较大的牵引力T，必须要有较大的总变速比，必须要有较大的总变速比，但，但增大，则增大，则车速车速V就降低，因此，对同一发动机不可能同时获得大的牵引力和高的车就降低，因此，对同一发动机不可能同时获得大的牵引力和高的车速。速。为此，对汽车设置了几个排档，每一排档都具有固定的总变速比为此，对汽车设置了几个排档，每一排档都具有固定的总变速比，以及该档的最大车速和最小车速。当使用低档时，用较大的以及该档的最大车速和最小车速。当使用低

14、档时，用较大的值，获得较值，获得较小的牵引力和较高的车速。从前面的小的牵引力和较高的车速。从前面的车速车速V的计算公式的计算公式也可看出牵引力也可看出牵引力T与与功率功率N之间的关系之间的关系,发动机的有效功率越大，汽车的牵引力越大发动机的有效功率越大，汽车的牵引力越大 r377.0100060r2nnV汽车的牵引力汽车的牵引力 汽车行驶时需要不断克服运动过程中所遇的各种阻力。汽车行驶时需要不断克服运动过程中所遇的各种阻力。这些阻力包括：这些阻力包括：空气阻力、道路阻力和惯性阻力空气阻力、道路阻力和惯性阻力 5.1.2 汽车的行驶阻力汽车的行驶阻力 汽车在行驶中，由于迎面空气的压力、车后的真空

15、吸力及空气与车身表汽车在行驶中，由于迎面空气的压力、车后的真空吸力及空气与车身表面的摩擦力阻碍汽车前进，总称为空气阻力。当行驶速度在面的摩擦力阻碍汽车前进，总称为空气阻力。当行驶速度在100 km/h以上，有时以上，有时一半的功率用来克服空气阻力。一半的功率用来克服空气阻力。汽车在运动时所产生的空气阻力汽车在运动时所产生的空气阻力Rw可以用下式计算可以用下式计算：式中：式中：K空气阻力系数空气阻力系数A汽车迎风面积（汽车迎风面积（m2），），KA也称为汽车流线型因数也称为汽车流线型因数V汽车与空气的相对速度（汽车与空气的相对速度（km/s），可近似地取汽车），可近似地取汽车 的行驶速度的行驶速

16、度 5.1.2.1 空气阻力空气阻力 15.212KAVRw（1）滚动阻力）滚动阻力 车轮在路面上滚动所产生的阻力，是由轮胎与路面变形引起的。与车轮在路面上滚动所产生的阻力，是由轮胎与路面变形引起的。与路面类型、路面类型、轮胎结构及行驶速度轮胎结构及行驶速度等有关。等有关。滚动阻力与轮胎承受的力成正比，即滚动阻力与轮胎承受的力成正比，即 式中：式中：Rf滚动阻力滚动阻力 (N)G 汽车的总重力汽车的总重力 (N)f滚动阻力系数，见下表滚动阻力系数，见下表5.1.2.2 道路阻力道路阻力 Rf=Gf (N)表表51 各类路面滚动阻力系数各类路面滚动阻力系数 f 值值路面路面类型类型水泥及沥青水泥

17、及沥青混凝土路面混凝土路面表面平整的表面平整的黑色碎石路黑色碎石路面面碎石路面碎石路面干燥平整干燥平整的土路的土路潮湿不平潮湿不平整的土路整的土路f f值值0.010.010.020.020.020.020.0250.0250.030.030.050.050.040.040.050.050.070.070.150.15（2）坡度阻力）坡度阻力 汽车在坡道上行驶时，汽车重量在平行于路面方向有分力，上坡时分力与汽汽车在坡道上行驶时，汽车重量在平行于路面方向有分力，上坡时分力与汽车前进方向相反，阻碍汽车行驶，而下坡时分力与前进方向相同，推动汽车行驶。车前进方向相反，阻碍汽车行驶，而下坡时分力与前进方

