文档介绍：第四章纵断面设计
第4-1节概述
通过公路中线的竖向剖面称为路线纵断面图。由于地形、地物、地质、水文等自然因素的影响以及满足经济性的要求,公路路线在纵断面上不可能从起点至终点是一条水平线,而是一条有起伏的空间线。纵断面社汁的主要任务就是根据汽车的动力性能、公路等级和性质、当地的自然地理条件以及工程经济等,来研究这条空间线形的纵坡大小及其长度。它是公路设计的重要内容之一,而且将直接影响到行车的安全和迅速、工程造价、运营费用和乘客的舒适程度。
图1-3-1为公路路线纵断面示意图。在纵断面图上,通过路中线的原地面上各桩点的高程,称为地面标高,相邻地面标高的起伏折线的连线,称为地面线。设计公路的路基边缘相邻标高的连线,称为设计线,设计线上表示路基边缘各点的标高,称为设计标高。在同一横断面上设计标高与地面标高之差,称为施工高度。当设计线在地面线以上时,路基构成填方路堤;当设计线在地面线以下时,路基构成挖方路堑。施工高度的大小直接反映了路堤的高度和路堑的深度。
公路纵断面设计线由直线和竖曲线两种线形要素所组成,它是根据汽车的动力性能、地形条件、路基临界高度以及运输与工程经济等方面的要求,通过技术、经济以及视觉效果等多方面的比较后定出来的,反映了公路路线的起伏变化情况。直线有上坡和下坡,是用高
差、水平长度及纵坡度表示的。纵坡度i表征匀坡路段坡度的大小,用高差h与水平长度l
之比量度,即i=h/l(%)。在直线的纵坡转折处为了平顺过渡,须设置一定长度的竖曲线来进行缓和。
第4-2节汽车行驶特性
一、概述
公路设计足以满足汽车行驶要求为前提的。因此,在公路线形设汁时,首先需要研究汽车在公路上的行驶特性以及对公路设计的具体要求,通过综合考虑人、车、路和环境等方面的各种因素,通过综合设计来达到汽车行驶的安全、迅速、经济、舒适和美观的要求。由于公路线形设计与汽车的行驶特性密切相关,因而汽车行驶特性是公路线形设计的理论基础。
汽车行驶持性是在分析汽车运动规律的基础上,研究汽车的主要使用性能及分析影响汽车主要使用性能的各种因素。就公路线形设计而言,主要从以下几个方面保证。

汽车行驶稳定性是指汽车在公路上安全地行驶,并在行驶中在外部因素作用下,汽车不致失去控制而产生滑移、倾覆、倒溜的性能。行驶稳定性对减轻驾驶员的劳动强度,提高乘客的安全感与舒适程度,减少装载货物的损坏等都具有重要意义。,要在研究汽车行驶稳定性的基础上,合理地设置公路的纵坡度、横坡度和平曲线以及提高车轮与路面间的摩阻力。

汽车行驶速度是确定公路几何线形的基本依据,同时也是影响工程费用和运输效率的主要因素,它对缩短行程时间,提高汽车运输周转率、节约燃料、减少轮胎磨耗都具有重要意义,因而是公路质量反映在运输经济上的主要指标。为了提高车速,充分发挥汽车行驶的动力性能,因此在路线设计中要根据《公路工程技术标准》的要求,严格控制平曲线半径,最大纵坡及其坡长,、纵面有足够的视距,并尽可能地采用大半径曲线及平缓的纵坡。

为满足行车舒适的要求,在公路路线设计时要对平曲线、,同时要正确地进行平、纵面线形组合,以及与周围环境景观的协调配合,以增进驾驶员和乘客在视觉上、心理上的舒适感。此外,路面平整、少尘,并对公路进行绿化以美化路容也很重要。
本章主要研究汽车的牵引力和行驶阻力,汽车的动力待性,行驶稳定性,以及汽车动力特性对纵坡设计的影响。
二、汽车的牵引力与行驶阻力
(一)、汽车的牵引力

汽车在公路上行驶,必须要有足够的牵引力来克服各种行驶阻力。,产生有效功率N,从而使发动机的曲轴在旋转过程中产生扭矩M。有效功率N与扭矩M之间的关系如下:
式中:N——发动机的有效功率,kw;
M——发动机曲轴的扭矩,N·m;
n——曲铀的转速,r/min。

发动机曲轴的扭矩M经过离合器、变速器、传动轴、主减速器、差速器和半轴等一系列的变速和传动,传给汽车的驱动轮,产生有效扭矩Mk,驱动汽车行驶。
如图1-1-1所示,当离合器接合时,发动机曲轴的扔矩射随着经过变速器(变速比ik)和主减速器(变速比i0)两次变速,若考虑传动系统的机械效率为ηm,则传到汽车驱动轮上的有效扭矩为:
式中:Mk——汽车驱动轮扭矩,N·m;
M——发动机曲轴扭矩,N·m;
ik——随档位而变的变速器变速比
i0——主减速器变速比;
ηm——传动系统的机械效率,一般载货汽车为