道路勘测设计第三版纵断面设计

动效率为：ηT<1.0；
传到驱动轮上的扭矩Mk为：
Mk=MγηT
驱动轮上的转速nk为：
nn nk i0ik
车速V与发动机转速关系：
V 2 r n 60 0.377 nr
1000
(km / h)
3．汽车的驱动力
大 驱 动 力 与 高 速 不 可 兼 得
（1）滚动阻力 产生功率消耗原因： ①轮胎变形时，材料内部摩擦； ②柔性路面变形，产生摩擦； ③路面不平整造成震动和撞击。
滚动阻力与汽车的总重力成正比，若坡道倾角为α时，其 值可用下式计算。
Rf＝Gfcosα
α一般较小，认为cosα≈1，则 Rf=Gf （N）
式中：Rf——滚动阻力（N）； G——车辆总重力（N）； f——滚动阻力系数， 与路面类型、轮胎结构和行驶速度等有关，如水泥沥青
v——汽车与空气的相对速度（m／s），可近似地取汽车的行驶速度。
将车速v（m／s）化为V（km／h）并化简，得
Rw
KAV2 21.15
(N)
对汽车列车的空气阻力，一般可按每节挂车的空 气阻力为其牵引车的20%折算。
V=100km/h时，一半的功率用来克服空气阻力
2．道路阻力
道路阻力：由弹性轮胎变形和道路的不同路面类型及纵坡度 而产生的阻力，主要包括滚动阻力和坡度阻力。
路面f＝0.01－0.02，土路f＝0.07－0.15。
（2）坡度阻力
汽车在倾角为α的道路上行驶：车重G产生水平分力Gsinα，上坡时阻 碍汽车行驶；下坡时助推汽车行驶。计算式：
Ri=Gsinα
因α较小，认为sinα≈tgα＝i，则
Ri=Gi （N）
式中：Ri——坡度阻力 （N）；
G——车辆总重力（N）；
本章主要内容：
纵断面的概念及组成要素 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 竖曲线要素与竖曲线最小半径
视觉分析与平、纵配合
纵断面设计方法、步骤及成果
第一节 概 述
定义：沿道路中线竖向剖面的展开图即为路线纵断面。
纵断面设计：研究路线线位高度及坡度、坡长变化情 况的过程。
任务：研究纵断面线形的几何构成及其大小与长度。
r 21.15
g
U－负荷率（节流阀部分开启），一般U＝80－90％
2．汽车的行驶条件
汽车在道路上行驶:
驱动力＝行驶阻力时，汽车就等速行驶； 驱动力 >行驶阻力时，汽车就加速行驶； 驱动力 <行驶阻力时，汽车就减速行驶，直至停车。
汽车行驶的必要条件（即驱动条件） ：
T≥R
汽车行驶的充分条件：
依据：汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理 条件以及工程经济性等。
路线纵断面图构成：
地面线：根据中桩点的高程绘的一条折线； 设计线：路线上各点路基设计高程的连线。 变坡导线：变坡点间的连线
路线纵断面图构成：
地面线：根据中桩点的高程绘的一条折线； 设计线：路线上各点路基设计高程的连线。 变坡导线：变坡点间的连线
纵断面设计内容：坡度及坡长
竖曲线
路堤
路堑
第二节 汽车的动力特性
(一).行驶力学 1.汽车的驱动力 2.汽车的行驶阻力 3.汽车的行驶条件
一、汽车的驱动力
汽车的动力来源： 汽车行驶的驱动力来自它的内燃发动机。 汽油燃烧－热能－机械能P－曲轴扭矩M－驱动轮Mk－驱动车轮
汽车传动系统：
1．发动机功率N\曲轴扭矩M 及发动机转速n的关系
功率N与产生的扭矩M的关系：
N M n 2r M n （kW )
r 60 1000 9549
M 9549 N n
T r
(N • m)
N－有效功率
M
发动机转速特性曲线：
N-n曲线（功率曲线）、M-n曲线（扭矩曲线）
2．驱动轮扭矩Mk
发动机曲轴上的扭矩M经过变速箱（速比ik）和主传动器 （速比i0）两次变速
ik——变速箱的速比。
汽车的总行驶阻力R为：
R=Rw十RR十RI
三、汽车的运动方程式与行驶条件
1．汽车的运动方程式
驱动力＝各阻力之和，称为驱动平衡。其驱动平衡方程 式（也称汽车的运动方程式）为
T=R=Rw+RR+RI
代入表达式，汽车的运动方程式为：
U MT KAV2 G(f i) G a
驱动力小于或等于轮胎与路面之间的附着力，即
T≤Gk
式中：——附着系数，
取决于:路面的粗糙和潮湿泥泞程度，
轧胎的花纹和气压，
车速和荷载等；
Gk——驱动轮荷载， 小汽车=(0.5～0.65)G;
载重车=(0.65～0.80)G.
路面类型
干燥
路面状况
潮湿
泥泞
冰滑
水泥混凝土路面
0.7
0.5
平移质量的惯性力
G R I1 ma g a
旋转质量的惯性力矩
RI2
I d dt
惯性阻力计算：
G RI g a
(N)
式中：δ——惯性力系数（或旋转质量换算系数）。
δ＝l＋δ1＋δ2ik2 式中：δ1——表示汽车车轮惯性力的影响系数，δ1=0.03～0.05；
δ2——表示发动机飞轮惯性力的影响系数， 小客车δ2=0.05～0.07，载重汽车δ2=0.04～0.05；
T
Mk r
MT r
0.377 n V
MT
N 3600
V
T
(N)
N Mn 9549
(kW)
二、汽车的行驶阻力
1．空气阻力
迎面空气质点的压力＋车后的真空吸力＋空气质点与车身摩擦力＝ 空气阻力。
Rw
1 2
KAv 2
式中：K——空气阻力系数，它与汽车的流线型有关； ρ——空气密度，一般ρ=1.2258（N·s2／m4）； A——汽车迎风面积（或称正投影面积）（m2）；
i ——道路纵坡度，上坡为正；下坡为负。
滚动阻力和坡度阻力均与道路状况有关，且都与 汽车的总重力成正比，将它们统称为道路阻力，以 RR表示
RR=G（f+i）
式中：f+i——统称道路阻力系数。
3．惯性阻力
汽车的质量：平移质量
旋转质量
克服质量变速运动时产生的惯性力和惯性力矩称为惯性阻
力，用RI表示。
地面高程：中线上地面点高程。 设计高程：两种规定 公路： 城市道路：
路基
一般公路，路基未设加宽超高前的路肩边缘的高程。
设计标高
设分隔带公路，一般为分隔带外边缘。 设计标高
城市道路：行车道中线 中央分隔带中线
设计标高
路基高度：横断面上设计高程与地面高程之高差。
路堤：设计高程大于地面高程。
路堑：设计高程小于地面高程。