18、向相同，推动汽车行驶。坡度阻力可用下式计算坡度阻力可用下式计算 式中：式中：RI坡度阻力坡度阻力 （N）G车辆总重力车辆总重力 （N）道路纵坡倾角道路纵坡倾角i道路纵坡度，上坡为正；下坡为负道路纵坡度，上坡为正；下坡为负 5.1.2.2 道路阻力道路阻力 RI=Gsin 当sintg=i 时RI=Gi 以上可以看出，以上可以看出，滚动阻力和坡度阻力滚动阻力和坡度阻力均与道路状况有关，且都与汽车的总重均与道路状况有关，且都与汽车的总重力成正比，将它们统称为道路阻力，以力成正比，将它们统称为道路阻力，以RR表示表示 RR=G(f+I)（N）（3）惯性阻力）惯性阻力 汽车变速行驶时，需要克服其质量变

19、速运动时产生的惯性和惯性力矩称为惯汽车变速行驶时，需要克服其质量变速运动时产生的惯性和惯性力矩称为惯性阻力，用性阻力，用RI表示。表示。汽车的质量分为平移质量和旋转质量（如飞轮、齿轮、传动轴和车轮等）两汽车的质量分为平移质量和旋转质量（如飞轮、齿轮、传动轴和车轮等）两部分。变速时平移质量产生惯性力，旋转质量产生惯性力矩。部分。变速时平移质量产生惯性力，旋转质量产生惯性力矩。由于惯性力矩计算比较复杂，为方便计算，一般给平移质量惯性力乘以大于由于惯性力矩计算比较复杂，为方便计算，一般给平移质量惯性力乘以大于1的系数的系数，来代替旋转质量惯性力矩的影响。即，来代替旋转质量惯性力矩的影响。即 式中：式

20、中：RI惯性阻力惯性阻力 （N）G 车辆总重力车辆总重力（N）g 重力加速度重力加速度（m/s2）惯性力系数（或旋转质量换算系数）惯性力系数（或旋转质量换算系数）5.1.2.2 道路阻力道路阻力 汽车的总行驶阻力：汽车的总行驶阻力：R=RW+RR+RI agGRI5.1.3 汽车的运动方程式和行驶条件汽车的运动方程式和行驶条件 汽车在道路上行驶时，必须有足够的牵引力来克服各种行驶阻力。当牵汽车在道路上行驶时，必须有足够的牵引力来克服各种行驶阻力。当牵引力与各种行驶阻力之代数和相等的时候，称为牵引平衡。其牵引平衡方程式引力与各种行驶阻力之代数和相等的时候，称为牵引平衡。其牵引平衡方程式（也称汽车

21、的运动方程式）为（也称汽车的运动方程式）为：5.1.3.1汽车的运动方程式汽车的运动方程式 T=R=RW+RR+RI 如节流阀部分开启时，对驱动力如节流阀部分开启时，对驱动力T进行修正。修正系数用进行修正。修正系数用U表示，称之为负荷表示，称之为负荷率率：rMUTT一般，负荷率一般，负荷率U=80%90%。将有关公式代入牵引平衡方程式，则汽车的运动。将有关公式代入牵引平衡方程式，则汽车的运动方程式为方程式为：agGifGKAVrMUT)(15.2125.1.3 汽车的运动方程式和行驶条件汽车的运动方程式和行驶条件 汽车在道路上行驶，必须有足够的牵引力来克服各种行驶阻力汽车在道路上行驶，必须有足

