振动标线设计规范Word下载.docx

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当驱动力小于各种行驶阻力之和时，汽车就减速行驶直至停车。

所以，要使汽车行驶，必须具有足够的驱动力来克服各种行驶阻力。

T≧R

上式是汽车行驶的必要条件（即驱动条件）。

只有足够的驱动力还不能保证汽车正常的行驶。

若驱动轮与路面之间的附着力不够大，车轮将在路面上打滑，不能行进。

所以，汽车能否正常行驶，还要受轮胎与路面之间附着条件的制约。

即汽车行驶的充分条件是驱动力小于或等于轮胎与路面之间的附着力，即

T≦φGk

式中：

φ——附着系数，主要取决于路面的粗燥程度和潮湿泥泞程度，轮胎的花纹和气压，以及车速和荷载等。

Gk——驱动轮荷载。

一般情况下，小汽车为总重的0.5～0.65倍，载重汽车为总重的0.65～0.80倍。

根据以上汽车行驶条件，在实际工作中对路面提出了一定要求，从宏观上讲要求路面平整而坚实，尽量减小滚动阻力；

从微观上讲又要求路面粗燥而不滑，以增大附着力。

此外，汽车的每一排档都存在各自的最大动力因素Dmax，与之对应的速度称作临界速度，用Vk表示。

当采用V1＞Vk的速度行驶时，若道路阻力额外增加（如道路局部坡度增大，路面出现坑凹或松软等），汽车可在原来排档上降低车速，以获得较大D值来克服额外阻力，待阻力消失后可立即提高到原V1的速度行驶。

