基于性能的公路幾何設(shè)計

1、<p>　　基于性能的公路幾何設(shè)計</p><p>　　摘要：公路線形設(shè)計要做到以人為本，不僅要保證行車的安全性、迅速性、經(jīng)濟(jì)性，還要適應(yīng)人體生理與心理的要求，滿足行車舒適性的需求。本文從駕駛員、路面特性、路線特征和道路環(huán)境四個方面，考慮公路的線形設(shè)計，從而確保行車的舒適性。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：舒適性；公路線形設(shè)計 </p><p>　　中圖分

2、類號： U212.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： </p><p><b>　　0引言 </b></p><p>　　隨著公路和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，公路等級和汽車的行駛速度都在不斷地提高，對公路線形的設(shè)計提出了更高的要求，不僅要滿足安全、快速行駛的要求，對公路舒適性的要求也越來越受到重視。 </p><p>　　公路線形設(shè)計的好壞不僅決定著建

3、設(shè)階段的工程造價，還決定著運營階段的使用質(zhì)量。因此，公路線形設(shè)計應(yīng)綜合考慮汽車行駛的安全性、舒適性，司乘人員的視覺、心理狀態(tài)影響，以及與周圍環(huán)境的和諧。正確運用技術(shù)指標(biāo)使公路線形平、縱、橫三方面協(xié)調(diào)，確保行駛安全、舒適，以提高公路線形設(shè)計質(zhì)量和建設(shè)水平。 </p><p>　　行車舒適性的影響因素 </p><p>　　一個連續(xù)、安全的線形設(shè)計不僅要滿足汽車的運動學(xué)和動力學(xué)特性，更應(yīng)該滿足

4、駕駛員的視覺、心理的要求。駕駛員的駕駛決策行為會受道路幾何特征信息的影響，因此適宜的道路線形將有助于降低駕駛員的操縱負(fù)荷，提高行車的舒適性。 </p><p>　　行車舒適性的影響因素包括很多方面，主要有以下幾個方面： </p><p>　?。?） 駕駛員因素：包括駕駛員的心理、生理和視覺等方面。 </p><p>　?。?） 路面特性即路面平整度。 </p&

5、gt;<p>　　（3） 道路線形特征。 </p><p>　　（4） 道路環(huán)境。 </p><p><b>　　2.駕駛員因素 </b></p><p>　　駕駛員在駕駛過程中，其反應(yīng)快慢、生理和心理特性都對行車的舒適性有或多或少的影響。在參考文獻(xiàn)[1]～[3]中就是考慮了駕駛員生理心理反應(yīng)的線形研究，說明駕駛員因素是影響舒適性

6、的重要因素。 </p><p>　　駕駛員是影響交通安全與效率的關(guān)鍵要素,主要通過視覺特性、反應(yīng)特性與選擇特性來表現(xiàn),后兩種可歸納為操縱特性。 </p><p><b>　　2.1視覺特性 </b></p><p>　　駕駛員通過視覺對公路線形的判斷來確定其操作行為，其獲得的行駛空間的視覺形狀直接影響駕駛員的駕駛行為和行駛速度。設(shè)計者必須充分考

7、慮駕駛員的動視覺特點，設(shè)計出在視覺上保持連續(xù)和流暢的公路線形，給駕駛員提供一個寬松和愉悅的駕駛環(huán)境。 </p><p><b>　　2.2操縱特性 </b></p><p>　　駕駛員駕車行駛的過程是一個信息處理與操縱控制的過程,并以汽車狀態(tài)和環(huán)境狀態(tài)信息作為駕車行為的基本依據(jù)。駕駛員的操縱有以下特點: </p><p>　　(1)駕駛反應(yīng)過程

8、的循環(huán)性。反應(yīng)特性包括感知—識別—判斷—反應(yīng),在駕駛過程中不斷地重復(fù),具有單調(diào)性,會使駕駛員的操縱僵化和機(jī)械化。 </p><p>　　(2)駕駛過程的緊張性。 </p><p>　　(3)對路況預(yù)測的依賴性。當(dāng)駕駛員預(yù)測的情況與實際情況一致時就能輕松自然地操縱,其操縱強(qiáng)度低。反之,操縱強(qiáng)度就會迅速增加。 </p><p>　　(4)駕駛員注意的區(qū)域性。當(dāng)前方道路及

9、其環(huán)境情況位于駕駛員的預(yù)瞄區(qū)域時,才能輕松地獲得所需的信息,其操縱強(qiáng)度也比較低。反之,其操縱強(qiáng)度會相應(yīng)地增加。 </p><p><b>　　3.路面特性 </b></p><p>　　路面平整度是評定路面質(zhì)量的主要技術(shù)指標(biāo)之一,關(guān)系到行車的安全、舒適以及路面所受沖擊力的大小和使用壽命。不平整的路面會增大行車阻力,使車輛產(chǎn)生附加的振動作用，造成行車顛簸,影響行車的速度

10、和安全及駕駛的平穩(wěn)和乘客的舒適；同時還會對路面施加沖擊力,從而加劇路面和汽車機(jī)件的損壞和輪胎的磨損,并增大油料消耗；還會積滯雨水,加速路面的水損壞。 </p><p><b>　　4.道路線形特征 </b></p><p><b>　　4.1平面線形 </b></p><p>　　道路平面線形是由直線、圓曲線及緩和曲線構(gòu)成