22、够的牵引力来克服各种行驶阻力 （行使必要条（行使必要条件）件）5.1.3.1汽车的行驶条件汽车的行驶条件 T R 只有足够的牵引力还不能保证汽车正常地行驶。若驱动轮与路面之间的附着只有足够的牵引力还不能保证汽车正常地行驶。若驱动轮与路面之间的附着力不够大，车轮将在路面上打滑，不能前进。所以，汽车牵引力的发挥，还要受力不够大，车轮将在路面上打滑，不能前进。所以，汽车牵引力的发挥，还要受轮胎与路面之间附着条件的制约。即汽车行驶的充分条件是驱动力小于或等于轮轮胎与路面之间附着条件的制约。即汽车行驶的充分条件是驱动力小于或等于轮胎与路面之间的附着力：胎与路面之间的附着力：（行使充分条件）（行使充分条件

23、）TGk 式中：式中：附着系数（可理解为滑动摩擦系数），主要取决于路面的粗糙程度和潮湿泥泞附着系数（可理解为滑动摩擦系数），主要取决于路面的粗糙程度和潮湿泥泞程度，轮胎的花纹和气压，以及车速和荷载等，见表程度，轮胎的花纹和气压，以及车速和荷载等，见表5-2（下页）（下页）Gk作用在驱动轮的荷载。一般情况下，小汽车为总重的作用在驱动轮的荷载。一般情况下，小汽车为总重的0.50.65倍，载重车为倍，载重车为总重的总重的0.650.80倍倍 5.1.3 汽车的运动方程式和行驶条件汽车的运动方程式和行驶条件 5.1.3.1汽车的行驶条件汽车的行驶条件 根据以上汽车行驶条件的分析，实际工作中对路面提出了

24、一定要求：根据以上汽车行驶条件的分析，实际工作中对路面提出了一定要求：宏观上：宏观上：要求路面平整而坚实，尽量减小滚动阻力（满足规范平整度要求）要求路面平整而坚实，尽量减小滚动阻力（满足规范平整度要求）微观上：微观上：要求路面粗糙而不滑，以增大附着力（混凝土路面压纹）要求路面粗糙而不滑，以增大附着力（混凝土路面压纹）表表52 各类路面上附着系数各类路面上附着系数的平均值的平均值 路面类型路面类型路路 面面 状状 况况干燥干燥潮湿潮湿泥泞泥泞冰滑冰滑水泥混凝土路面水泥混凝土路面0.70.70.50.5/沥青混凝土路面沥青混凝土路面0.60.60.40.4/过渡式及低级路面过渡式及低级路面0.50

25、.50.30.30.20.20.10.15.2.1 汽车的动力因数汽车的动力因数 T=R=RW+RR+RI T-RW=RR+RI 等号左端等号左端(T-RW)称称:汽车的后备牵引力，它与汽车的构造和行驶速度有关汽车的后备牵引力，它与汽车的构造和行驶速度有关等号右端等号右端(RR+RI):汽车在道路上行驶时的道路阻力汽车在道路上行驶时的道路阻力RR和惯性阻力和惯性阻力RI之和，之和，主要与道路状况和汽车的行驶状态有关，将右端行驶阻力表达式代入，主要与道路状况和汽车的行驶状态有关，将右端行驶阻力表达式代入，变换后变换后可可得：得：汽车的动力性能系指汽车所具有的汽车的动力性能系指汽车所具有的加速、上

26、坡、最大速度加速、上坡、最大速度等的性能。研究汽等的性能。研究汽车的动力性能的目的：车的动力性能的目的：为道路纵断面设计提供理论依据为道路纵断面设计提供理论依据 agifGRTDW)(D称为动力因数，即为单位车重具备的牵引潜力。它表征某型汽车在海平面高称为动力因数，即为单位车重具备的牵引潜力。它表征某型汽车在海平面高程上，满载情况下，每单位车重克服道路阻力和惯性阻力的性能程上，满载情况下，每单位车重克服道路阻力和惯性阻力的性能 5.2.1 汽车的动力因数汽车的动力因数 D是关于是关于V的二次函数，为使用方便，将的二次函数，为使用方便，将D与与V的函数关系用曲线表示，称为的函数关系用曲线表示，称

