四车道公路机动车车道宽度的优化设计

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1、’呼坪^f荨J—f四车道公路机动车车道宽度的优化设计徐辅仁顾佩芝———～．—一一、前言按照常规设计方法，这里也规定公路曲随着公路交通事业的蓬勃发展，近十年线段中心线与第2及第3车道的公共分界线重来，有不少新建和扩建的公路已采用四车道台(图2)。形式。然而，在现有的资料及文献中很少见三、虚构的最大车辆模型的建立到有关四车道公路机动车车道宽度优化设计(1)车辆回转覆盖区及回转中心的成熟计算公式。作者经过系统的分析及研这里将机动车辆总体(包括反光镜等附究，提出一组四车道公路机动车车行道宽度着伸出物)在公

2、路路面上的投影称作车体总优化设计的计算机框图。根据总体设计提供体投影。本文将车辆回转行驶时车体总体投的公路各曲线段中心线的曲率半径及允许通影所覆盖过或扫过的区域定义为车辆回转覆行的最大车辆的主要特性参数等，公路工程盖区。由汽车理论及阿卡曼转向几何学可近设计技术人员很容易利用该组计算机框图顺似认为，车辆两偏转前轮轴线延长线与中后利地完成四车道公路机动车车道宽度的优化桥中线延长线交点即是车辆低速转向时的回没计工作。下面扼要介绍四车道公路机动车转中心(如图3中w及图4中w点)。丰道宽度优化设计公式推导的

3、过程及其计算(2)最大带挂车车辆的回转覆盖区机框图建立的机理。从必须通过公路的车辆型谱中选出总尺二，研究准备度最大的带挂隼车辆(如图3所示车辆)。设(1)关于四车道公路曲线段序号的规该车辆宽度(不包括附着伸出物)为b，反光定镜占有宽度为△，牵引车最前端外侧顶角点本文规定四车道公路(下简称公路)曲T至牵引车中后桥中线的距离为f，牵引铰中线段的序号K自公路起点计算(图1)。已知心K至挂车两轮轴中线NN的距离为1，K至回公路垒长共有U个曲线段，则从公路起点出转中心w距离为tl，1'41',／线处挂车隼体

4、最靠近发首先遇到的曲线段为第1曲线段，到达终w的点为S。令转向行驶时车辆S及T点处的点前的曲线段为第u曲线段。回转半径，即最大带挂车车辆回转覆盖区内(2)关于公路曲线段中各机动车车道的边界及外边界的曲率半径分别为Rs及RT。对序号照图3可列出：本文规定公路曲线段中各机动车车遭(下简称车道)序号皆自曲线段的最内环边RB=v／一{．缘起算。因此，公路曲线段最内环及最外环的车道序号分别为i=1及i：4(图1及图2)RT．-一、／Ⅲ(u+b+△)。+f．⋯⋯”(‘2)(3)公路曲线段中心线及其曲率半径已知

5、总体设计提供垒公路所有曲线段中由于△与(u+)相比极小，可忽略不心线曲率半径。设pk为第k个曲线殷中心线的曲率半径(图1)。计。因此变换(1)肢(2)式可得·l·n。=√(√b＼一】z_2，‘2⋯⋯f3)=√Rs+ibn。+导r+z⋯⋯(4)1陶2围3设B为最大带挂车车辆回转覆盖区宽度，图4则B=RT—R8⋯⋯(5)度最大的无挂车车辆(如图4所示车辆)。设利用(8)、(4)及(5)式可将B该车辆宽度(不包括附着伸出物)为b，反写成下列两种函数形式光镜占有宽度为△，车辆最前端外古II顶角点T至中后桥

6、c线之距离为f，中后桥中线处B(：√f√c车体最靠近酬转中,bW的点为s。令转向—Rg行驶时，车辆S及T点处的回转半径，即⋯⋯(6)BfRT)=R'r一最大无挂车车辆回转覆盖区内边界及外边界的曲率半径分别为R8及RT。对照图4可列出√(√R,rZ_fz_b)+导⋯，RT=(Ru十b+△)‘+f(8)最大无挂车车辆回转覆盖区⋯⋯(8)从必须通过公路的车辆型谱中选出总足△与(Rs+b)相比极小，可忽略不计．·2·因此利用(8)式可列出RB=矗Ⅲ_=T一b⋯⋯(9)√(~／RTuZ-)+RT：(R8+b

7、)+f⋯⋯(10)⋯⋯(16)利用(14)与(15)式以及(14)与(16)设B为最大无挂车车辆回转覆盖区宽式进行计算可将模型车回转覆盖区宽度随内度，则边界(或外边界)曲率半径变化规律描绘成B=R,r一Rs⋯⋯(11)图5一I及图5—2虚线所示形式。图5-1及5由(9)、(10)及(11)三式可将B写—2曲线所示规律清晰而直观地表明：模型成下列两种函数形式车、最大带挂车车辆及最大无挂车车辆三者B(Rs)：(Rs+b)+f回转覆盖区内边界(或外边界)重台时模型一RB⋯⋯(12)车回转覆盖区宽度Bu始

8、终大于且十分接近B(RT)=RT一RT。一f+b于，或等于B及B中的大者。⋯⋯(13)正因为模型车具有上述特性，所以有足(4)最大车辆回转覆盖区宽度随内边够理由让它充当所有必须通过公路的最大车界(或外边界)曲率半径变化的两种典型形辆的集中代表。式四、确保模型车在公路任一曲线段的任利用(6)和(12)两函数式以及(7一车道上行驶时具有同等安全裕度的设计准和(I3)两函数式，对国内外常用最大带挂则车车辆及最大无挂车车辆进行一系列计算，设模型车在公路第K曲线段第i车道上行可将最大车辆回转