[发明专利]冰雪条件下城市快速路线形设计优化方法

摘要

本发明提供了一种冰雪条件下城市快速路线形设计优化方法，包括如下参数的优化1)冰雪条件下最大坡长参数；2)冰雪条件下最大坡度参数；3)冰雪条件下圆曲线极限最小半径。本发明具有以下优势提出在冰雪条件下城市快速路的最大纵坡、最大纵坡坡长设计指标取值以及最小停车视距的建议参考值，规范圆曲线最小极限半径以及最大超高率等几何参数；为冰雪地区快速路设计者提供更加详细的几何指标的取值参考，对促进北方冰雪安全生产、经济发展具有十分重要的现实意义。

主权项

冰雪条件下城市快速路线形设计优化方法，其特征在于包括如下参数的优化：1)冰雪条件下最大坡长参数的优化模型：首先，冰雪条件下的停车视距L的计算公式见如下式中：L0为反应距离，t＝2.5s；Lz为制动距离；L1为安全距离；为道路摩擦系数，分为冰雪条件下积雪、雪板以及冰膜条件下的摩擦系数；f为道路滚动阻力系数；i为道路纵坡坡度；v为行车速度；再利用冰雪条件下的停车视距与速度和坡度之间的关系对坡长限制参数进行折减计算，折减关系见如下公式，式中：L冰雪是冰雪条件下的停车视距；L正常是正常条件下的停车视距；S正常是正常条件下最大坡长；最终求得冰雪条件下最大坡长限制参数S冰雪；2)冰雪条件下最大坡度参数的优化模型：在冰雪环境路面条件下，在摩擦牵引条件下可得到动力因数最大值的计算公式如下，式中：为摩擦牵引条件下的动力因数最大值；Z为车辆对地面的正压力；为道路摩擦系数；Ga为车辆总重；在冰雪路面条件下，车辆的最大爬坡能力主要取决于当坡度角不大时，可视则Z＝G驱，G驱为驱动轮荷载,Ga为车辆总重；载重车约为0.66～0.76Ga，小汽车约为0.57～0.65Ga；可将上述公式(3)转化为：由上式(4)可计算出各类车辆在冰雪路面上以不同速度v行驶时的最大动力因数值K为空气阻力系数，与汽车的流线型有关；A为汽车迎风面积；v为行车速度，RW为行驶空气阻力，RW＝KAv2；正常天气下，汽车能克服的道路纵坡坡度大小为i＝Dmax‑f；所以，冰雪条件下车辆最大爬坡能力I模型为：由上式可得到在不同车速、不同路面，以及道路摩擦系数条件下的快速路最大纵坡坡度；3)冰雪条件下圆曲线极限最小半径：汽车在横向滑移极限平衡状态下圆曲线极限最小半径公式如下，Rmin=V2127(umax+imax)---(6)]]>式中:V为各级快速路的设计速度；μmax为最大横向力系数；imax为圆曲线的最大超高道路纵坡坡度。