27、为动力特性图动力特性图。利。利用该图可直接查出各排档时不同车速对应的动力因用该图可直接查出各排档时不同车速对应的动力因数值数值 动力因数和动力特性图是按海平面及汽动力因数和动力特性图是按海平面及汽车满载情况下的标准值计算绘制的。若道路的高程车满载情况下的标准值计算绘制的。若道路的高程既不在海平面上汽车也不是满载，则应对动力因素既不在海平面上汽车也不是满载，则应对动力因素D进行修正。方法：给进行修正。方法：给D乘以一个修正系数乘以一个修正系数 ：GKAVrUMGRGTDGTW15.212agifD)(为动力因数为动力因数D的海拔荷载修正系数，见上面右的海拔荷载修正系数，见上面右式式 GG5.2.

28、1 汽车的动力因数汽车的动力因数 5.2.1 汽车的动力因数汽车的动力因数 5.2.2 汽车的行驶状态汽车的行驶状态 对不同排档的对不同排档的DV曲线，曲线，D值都有一定使用范围，档位愈低，值都有一定使用范围，档位愈低，D值愈大，而车值愈大，而车速愈低。当汽车的动力因数为速愈低。当汽车的动力因数为D，道路阻力为，道路阻力为，汽车的行驶状态有以下三种情况，汽车的行驶状态有以下三种情况)(Dgaif 5.2.2 汽车的行驶状态汽车的行驶状态 在动力特性图上，与任意的在动力特性图上，与任意的D=相应等速行驶的相应等速行驶的速度称为平衡速度，用速度称为平衡速度，用Vp表示。表示。汽车在道路阻力为汽车在

29、道路阻力为1的坡道上行驶，与的坡道上行驶，与D1=1对对应的平衡速度为应的平衡速度为V1。当汽车行驶速度。当汽车行驶速度VV1时减速时减速行驶，直到行驶，直到V1为此；当为此；当VV1时加速行驶，直到时加速行驶，直到V1为止。（图为止。（图5-5）每一排档都存在各自的最大动力因数每一排档都存在各自的最大动力因数Dmax，与之，与之对应的速度称作临界速度，用对应的速度称作临界速度，用Vk表示。表示。若汽车以某一排档作等速行驶，当若汽车以某一排档作等速行驶，当D2=2时，汽时，汽车可采用车可采用V1或或V2的任一速度行驶。（图的任一速度行驶。（图5-6）临界速度临界速度Vk是汽车稳定行驶的极限速度

30、。一般情是汽车稳定行驶的极限速度。一般情况下汽车都采用大于某一排档的临界速度况下汽车都采用大于某一排档的临界速度Vk作为作为行驶速度，以便克服额外阻力而连续行驶行驶速度，以便克服额外阻力而连续行驶 5.2.3 汽车的爬坡能力汽车的爬坡能力 汽车的爬坡能力是指汽车能汽车的爬坡能力是指汽车能克服坡度克服坡度的能力。的能力。汽车的最大爬坡能力是用汽车的最大爬坡能力是用最大爬坡坡度最大爬坡坡度评定的。最大爬坡度系指汽车在坚硬路评定的。最大爬坡度系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面上用最低档作等速行驶时所能克服的最大坡度 当a0时，i=D-f 由于最低档爬坡能力大，坡道倾角由于最

31、低档爬坡能力大，坡道倾角也大，此时也大，此时cos1,sintg=i，应用下式计算应用下式计算 DImax=f cos+sin 解此三角函数方程式，得解此三角函数方程式，得：222ImImIm11arcsinfffDaxaxax式中式中：aImax最低档所能克服的最大坡道倾角；最低档所能克服的最大坡道倾角；f 滚动阻力系数；滚动阻力系数；DIma 最低档的最大动力因数最低档的最大动力因数 5.2.4 汽车的加、减速行程汽车的加、减速行程 汽车的加速性能是指汽车在各种使用条件下迅速增加行驶速度的能力，可用加汽车的加速性能是指汽车在各种使用条件下迅速增加行驶速度的能力，可用加速度、加速时间和行程来

