风景区道路最大纵坡的合理取值探讨

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1、风景区道路最大纵坡的合理取值探讨122陈建新，吴志欢，陈飞（1.苏州市高速公路建设指挥部，江苏苏州215000；2.东南大学交通学院，江苏南京210096）摘要：现行公路路线设计规范是针对一般公路编制的，其中一些指标并不适用于风景区道路设计。本文阐述了分析风景区道路最大纵坡取值的方法，并运用汽车动力学知识计算出以大客车为代表车型的景区道路最大纵坡的合理取值。文章得出的结论在一定程度上增加了风景区道路纵断面设计的灵活性。关键词：风景区道路；最大纵坡；汽车行驶动力学中图分类号：U416文献标识码：B合理地选择风

2、景区道路纵坡设计标准，不仅有助于加快风景区道路的建设、节约资金、合理使用土地资源，而且可以使线形更好的与环境相协调，减少对自然景观的破坏。目前，大多数风景区道路尤其是景区内部道路都对车辆类型进行限制，风景区道路的交通特性和一般公路相比已有很大不同。此外，我国现行《标准》中关于纵坡控制指标的规定依据是上世纪90年代初的研究成果，近年来汽车的动力性能已经有了很大的提高。因此，有必要对风景区道路最大纵坡的合理取值进行探讨。分析风景区道路最大纵坡的合理取值之前，首先对风景区道路进行分类，再根据其道路类型，确定代表车

3、型，并运用汽车行驶动力学分析其爬坡性能，最后得到合理的最大纵坡取值，如图1所示。由于现有路线规范关于公路于最大纵坡的规定是以载重8t的货车为代表车型分析得到的，因此，下面主要以海格公交车（KLQ6108G）为代表车型分析大客车的爬坡性能，并计算出以大客车为代表车型的景区道路的最大纵坡合理取值。2车辆行驶的条件分析为使汽车运动，汽车的牵引力必须与汽车运动时所遇到的各项阻力之和平衡，将汽车牵引力记为Ft，行驶阻力记为Fz，则汽车行驶牵引力平衡方程如下1分析方法现有的公路路线设计规范中关于公路最大纵坡规定是基于载

4、重8t的货车的爬坡性能分析得到的，主要针对的高速公路以及一般等级公路。Ft=Fz=Rf+Rw+Ri+Rj（1）式中，Rw为空气阻力，Rw=KAv2/13；Rf为滚动阻力，Rf=Gacosαgf；Ri为坡度阻力，Ri=Gatanα=Gagi；Rj为汽车惯性阻力，Rj=δGadv/gdt。其中K为空气阻力系数，kg/m3；v为车速，km/h；A为车迎风面面积，m2；Ga为汽车总重，N；f为滚动阻力系数；i为坡度；δ为汽车回转质量转换系数。当车辆上坡行驶时，汽车驱动轮与路面必须有足够的附着力，如果附着力小于车辆的

5、下滑力（车辆的重力沿路面向下方向的分力），车轮就会打滑，车辆回向下倒溜。若要保证车辆不倒溜，必须满足条件图1最大纵坡分析方法风景区道路作为旅游道路，由于其道路功能的不同，交通特性也有别于一般公路。目前国内外大多数风景区道路都已经对驶入的车辆类型进行限制，载重货车和农用车等车辆是禁止驶入的，这一方面是为了减轻风景区道路的负荷，方便旅游车辆的运行，同时也避免了空气、噪音污染。但是，有些风景区的道路并没有实行车辆类型限制，有些等级道路穿过风景区，在承载旅游交通量的同时还肩负着一般公路的任务。因此，本文在i=tan

6、α≤φG2G式中，Gw为发汽车后轴轴重，N。（2）对于载重汽车一般Gw/G=0.66~0.76，对于小汽车，G2/G＝0.5～0.65。对于沥青混凝土路面或者水泥混凝土路作者简介：陈建新（1966-），男，研究方向为道路工程。2010年06期(总第66期)67道路工程面而沿，除非路面处于冰滑状况，路面摩阻系数一般大于0.2。所以汽车上坡时不产生倒溜的条件一般是i≤0.10～0.13。3车辆的动力特性3.1车辆的动力因数为了表征汽车在海平面高程、满载情况下，单位载重量克服道路阻力和惯性阻力的性能，引入动力因数

7、的概念。这样，不论汽车的总重量和构造有何不同，只要动力因数相同，便可爬升同样坡度和产生同样的加速度在不同海拔和载重情况下，动力因数应乘以海拔和荷载修正系数λ，即2（8）λD=Pv+Qv+W不同海拔高度H对应的海拔修正系数如表1所示。表1满载时H和λ的关系（3）牵引力可以用下式计算（4）3.2车辆的动力特性图D与车速v的关系可以用曲线表示，称为动力特性图。利用动力特性图可以方便的查出各排挡下不同车速对应的动力因数值。图2是根据表2中的东风EQ140和海格公交KLQ6108G的技术参数绘出的东风EQ140和夏利

8、TJ7100的汽车发动机的动力特性图（H=0，λ=1）。从图2中可以看出，大客车的动力性能和货车相比有很大的提高。式中，Me为发动机曲轴扭矩，N·m；i0为汽车的主传动比；ik为汽车各排挡传动比；r为车轮工作半径，即计入轮胎弹性变形后的车轮半径，m；η为机械效率。在工程应用中，曲轴扭矩可近似用下式计算：发动机转速ne与车速v的关系如式（5）（6）式中，Me,max为发动机最大扭矩，N·m；Mn为最大功率所对应的扭