振動標(biāo)線設(shè)計規(guī)范

1、頁眉內(nèi)容振動減速標(biāo)線設(shè)計規(guī)范北京深華科交通工程有限公司2004.8一、汽車行駛及減速特性汽車在道路上行駛時，必須有足夠的驅(qū)動力來克服各種行駛阻力。汽車行駛的驅(qū)動力來 自它的內(nèi)燃發(fā)動機。在發(fā)動機里熱能轉(zhuǎn)化成機械能，產(chǎn)生有效功率N,驅(qū)使曲軸以每分鐘n 的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，發(fā)生M的扭矩，再經(jīng)過離合器、變速器、傳動軸、主傳動器、差速器和半軸等 一系列的變速和傳動，將曲軸的扭矩傳給驅(qū)動輪，產(chǎn)生Mk的扭矩驅(qū)動汽車行駛。汽車行駛時的阻力有來自汽車周圍空氣介質(zhì)的阻力，有來自道路的路而不平整和上坡行 駛所形成的阻力，也有來自汽車變速行駛時克服慣性的阻力，分別稱之為空氣阻力、道路阻 力和慣性阻力。1 .汽車的運動方程式汽

2、車在道路上行駛時，必須有足夠的驅(qū)動力來克服各種行駛阻力。當(dāng)驅(qū)動力與各種行駛 阻力之代數(shù)和相等的時候，稱為驅(qū)動平衡。其驅(qū)動平衡方程式（也稱為汽車的運動方程式） 為T=RRw+Rr+Ri公式中驅(qū)動力T為節(jié)流閥全開的情況。如果節(jié)流閥部分開啟時，要對驅(qū)動力T進行修 正。修正系數(shù)用U表示，稱之為負荷率。即T=U M Y Q t / r一般，負荷率U=SO%90%。將有關(guān)公式代入上式，則汽車的運動方程式為UMy qT /rKAV2_ 21.15,G+ G(f + i) + 6 a g2 .汽車的行駛條件汽車在道路上行駛，當(dāng)驅(qū)動力等于各種行駛阻力之和時，汽車就等速行駛：當(dāng)驅(qū)動力達 于各種行駛阻力之和時，汽車

3、就加速行駛；當(dāng)驅(qū)動力小于各種行駛阻力之和時，汽車就減速s頁照內(nèi)容行駛直至停車。所以，要使汽車行駛，必須具有足夠的驅(qū)動力來克服各種行駛阻力。即TR上式是汽車行駛的必要條件（即驅(qū)動條件）。只有足夠的驅(qū)動力還不能保證汽車正常的行駛。若驅(qū)動輪與路面之間的附著力不夠大， 車輪將在路面上打滑，不能行進。所以，汽車能否正常行駛，還要受輪胎與路面之間附著條 件的制約。即汽車行駛的充分條件是驅(qū)動力小于或等于輪胎與路面之間的附著力，即TW Gk式中：4一一附著系數(shù)，主要取決于路面的粗燥程度和潮濕泥濘程度，輪 胎的花紋和氣壓，以及車速和荷載等。Gk一一驅(qū)動輪荷載。一般情況下，小汽車為總重的0.50.65倍，載 重汽

4、車為總重的0.650.S0倍。根據(jù)以上汽車行駛條件，在實際工作中對路而提出了一定要求，從宏觀上講要求路而平 整而堅實，盡量減小滾動阻力；從微觀上講又要求路而粗燥而不滑，以增大附著力。此外，汽車的每一排檔都存在各自的最大動力因素Dg.與之對應(yīng)的速度稱作臨界速 度，用表示。當(dāng)采用匕的速度行駛時，若道路阻力額外增加（如道路局部坡度增大，路而出現(xiàn) 坑凹或松軟等），汽車可在原來排檔上降低車速，以獲得較大D值來克服額外阻力，待阻力 消失后可立即提高到原K的速度行駛。這種行駛狀態(tài)稱為穩(wěn)定行駛。當(dāng)汽車采用VVk的速度行駛時，若道路阻力額外增加，汽車減速行駛而D值隨之減 小，如果此時不換檔或開大。流閥，汽車將因

