公路设计——第2讲平面设计21.ppt

（一）汽车行驶时横向稳定性分析 1.汽车在曲线上行驶所受的离心力Ｆ Y X 二、圆曲线半径（The Radius of Circular Curve） 1.汽车在弯道上行驶所受的离心力。 假定：汽车在圆曲线上作匀速圆运动。 离心力：汽车在弯道上，由于惯性产生离心力。 作用点：汽车重心 方向：水平背离圆心 大小： 离心力的影响：对汽车在平曲线上行驶的稳定性影响很大，可能产生横向滑移或横向倾覆。 超高：为了减少离心力的作用，保证汽车在平曲线上稳定行驶，必须使平曲 线上的路面做成外侧高、内侧低呈单向横披的形式，称为横向超高。 二．汽车行驶时的横向稳定性分析 ２．抵消部分离心力的工程措施(超高) 　　　如果离心力过大，将会对行车产生不良影响，所以在工程中抵消离心力的作用，保证汽车在平曲线上行驶的稳定性，把路面做成侧低外侧高的单向横坡形式，也就是超高，单向横坡的坡度为超高率。汽车在具有超高的平曲线上行驶，重力的水平分力可以抵消一部分离心力的作用，其余由横向摩阻力来平衡。 ３.曲线上汽车的受力分析 将离心力F和车重分解为平行于路面的横向力和垂直于路面的竖向力，即： 横向力： X＝Fcosα－GSinα 竖向力： Y＝FSinα＋Gcosα α很小，可以认为sinα≈tgα＝iy ，cosα≈1 ， iy称为横向超高坡度 ３.曲线上汽车的受力分析 　　引入横向力系数μ，作为衡量稳定性程度的指标，其意义为单位车重的横向力，即 用V（km/h）表达上述公式，则： ４.横向稳定性分析 （１） 横向倾覆：汽车在横向力的作用下，可能产生绕外侧车轮触地点向外倾覆的危险。 X hg b Y 汽车在平曲线上行驶时会产生离心力，其作用点在汽车的重心，方向水平背离圆心。 受力分析： 横向力X——失稳 竖向力Y——稳定 （a)．汽车在平曲线上行驶时力的平衡 离心力 ４.横向稳定性分析 将离心力F与汽车重力G分解为平行于路面的横向力X和垂直于路面的竖向力Y， 由于路面横向倾角α一般很小，则sinα≈tgα=ih，cosα≈1，其中ih称为横向超高坡度， 将离心力F与汽车重力G分解为平行于路面的横向力X和垂直于路面的竖向力Y， 采用横向力系数来衡量稳定性程度，其意义为单位车重的横向力，即 横向倾覆：汽车在平曲线上行驶时，由于横向力的作用，使汽车绕外侧车轮触地点产生向外横向倾覆。 汽车内侧车轮支反力N1为0。 倾覆力矩等于或大于稳定力矩。 (b)横向倾覆条件分析 倾覆力矩：Xhg 横向倾覆平衡条件分析： 稳定力矩： 倾覆力矩：Xhg 横向倾覆平衡条件分析： 稳定力矩： 稳定、平衡条件： 汽车在平曲线上行驶时，不产生横向倾覆的最小平曲线半径R min： 横向滑移：汽车在横向力的作用下，可能产生沿横向力方向的侧向滑移。 滑移条件：横向力大于或等于轮胎与路面之间的横向附着力。即： 利用此式可计算出汽车在平曲线上行驶时，不产生横向滑移的最小平曲线半径R或最大允许行驶速度V。 (２)横向滑移条件分析 ——横向附着系数 汽车在平曲线上行驶时的横向稳定性主要取决于横向力系数值的大小。 现代汽车在设计制造时重心较低，一般 汽车在平曲线上行驶时，在发生横向倾覆之前先产生横向滑移现象。在道路设计中应保证汽车不产生横向滑移，同时也就保证了横向倾覆的稳定性。 (3)横向稳定性的保证 X Y （一）计算公式与因素 根据汽车行驶在曲线上力的平衡式计算曲线半径： 二、圆曲线半径（The Radius of Circular Curve） （一）计算公式与因素 根据汽车行驶在曲线上力的平衡式计算曲线半径： 式中：V——计算行车速度，（km/h）； μ——横向力系数； iy——超高横坡度； 当设超高时 ： 在车速V一定的条件下，最小曲线半径Rmin决定于容许的最大横向力系数μmax和最大横向超高坡度。 （1）危及行车安全 汽车能在弯道上行驶的基本前提是轮胎不在路面上滑移，这就要求横向力系数μ低于轮胎与路面之间所能提供的横向摩阻系数f: μ≤f f与车速、路面种类及状态、轮胎状态等有关，一般在干燥路面上约为0.4～0.8，在潮湿的黑色路面上汽车高速行驶时，降低到0.25～0.40。路面结冰和积雪时，降到0.2以下，在光滑的冰面上可降到0.06（不加防滑链）。 1．横向力系数μ对行车的影响及其值的确定： （2）增加驾驶操纵的困难