32、评定。汽车的加速度愈大，加速时间和行程愈短，汽车的速度、加速时间和行程来评定。汽车的加速度愈大，加速时间和行程愈短，汽车的加速性能愈好。加速性能愈好。由由ds=vdt及加、减速度及加、减速度a=dv/dt(m/s2)，得，得 dvavds（a0）设初速设初速V1，终速，终速V2对上式积分，并将车速对上式积分，并将车速v(m/s)化成化成V（km/h），得），得2196.121VVdVaVS为使用方便，对上式积分，将数据绘制加、减速行程图，以备查用（见下页）为使用方便，对上式积分，将数据绘制加、减速行程图，以备查用（见下页）V=80 km/hmS6102S汽车的行驶稳定性是指汽车在行驶过程中，在

33、汽车的行驶稳定性是指汽车在行驶过程中，在外部因素作用下，汽车尚能保持正常行驶状态和方外部因素作用下，汽车尚能保持正常行驶状态和方向，不致失去控制而产生滑移、倾覆等现象的能力。向，不致失去控制而产生滑移、倾覆等现象的能力。影响汽车行驶稳定性的主要因素影响汽车行驶稳定性的主要因素:汽车本身结汽车本身结构参数、驾驶员操作技术以及道路与环境等外部因构参数、驾驶员操作技术以及道路与环境等外部因素的作用。素的作用。=以下采用力学平衡的原理分析汽车行驶的稳定以下采用力学平衡的原理分析汽车行驶的稳定性，从而为道路线形设计提供依据。性，从而为道路线形设计提供依据。5.3.1 汽车行驶的纵向稳定性汽车行驶的纵向稳

34、定性 图图5-8为汽车在直坡道上为汽车在直坡道上低等速上坡行驶受力图，惯低等速上坡行驶受力图，惯性阻力为零，因车速低可略性阻力为零，因车速低可略去空气阻力和滚动阻力。图去空气阻力和滚动阻力。图中中G为汽车总重力，为汽车总重力，为坡道为坡道倾角，倾角，hg为重心高度，为重心高度，Z1和和Z 2为作用在前、后轮上的法为作用在前、后轮上的法向反作用力，向反作用力，X1和和X 2为作为作用在前、后轮上的切向反作用在前、后轮上的切向反作用力，用力，L为汽车轴距，为汽车轴距，l1和和l2为汽车重心至前、后轴的距为汽车重心至前、后轴的距离，离，O点为汽车重心，点为汽车重心，O1和和O2为前、后轮与路面接触点

35、为前、后轮与路面接触点 5.3.1.1 纵向倾覆条件分析纵向倾覆条件分析产生纵向倾覆的临界状态是汽车前轮法向反作用力产生纵向倾覆的临界状态是汽车前轮法向反作用力Z1为零，此时，汽车可能绕为零，此时，汽车可能绕O2点发生倾覆现象。对点发生倾覆现象。对O2点取矩，并让点取矩，并让Z1=0，得，得：ghltgi200式中：式中：0 Z1为零时极限坡道倾角；为零时极限坡道倾角；i 0 Z1为零时道路的纵坡度。为零时道路的纵坡度。当坡道倾角当坡道倾角0（即道路纵坡（即道路纵坡ii 0）时，汽车可能产生纵向倾覆。）时，汽车可能产生纵向倾覆。5.3.1.2 纵向倒溜条件分析纵向倒溜条件分析 根据附着条件，驱