5、發(fā)動機熄火而停駛。這種行駛狀態(tài)稱不穩(wěn)定行 駛。因此，臨界速度Vk是汽車穩(wěn)定行駛的極限速度。一般情況下汽車都采用大于某一排檔 的臨界速度作為行駛速度，以便克服額外阻力而連續(xù)行駛。如果道路阻力更大，使得車速降低較快，若車速降至本檔時，需要換低檔行駛：相 反，道路阻力更小時車速增加較快，當(dāng)增至本檔最高車速Vgx是需要換高檔行駛。3 . 汽車的制動原理汽車的制動性是指汽車行駛中強行降低車速以致停車，或在下坡時能保持一定速度行駛 的能力。汽車的制動性直接關(guān)系到汽車的行駛安全，一些重大交通事故往往與制動距離太長有 關(guān)，所以，具有良好的制動性能，是汽車行駛安全的重要保障。影響制動性的因素主要有汽 車的制動機

6、構(gòu)、人體機能以及路而狀況等。評價汽車制動性的指標(biāo)主要有制動效能、制動效能的熱穩(wěn)定性及制動時汽車的方向穩(wěn)定 性三個方而。其中制動效能是指在良好路面上，汽車迅速降低車速直至停車的制動距離，這 是制動性能最基本的評價指標(biāo)。另兩個評價指標(biāo)主要用于汽車設(shè)計制造時考慮。汽車制動的全過程包括：駕駛員發(fā)現(xiàn)前方的障礙物或接到緊急停車信號后作出的行動反 應(yīng)、制動器起作用、持續(xù)制動和放松制動器四個階段。一般所指的制動距離是汽車從制動生 效到汽車完全停住，這段時間內(nèi)所走的距離。1)制動平衡方程式汽車制動時，給車輪施加以制動力P以阻止車輪前進。在急剎車時P值最大，而最大的 P值取決于輪胎與路面之間的附著力。在附著系數(shù)較

7、小的路而上，若制動力大于附著力，車 輪將在路面上滑移，易使制動方向失去控制。所以，P值的極限值為P二G力式中：G分配到制動輪上的汽車重力。現(xiàn)代汽車全部車輪均為制動輪，G 值為汽車的重力(N)：一一路而與輪胎之間的附著系數(shù)，與輪胎、路面及制動等條件有關(guān)。制動力P的方向與汽車運動方向相反。另外，因制動時速度減小很快，可略去空氣阻力 的影響，所以，制動平衡方程式為P + Rr + Ri = 0G即G4)+G 巾 + 8 a = 0ga = - g (6 + 2)式中：a 一一制動減速度(m/s2)：小一一道路阻力系數(shù)，中二f+i。2)制動距離由上面制動減速度公式可得S =( G vdv ) / g

8、(4)+ +)S頁眉內(nèi)容將v(m/s)化為V (km / h)并積分S = (VV? )/254 ( + 巾)式中：S制動距離(m)；V：制動初速度(km/h)；V2制動終速度(km/h)o當(dāng)制動到汽車停止時v2 = 0,則S = V； / 254- (1) + 巾)S二、振動減速標(biāo)線設(shè)計規(guī)范振動減速標(biāo)線是通過帶有凸起的標(biāo)線樣式以聲音和振動提示，車輛駕駛?cè)藛T前方應(yīng)減速 慢行。由于減速并不主要靠振動標(biāo)線突起的摩阻，而是從司機的主動減速受益，交通部公路 科學(xué)研究所通過大量實驗，在GB57681999里給出了一個減速標(biāo)線設(shè)計的減速度，a = l.S m / s2從前面的汽車制動性能計算可知，從汽車性