11、，這些要素對汽車行駛舒適性都有直接的影響。 </p><p>　　在公路設(shè)計中,直線段不能過長也不能過短。過長的直線會使駕駛員感到疲倦，易造成駕駛員超速行駛，不利于安全駕駛；而過短的直線會妨礙線形的連續(xù)和圓滑，使駕駛員產(chǎn)生線形變化很突然的感覺，影響行車的舒適性。 </p><p>　　行駛在圓曲線上的汽車，由于離心力作用，其穩(wěn)定性和舒適性也相應(yīng)受到影響；而離心力的大小與半徑密切相關(guān)，半徑愈

12、小愈不利，所以基于舒適性的考慮，在選擇平曲線半徑時應(yīng)盡可能采用較大值。 </p><p>　　適當(dāng)?shù)木徍颓€，不僅給駕駛員提供了一個自然而且易于跟蹤的路線，而且給合理布置超高緩和段提供了方便，有利于提高駕駛員的舒適性。 </p><p><b>　　4.2縱斷面線形 </b></p><p><b>　　（1）坡度和坡長 </b

13、></p><p>　　縱坡越陡，坡長越長，對汽車的影響也就越大。 </p><p>　　汽車沿陡坡行駛時，因克服阻力需增大牽引力，車速降低；若陡坡過長，將引起水箱“開鍋”、氣阻等情況，嚴(yán)重時使發(fā)動機(jī)熄火；若沿下坡行駛，因制動次數(shù)增多，制動器易發(fā)熱而失效，容易引發(fā)交通事故。 </p><p>　　若坡長過短，會增加變坡點；縱向起伏變化頻繁，使車輛產(chǎn)生增重與失重

14、的頻繁變化，對駕駛員身體不利，車速愈高程度愈明顯。 </p><p>　?。?）豎曲線半徑和長度 </p><p>　　若豎曲線長度過短，汽車在瞬間通過，乘客就會有忽悠而過的不舒適感，容易使司機(jī)產(chǎn)生急促變坡的感覺。而且，從直坡道進(jìn)入豎曲線和從豎曲線進(jìn)入直坡道，短時間內(nèi)就要經(jīng)歷兩次加速度的突變，不利于行駛的舒適性。 </p><p><b>　　4.3平縱組

15、合 </b></p><p>　　在道路設(shè)計中應(yīng)該重點避免以下不利組合：一是避免平、豎曲線的大小不均衡；二是避免在凸形豎曲線的頂部或凹形豎曲線的底部插入小半徑的平曲線，前者沒有視線誘導(dǎo),后者使駕駛員產(chǎn)生坡度錯覺；三是避免在駕駛員的視域內(nèi)出現(xiàn)反復(fù)變化的線形；另外，要選擇適當(dāng)?shù)暮铣善露龋柜{駛員不至于感到很大的離心力的作用，以致影響行車的舒適性。 </p><p><b>

16、;　　4.4橫斷面 </b></p><p>　　公路橫斷面組成要素較多，主要包括行車道、路肩、中間帶、超高和加寬等。 </p><p>　　一般來說，路面較寬時，更有利于行車安全舒適。路肩的結(jié)構(gòu)和寬度對行車的安全舒適也及其重要。當(dāng)路肩較寬時，可以減小駕駛員的心理緊張程度，給駕駛員較大的操作空間，提供了一個更加寬松、舒適的駕駛環(huán)境。但研究也表明路肩寬度的過分增加并不會明顯的減少

17、交通事故率。 </p><p><b>　　5.道路環(huán)境 </b></p><p>　　道路兩側(cè)的綠化，可以豐富道路沿途景觀，增進(jìn)道路和沿途景觀的協(xié)調(diào)，提高行車的舒適性；改善了行車條件和沿線環(huán)境，引導(dǎo)視線、遮光，確保交通安全。適當(dāng)規(guī)劃道路植被綠化，可以降低道路灰暗的硬質(zhì)設(shè)施所造成的不協(xié)調(diào)性。對于路旁的樹木，應(yīng)考慮其密度，留有適當(dāng)?shù)奶魍臻g，以減少駕駛員的壓迫感，并給駕

18、駛員和乘客提供瀏覽沿途風(fēng)光的視覺空間。 </p><p><b>　　6.結(jié)語 </b></p><p>　　公路線形設(shè)計是以滿足汽車的行駛要求為前提的，必須符合汽車的行駛特性。在保證汽車行駛力學(xué)的基礎(chǔ)上，注重平、縱、橫組合的立體線形設(shè)計，從而滿足行駛的安全性和舒適性。關(guān)于駕駛員心理和生理因素與線形之間的關(guān)系，還需要進(jìn)一步深入的研究。 </p><

19、p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　【1】鄭柯．基于駕駛員心理生理反應(yīng)的高速公路線形研究．北京工業(yè)大學(xué)．2003 </p><p>　　【2】王書靈．基于駕駛員心生理反應(yīng)的山區(qū)雙車道公路極限坡度坡長研究．北京工業(yè)大學(xué)．2005 </p><p>　　【3】郝曉彬，趙永生，張利．道路線形與景觀協(xié)調(diào)性分析．遼寧省交通高等專