36、动轮不产生纵向倒溜的状态是下滑力与附着力平衡。即根据附着条件，驱动轮不产生纵向倒溜的状态是下滑力与附着力平衡。即：产生纵向倒溜临界状态时坡道产生纵向倒溜临界状态时坡道倾角；倾角；i 产生纵向倒溜临界状态时道产生纵向倒溜临界状态时道路纵坡度路纵坡度 其中对点其中对点O1取矩，可得：取矩，可得：因因hg*tg较小，可略去不计，且较小，可略去不计，且 GGLlk1当坡道倾角当坡道倾角（即道路纵坡（即道路纵坡ii）时，）时，汽车可能产生纵向倒溜。汽车可能产生纵向倒溜。i的大小主要取的大小主要取决于驱动轮荷载决于驱动轮荷载Gk与汽车总重力与汽车总重力G的比值的比值以及附着系数以及附着系数值值。5.3.1

37、.2 纵向稳定性的保证纵向稳定性的保证 分析式上面两式，一般分析式上面两式，一般l/hg接近接近1，而，而 远小于远小于1，所以，所以汽车在坡道上行驶时，纵向倒溜现象发生纵向倾覆之前。为保证汽车行驶的纵向稳汽车在坡道上行驶时，纵向倒溜现象发生纵向倾覆之前。为保证汽车行驶的纵向稳定性，纵坡设计应满足不产生纵向倒溜为条件。则汽车行驶时纵向稳定性的条件为定性，纵坡设计应满足不产生纵向倒溜为条件。则汽车行驶时纵向稳定性的条件为：ghltgi200GGk/gkhlGG2 即即i V（km/h）积分后可得2542221VVS上式中：上式中：S 制动距离制动距离 （m）V1 制动初速度制动初速度 （km/h

38、）V2 制动终速度制动终速度 （km/h）当制动到汽车停止时当制动到汽车停止时V2=0 VS25421汽车在运输工作中需要消耗燃料、轮胎及各种配件材料等，其中燃料的消耗量汽车在运输工作中需要消耗燃料、轮胎及各种配件材料等，其中燃料的消耗量所占比重最大，而汽车燃料是国家重要的能源物质。因此减少燃料消耗量，对所占比重最大，而汽车燃料是国家重要的能源物质。因此减少燃料消耗量，对降低运输成本，提高汽车的行车经济性很有意义降低运输成本，提高汽车的行车经济性很有意义 汽车行驶的燃料消耗主要与发动机有关，除此外，还要受到道路的状况、交通汽车行驶的燃料消耗主要与发动机有关，除此外，还要受到道路的状况、交通情况

39、、驾驶技术及环境等方面的影响。情况、驾驶技术及环境等方面的影响。通常用下述指标作为评价燃料经济性的评价指标通常用下述指标作为评价燃料经济性的评价指标:1、每、每100km行程燃料消耗行程燃料消耗kg数数Qs Qs=100Qt/V（kg/100km）2、每、每tkm燃料消耗燃料消耗kg数数QsG QsG=Qs/100Gi=Qt/V Gi（km/kg）2、每每kg燃料所行驶的里程燃料所行驶的里程LL=1/Qs=V/Qt100（km/kg）道路工程是一种投资较大的基础设施工程。为了保证勘测设计的科学性、合理性与道路工程是一种投资较大的基础设施工程。为了保证勘测设计的科学性、合理性与可行性，道路勘测设

40、计过程通常按照可行性，道路勘测设计过程通常按照由粗到细由粗到细的顺序，分阶段地进行。不同的阶段的顺序，分阶段地进行。不同的阶段有不同的工作深度。道路工程项目有不同的工作深度。道路工程项目一般采用两阶段设计一般采用两阶段设计，即初步设计和施工图设计，即初步设计和施工图设计，与之相对应的设计前勘测工作分别为初测和定测。对于技术简单、方案明确的小型与之相对应的设计前勘测工作分别为初测和定测。对于技术简单、方案明确的小型建设项目，也可采用一阶段设计（勘测为一次性定测）。对于技术上复杂而又缺乏建设项目，也可采用一阶段设计（勘测为一次性定测）。对于技术上复杂而又缺乏经验的项目，经验的项目，必要时采用三阶段