9、能、道路特性和司機反應(yīng)科學(xué)來講，這個減 速度都是符合要求的。而從乘客或司機的舒適性以及汽車的減速性能來講，振動標(biāo)線的設(shè)置 應(yīng)符合以下原則：使駛向減速目的地的車輛通過各標(biāo)線間隔的時間大致相等，以利于行駛速 度逐步降下來(減速度約為- 1.8米/秒2)。1 .設(shè)置間距計算隨著交通及相關(guān)科技的快速發(fā)展，現(xiàn)代高速公路在方便、快捷、舒適等服務(wù)性功能上有 了長途的進步，大量城際小汽車的出行使得高速公路的功能愈加綜合化，系統(tǒng)中小車的比例 大大提高。通過大量調(diào)查資料統(tǒng)計，為計算方便，現(xiàn)以小車和大車的數(shù)量比為2進行計算。設(shè)：某一時段，高速路上有大車的數(shù)量為a輛、限速SOkm/h,則同時小車數(shù)量為2a輛、 限速1

10、10km/h,此時高速公路平均限速為x km/h。于是由加權(quán)平均法得：x 二(110*2a + SO*a) / (a + 2a)二 100 km/h這樣，已知高速公路平均限速為110km/h,即27.7S m/s：減速度為a二一l.S m/s2 由振動減速標(biāo)線的設(shè)置原則：使駛向減速目的地的車輛通過各標(biāo)線間隔的時間大致相等，以 利于行駛速度逐步降下來，通過以下公式進行迭代：vt = J v02 + 2as , t = (vt- V。)/ a于是得到下表：標(biāo)線 道數(shù)距離 s(m)v0( m/s)v.= V v2+2ast=(v-v) /av(km )v(km/h)nn97 7|用內(nèi)容mn n92

11、7S10078025.760S1.1207OOSSS22S.000025.760S2S.72SS1.131792.7388S5 To56826.000023.72SS21.66141.1457S5 do5677.9S1142S.000021.661419.65751.11SS77.981170.7670520.000019.657517.731S1.069S70.767063.SS45617.000017.7SIS15.912S1.010663.S34557.2S61713.000015.912S14.36720.858757.286151.7220S9.000014.367213.19160

12、.653151.722047.4S9695.000018.191612.49070.SS9447.489644.9665標(biāo)線距離v.(V二 Jt=(v-v)v(kmVi(km道數(shù)s(m)m/s)、*+2as/a/h)/h)1S0.000080.555628.7S401.0120110.0002103.442522S.00002S.734026.92291.006210S.442596.9226826.000026.922925.12460.999196.922690.44S5423.000025.12462S.41S90.947690.44S5S4.S0SO520.000023.418921.

13、S2760.SS40S4.SO807S.5794617.000021.827620.37760.S0567S.57947S.S592713.000020.377619.19490.657073.359269.1017S9.000019.19491S.SS15頁腳內(nèi)容80.479769.101765.993595.000018.381517.SSSS0.276565.993564.2017頁照內(nèi)容綜合分析以上數(shù)據(jù)?？芍撼跛俣?00km/h,頭倆道距離為50m時最符合設(shè)置原則, 許多危險地段速度應(yīng)降到60km/h,則振動減速標(biāo)線的設(shè)置應(yīng)符合下表：減速標(biāo)線，道第一 道第二道第三 道第四 道第五 道

14、第六道第 七道間隔，mLl=17L2=20LS=2SL4=26L5=2SL6=30標(biāo)線重復(fù)次 數(shù)，次1122553共設(shè)置7組，每組間距和標(biāo)線重復(fù)次數(shù)如上。說明：此為高速公路主線上危險地段前減速標(biāo)線的設(shè)置：當(dāng)前方為主線收費站時，由于要求限速okm/h并最終停下來，還有 排隊的需求，故設(shè)置的組數(shù)應(yīng)適當(dāng)增加：出現(xiàn)大縱坡或大彎道（轉(zhuǎn)彎半徑較?。r，振動減速標(biāo)線每組設(shè)置的 間距應(yīng)縮短并加強組數(shù)和標(biāo)線重復(fù)次數(shù)，在可能的情況下可提前設(shè)置：但在匝道收費站前需要設(shè)置振動減速標(biāo)線時，由于匝道的限速本來就 低，可適當(dāng)減少設(shè)置的組數(shù)和強度。2 .前置距離設(shè)置第一道標(biāo)線與危險目的地的距離設(shè)置原則為：當(dāng)危險目的地為隧道時

