道路勘测设计-纵断面设计

• （2）汽车的牵引力
①开动发动机，合上离合器 与路把面驱摩动擦轮力扭F抗矩衡M；k 按T称理为论牵力引学力化，为与一车对轮力前偶进T与方T向a ，一T致a ，，取R也正增值大。，当直增至大TM和k时R平，衡T也时增，大汽，车汽又车等加速速行，驶但。加速后
②脱开离合器 的力脱R可开以离使合汽器车时减，速汽（车R滑<0行），，M加k速=0（，RT>=00），，使等汽速车（前进 R=0）。
（三）汽车运动方程及行使条件
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。当驱动力与各种行驶阻力之代数和相等的时侯 ，称为驱动平衡。驱动平衡方程式（也称汽车的运动方程 式）为：
T=R= Rw + RR + RI
驱动力T为节流阀全开的情况。如果节流阀部 分开启时，要对驱动力T进行修正。修正系数用U 表示，称之为负荷率，一般负荷率U=80~90%。
道路勘测设计
纵断面设计
内容提要 纵断面设计
1、纵断面的概念和线形组成要素 。 2、最大纵坡和最小纵坡；坡长限制和缓和坡段；平均
纵坡和合成坡度 。 3、竖曲线 4、平、纵线形组合设计要点 。 5、纵断面设计方法、步骤及设计成果 。
第一节 概 述
一、一般概况
1、路线纵断面定义：沿中线竖直剖切再行展开的断面。它 是一条有起伏的空间线，包括两条线。
③制动 M与kR=的制0，大动小M相制.当产于生在负驱牵动引轮力上，加汽一车个是制否动前扭进矩决M定制于。负在牵制引动力时
④牵引力T与扭矩Mk之间的函数关系式
T
Mk r
MT
r
0.377 n V
MT
(N)
⑤牵引力T与功率P之间的函数关系式
n
P
T
=
0.377 V
MηT
= 3600 V
ηT
（二）汽车行驶阻力
• 汽车行驶阻力：空气阻力、滚动阻力、坡度阻力和惯性阻力。 • （1）空气阻力Rw(N)：汽车在行驶中，由于迎面空气质点的压力，车后
的真空吸力及空气质点与车身表面的摩擦力阻碍汽车前进，总称为空气阻力 。由空气动力学知，Rw = KρAvn /2，取空气密度ρ=1.2258（Ns2/m4），n=2， 将v(m/s)化为V(km/h)，则：
汽车的行驶状态有以下三种情况： • 加速行驶 • 等速行驶 • 减速行驶 • 在动力特性图上，等速行驶的速度称为平衡速度
。 • 每一排档都存在各自的最大动力因数，与之对应
的速度称作临界速度。
（六）理想的最大纵坡和 不限长度的最大纵坡
1. 理想的最大纵坡
（1）定义 指设计车型即载重汽车在油门全开的情况下，持
T Rw RR RI
D T Rw G
D T Rw ( f i) a
G
g
动力因素修正公式：
D ( f i) a
g
i D f
• 对不同类型汽车不考虑道路条件而事先通过计算绘出其动 力特性图，即D=f(V)的关系图。
（五）汽车的行驶状态
a g (D )
f i
（一）汽车行驶驱动力
插图 1.发动机；2.离合器；3.变速器 ；4.万向节头传动轴；5.主传动 器；6.驱动轮
驱动轮上的扭矩Mk用一对力偶P和F代 替，F作用在轮缘上与路面水平反力Pa抗 衡，P(T)作用在轮轴上推动汽车前进， 称为驱动力（或称牵引力），与汽车行
驶阻力Z®抗衡。
• （1）发动机功率P与扭矩M
U MT KAV 2 G( f i) G a
r 21.15
g
汽车行驶条件
必要条件（即驱动条件），即： T≥R
充分条件是驱动力小于或等于轮胎于路面之间 的附着力，即：
T≤φ·Gk
• （四）汽车的动力因数
• 动力因数D：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。
•
汽车行驶牵引力来源：汽油与空气在发动机汽缸
燃烧产生膨胀气体，输出有效功率N(kw)；通过活塞
将热能转化为机械能，驱使曲轴（每分钟n转r/min）
产生扭矩M(N· m)；再通过变速器、万向节头传动轴
、主传动器、差速器和后半轴等，将M传递到驱动轮
产生Mk。
P=Mn/9549 M=9549P/n
n与P在一定油门开度下，都存在一定关系。当 油门全开时， n与P通常用曲线图表示P=P（ n ），称 为发动机外特性曲线（也称为功率曲线）。根据外特 性曲线可确定其相应的扭矩曲线M=M（ n ）。
二、三、四级公路采用路基边缘标高,在设置超高、加宽地 段为设超高、加宽前该处边缘标高。
2.改建公路的路基设计标高：
一般按新建公路的规定办理，也可视具体情况而采用行车 道中线处的标高。
第二节 汽车的动力特性与纵坡
一、汽车的动力因数和最大纵坡
(一)汽车的驱动力 (二)汽车的行驶阻力 （三）汽车的行驶条件 （四）汽车的动力因数 （五）汽车的行驶状态 （六）理想最大纵坡和不限长度最大纵坡 （七）最大纵坡
直坡段
坡度＝两变坡高差/平距 坡长：水平距离
上坡为正 下坡为负 平坡为0
纵断面设计线
i
h L
(%)
竖曲线段
凸型竖曲线 凹型竖曲线
半径R 长度L（水平距离） 竖距h
路线纵断面线Байду номын сангаас布置包括路基设计标高、纵坡、变 坡点。
其中路基设计标高，《规范》规定如下：
1.新建公路的路基设计标高：
高速公路和一级公路采用中央分隔带的外侧边缘标高；
续以理想速度V1等速行驶所能克服的坡度。
2、地面线：根据中线上各桩点的 高程而点绘的一条不规则的折线， 反映了沿着中线地面地形的起伏变 化情况。 3、设计线：经过技术上、经济上 以及美学上等多方面比较后设计 人员定出一条具有规则形状的几 何线，反映了道路路线的起伏变 化情况。它由直线和曲线组成。
二、设计线
路直线的坡度和长度影响着汽车的行驶速度和运输的经济 以及行车的安全，它们的一些临界值的确定和必要的限制， 是以通行的汽车类型及行驶性能来决定的。
Rw = K·A·V2/21.15
面类（型2）及道纵路坡阻度力而R产R (生N)的：阻是力由，弹主性要轮包胎括变滚形动和阻道力路和的坡不度同阻路 力。
RR=G·（f + i） 汽车在坡度i（倾角α）的道路上行驶时，车重G在平行于 路面方向的分力为G·sinα=G·i，上坡时它与汽车前进方向相 反，阻碍汽车行驶；而下坡时与前进方向相同，助推汽车行 驶。