41、设计必要时采用三阶段设计，即初步设计、技术设计和施工图设计，即初步设计、技术设计和施工图设计 初步设计应根据批准的设计任务书（或测设合同）和初测资料编制。初步设计应根据批准的设计任务书（或测设合同）和初测资料编制。-一阶段施工图设计应根据批准的设计任务书（或测设合同）和一次定测资一阶段施工图设计应根据批准的设计任务书（或测设合同）和一次定测资料编制。料编制。-两阶段设计时，施工图设计应依据批准的初步设计和定测资料编制。两阶段设计时，施工图设计应依据批准的初步设计和定测资料编制。-三阶段设计时，技术设计应根据批准的初步设计和补充测量资料编制；施三阶段设计时，技术设计应根据批准的初步设计和补充测量

42、资料编制；施工图设计应根据批准的初步设计、技术设计和定测（或补充定测）资料编制工图设计应根据批准的初步设计、技术设计和定测（或补充定测）资料编制 5.7.1设计车辆设计车辆 现代道路设计的现代道路设计的主要服务对象是汽车主要服务对象是汽车。汽车的物理特性及其尺寸大小对于道路几。汽车的物理特性及其尺寸大小对于道路几何设计有着决定意义，因此确定有代表性的车辆作为设计依据是非常必要的何设计有着决定意义，因此确定有代表性的车辆作为设计依据是非常必要的所谓设计车辆是指道路几何设计所依据的车辆所谓设计车辆是指道路几何设计所依据的车辆 汽车的种类很多，但作为道路几何设计依据的汽车汽车的种类很多，但作为道路几

43、何设计依据的汽车:公公 路路 :“小客车、载重车、鞍式列车小客车、载重车、鞍式列车”三类；三类；城市道路城市道路 :“小型汽车、普通汽车、铰接车小型汽车、普通汽车、铰接车”三类。三类。各类汽车外廓尺寸详见后页的表格各类汽车外廓尺寸详见后页的表格由于公路和城市道路在遴选设计车辆方面考虑的因素有所不同，导致设计车辆的外由于公路和城市道路在遴选设计车辆方面考虑的因素有所不同，导致设计车辆的外廓尺寸不尽一致，但都列入了相应的设计规范，均为道路几何设计的依据廓尺寸不尽一致，但都列入了相应的设计规范，均为道路几何设计的依据 5.7.1设计车辆设计车辆 车辆类型车辆类型总长总长总宽总宽总高总高前悬前悬轴距轴

44、距后悬后悬小客车小客车6 61.81.82 20.80.83.83.81.41.4载重车载重车12122.52.54 414.514.56.56.54 4鞍式列车鞍式列车16162.52.54 41.21.24+8.84+8.82 2车辆类型车辆类型总长总长总宽总宽总高总高前悬前悬轴距轴距后悬后悬小型汽车小型汽车5 51.81.81.61.61.01.02.72.71.31.3普通汽车普通汽车12122.52.54.04.01.51.56.56.54.04.0铰接车铰接车18182.52.54.04.01.71.75.85.8及及6.76.73.83.8表表53 公路设计车辆外廓尺寸（公路设计

45、车辆外廓尺寸（m）表表54 城市道路设计车辆外廓尺寸（城市道路设计车辆外廓尺寸（m）注：表中前悬指车体前缘到前车轴中心的距离注：表中前悬指车体前缘到前车轴中心的距离后悬指后轴中心到车体后缘的距离后悬指后轴中心到车体后缘的距离 JTG B01-2003CJJ 3790规范规范 5.7.2 设计车速设计车速 表表55 各级公路设计车速（各级公路设计车速（km/h）设计车速是指道路几何设计依据的车速，即在气候正常、交通密度小、汽车运行设计车速是指道路几何设计依据的车速，即在气候正常、交通密度小、汽车运行只受道路本身条件（几何线形、路面条件、附属设施等）影响时，一般驾驶员能只受道路本身条件（几何线形、