15、，由于隧道內(nèi)潮濕地滑，車輛剎車容易側(cè)滑，應(yīng)使 司機在進入隧道前將速度降下來，并松開剎車。故應(yīng)在隧道前設(shè)置50m空白距離, 使得司機有1.5s2.9s的反應(yīng)時間。當(dāng)危險目的地為彎道或大縱坡時，由于合成坡度i達到限值，此時也是禁 忌剎車的，故也設(shè)置50m空白距離，使得司機有L5s2.9s的反應(yīng)時間。當(dāng)危險目的地為主線收費站時，由于要求限速5km/h并最終要停下來， 以及排隊等待的需求，也應(yīng)設(shè)50m前置距離。設(shè)置于匝道收費站前時，由于匝道限速Kkm/h且也要停車排隊，故前置 距離設(shè)為50m,使司機有1.5s2.7s反應(yīng)時間。標(biāo)線樣式計算具體的標(biāo)線樣式設(shè)置原則應(yīng)該是這樣的：標(biāo)線的寬度和凸起樣式應(yīng)使得對

16、司機有明顯的 振動和聲音提示，達到提示減速的目的，同時又不能超過汽車的允許振動頻率，不能影響汽 車的正常運行。首先從汽車的軸距上看，小車的軸距為2.22.Sm,大車的軸距為平均5.6m0當(dāng)每組標(biāo) 線的總寬度小于22m時，無論什么車都是前輪過了振動標(biāo)線后輪才上，這樣給汽車的振動 感非常明顯且對汽車的行駛影響不大：而如果總寬度大于2.2m,對于小車就有可能前輪還 沒從振動標(biāo)線上下來后輪就已經(jīng)上去了，這樣給司機的振動行奏感就很不明顯，提示效果顯 著降低，且由于司機的潛暗示效應(yīng)，會對汽車的行股會有較大的阻礙作用，違背了高速公路 的服務(wù)至上原則。這樣，以最多的每組5道標(biāo)線計算。由于對振動節(jié)奏感的要求，標(biāo)

17、線間隙應(yīng)與標(biāo)線本身 的寬度一致，于是有：2.24-(34-2) = O.-Hm也就是每道標(biāo)線的寬度不應(yīng)該超過O.m6此外，從汽車自身的振動頻率考慮，汽車車架的基本振型為彎曲振動和扭轉(zhuǎn)振動，根據(jù) 車型的不同，其一階振動頻率為15.5HZ62.5HZ,分析后發(fā)現(xiàn)，車架的抗彎剛度較小時， 增加車架的抗彎剛度后進行測試，能得到了較為合理的振型分布，合理布置車架的結(jié)構(gòu)，修 改不同的設(shè)計參數(shù)，可以得到不同頻率的低階振動，但總不超出這個頻率范闈。通過大量試驗和調(diào)查分析，當(dāng)每道標(biāo)線的寬度在50cm的時候，最符合振動減速標(biāo)線對 汽車的振動沖奏和司機的減速提示要求。現(xiàn)以每道線50cm,每組三道線計算它對汽車的振 動頻率：假設(shè)汽車以100km/h,即27.777Sm/s的速度通過，而依據(jù)標(biāo)線樣式，平均振動大約2 次/m,這樣振動標(biāo)線給與汽車的振動頻率為55.5556Hz,在汽車自身的振動頻率范圍內(nèi)，故 而每道標(biāo)線的寬度為50cm是符合要求的。當(dāng)汽車速度逐漸減小，振動減速標(biāo)線對汽車的振動也應(yīng)逐漸減小，因此此時相應(yīng)的減少 每組標(biāo)線的標(biāo)線道數(shù)，也是符合交通工程學(xué)和汽車心理學(xué)的。至于每道標(biāo)線里的凸起樣式，長條形的震動效果好，方形點狀的減速效果好，應(yīng)