46、路面条件、附属设施等）影响时，一般驾驶员能保持安全而舒适地行驶的最大行车速度，也称保持安全而舒适地行驶的最大行车速度，也称计算行车速度计算行车速度 公路等级公路等级高速公路高速公路一级一级二级二级三级三级四级四级设计车速设计车速120120100100808060601001006060808040406060303040402020道路道路类别类别快速快速路路主干路主干路次干路次干路支路支路道路道路级别级别设计设计车速车速8080、60606060、50505050、40404040、30305050、40404040、30303030、20204040、30303030、20202020表

47、表56 城市道路设计车速（城市道路设计车速（km/h）5.7.2 设计车速设计车速 CJJ 3790规范规范 JTG B01-20035.7.3 设计交通量设计交通量 设计交通量设计交通量：指道路设计年限内预测的能够达到的设计采用最大交通量：指道路设计年限内预测的能够达到的设计采用最大交通量 在统计或估算交通量时，必然会遇到不同车辆间的换算（或折算）问题。在统计或估算交通量时，必然会遇到不同车辆间的换算（或折算）问题。也就是说，道路交通量的统计或估算，最后都会落脚到某一种单一的也就是说，道路交通量的统计或估算，最后都会落脚到某一种单一的“标准车型标准车型”，所涉及到的车辆都以某一个相对合理的，

48、所涉及到的车辆都以某一个相对合理的“折算系数折算系数”折折算成标准车辆算成标准车辆。车辆换算的问题较复杂，涉及到的因素很多，要真实和。车辆换算的问题较复杂，涉及到的因素很多，要真实和确切地反映各种车辆之间的换算关系还有待研究。确切地反映各种车辆之间的换算关系还有待研究。目前应用情况，车辆换算的方法主要有两种：目前应用情况，车辆换算的方法主要有两种：一、一、以具有代表性的平均车头时距之比作为换算依据；以具有代表性的平均车头时距之比作为换算依据；二、二、根据车辆占道面积（静态面积或动态面积）之比作为换算依据。根据车辆占道面积（静态面积或动态面积）之比作为换算依据。公路、公路、城市道路城市道路采用的

49、车辆换算系数参见后面的表采用的车辆换算系数参见后面的表5.7.3 设计交通量设计交通量 CJJ 3790规范规范 城市道路城市道路 JTG B01-2003公路公路思考题思考题1、汽车的牵引力与行驶速度有什么关系？汽车的牵引力与行驶速度有什么关系？2、汽车在道路上正常行驶的充要条件是什么？汽车在道路上正常行驶的充要条件是什么？3、汽车动力因数公式汽车动力因数公式 中各符号的含义及计算单位是什么？中各符号的含义及计算单位是什么？怎样利用动力特性图分析汽车的行驶速度？怎样利用动力特性图分析汽车的行驶速度？4、怎样使用汽车的加减速行程图？怎样使用汽车的加减速行程图？5、汽车行驶的稳定性对道路的线形设

50、计可能提出哪些要求？汽车行驶的稳定性对道路的线形设计可能提出哪些要求？6、道路勘测设计为什么要划分阶段？道路勘测设计为什么要划分阶段？“技术设计技术设计”一般在什么情况下采用？一般在什么情况下采用？7、谈谈你对合理地进行交通量换算（或折算）的观点谈谈你对合理地进行交通量换算（或折算）的观点 agifD)/(假设某道路弯道的最大横向力系数控制为假设某道路弯道的最大横向力系数控制为0.10，则：，则：（1）当当R=500m,ih=0.05时时,允许最大的车速为多少？允许最大的车速为多少？（2）当当v=80km/h,ih=-0.02（反超高）时（反超高）时,平曲线半径至少多大？平曲线半径至少多大？有