这种行驶状态称为稳定行驶。

当汽车采用V2＜Vk的速度行驶时，若道路阻力额外增加，汽车减速行驶而D值随之减小，如果此时不换档或开大节流阀，汽车将因发动机熄火而停驶。

这种行驶状态称不稳定行驶。

因此，临界速度Vk是汽车稳定行驶的极限速度。

一般情况下汽车都采用大于某一排档的临界速度Vk作为行驶速度，以便克服额外阻力而连续行驶。

如果道路阻力更大，使得车速降低较快，若车速降至本档Vk时，需要换低档行驶；

相反，道路阻力更小时车速增加较快，当增至本档最高车速Vmax是需要换高档行驶。

3.汽车的制动原理

汽车的制动性是指汽车行驶中强行降低车速以致停车，或在下坡时能保持一定速度行驶的能力。

汽车的制动性直接关系到汽车的行驶安全，一些重大交通事故往往与制动距离太长有关，所以，具有良好的制动性能，是汽车行驶安全的重要保障。

影响制动性的因素主要有汽车的制动机构、人体机能以及路面状况等。

评价汽车制动性的指标主要有制动效能、制动效能的热稳定性及制动时汽车的方向稳定性三个方面。

其中制动效能是指在良好路面上，汽车迅速降低车速直至停车的制动距离，这是制动性能最基本的评价指标。

另两个评价指标主要用于汽车设计制造时考虑。

汽车制动的全过程包括：

驾驶员发现前方的障碍物或接到紧急停车信号后作出的行动反应、制动器起作用、持续制动和放松制动器四个阶段。

一般所指的制动距离是汽车从制动生效到汽车完全停住，这段时间内所走的距离。

1）制动平衡方程式

汽车制动时，给车轮施加以制动力P以阻止车轮前进。

在急刹车时P值最大，而最大的P值取决于轮胎与路面之间的附着力。

在附着系数较小的路面上，若制动力大于附着力，车轮将在路面上滑移，易使制动方向失去控制。

所以，P值的极限值为

P=Gφ

G——分配到制动轮上的汽车重力。

现代汽车全部车轮均为制动轮，G值为汽车的重力（N）；

φ——路面与轮胎之间的附着系数，与轮胎、路面及制动等条件有关。

制动力P的方向与汽车运动方向相反。

另外，因制动时速度减小很快，可略去空气阻力的影响，所以，制动平衡方程式为

P+RR+RI=0

即Gφ+Gψ+δ

a=0

a=—g（φ+ψ）

a——制动减速度（m/s2）；

ψ——道路阻力系数，ψ=f+i。

2）制动距离

由上面制动减速度公式可得

S=（δ

）/g（φ+ψ）

将v（m/s）化为V（km/h）并积分

S=（V

—V

）/254（φ+ψ）

S——制动距离（m）；

V1——制动初速度（km/h）；

V2——制动终速度（km/h）。

当制动到汽车停止时V2=0，则

S=V

/254（φ+ψ）

二、振动减速标线设计规范

振动减速标线是通过带有凸起的标线样式以声音和振动提示，车辆驾驶人员前方应减速慢行。

由于减速并不主要靠振动标线突起的摩阻，而是从司机的主动减速受益，交通部公路科学研究所通过大量实验，在GB5768—1999里给出了一个减速标线设计的减速度，

a=1.8m/s2

从前面的汽车制动性能计算可知，从汽车性能、道路特性和司机反应科学来讲，这个减速度都是符合要求的。

而从乘客或司机的舒适性以及汽车的减速性能来讲，振动标线的设置应符合以下原则：

使驶向减速目的地的车辆通过各标线间隔的时间大致相等，以利于行驶速度逐步降下来（减速度约为－1.8米/秒2）。

1.设置间距计算

随着交通及相关科技的快速发展，现代高速公路在方便、快捷、舒适等服务性功能上有了长途的进步，大量城际小汽车的出行使得高速公路的功能愈加综合化，系统中小车的比例大大提高。

通过大量调查资料统计，为计算方便，现以小车和大车的数量比为2进行计算。

设：

某一时段，高速路上有大车的数量为a辆、限速80km/h，则同时小车数量为2a辆、限速110km/h，此时高速公路平均限速为xkm/h.。

于是由加权平均法得：

x=（110*2a+80*a）/（a+2a）=100km/h

这样，已知高速公路平均限速为110km/h，即V0=27.78m/s；

减速度为a=—1.8m/s2由振动减速标线的设置原则：

使驶向减速目的地的车辆通过各标线间隔的时间大致相等，以利于行驶速度逐步降下来，通过以下公式进行迭代：

vt=√v02+2as，t=（vt-v0）/a

于是得到下表：

标线道数

距离s（m）

vo（m/s）

vt=√v02+2as

t=（vt-v0）/a

v0（km/h）

vt（km/h）

1

30.0000

27.7780

25.7608

1.1207

100.0008

92.7388

2

28.0000

23.7238

1.1317

85.4056

3

26.0000

21.6614

1.1457

77.9811

4

23.0000

19.6575

1.1133

70.7670

5

20.0000

17.7318

1.0698

63.8345

6

17.0000

15.9128

1.0106

57.2861

7

13.0000

14.3672

0.8587

51.7220

8

9.0000

13.1916

0.6531

47.4896

9

5.0000

12.4907

0.3894

44.9665

30.5556

28.7340

1.0120

110.0002

103.4425

26.9229

1.0062

96.9226

25.1246

0.9991

90.4485

23.4189

0.9476

84.3080

21.8276

0.8840

78.5794

20.3776

0.8056

73.3592

19.1949

0.6570

69.1017

18.3315

0.4797

65.9935

17.8338

0.2765

64.2017

32.0000

25.6206

1.1985

92.2343

23.4183

1.2235

84.3059

21.1570

1.2563

76.1651

18.8153

1.3009

67.7352

16.4687

1.3037

59.2872

14.1144

1.3079

50.8120

11.7481

1.3146

42.2931

9.5508

1.2207

34.3828

7.6692

1.0453

27.6093

10

6.3888

0.7113

22.9998

综合分析以上数据。

可知：

初速度100km/h，头俩道距离为30m时最符合设置原则，许多危险地段速度应降到60km/h，则振动减速标线的设置应符合下表：

减速标线，道

第一道

第二道

第三道

第四道

第五道

第六道

第七道

间隔，m

L1=17

L2=20

L3=23

L4=26

L5=28

L6=30

标线重复次数，次

共设置7组，每组间距和标线重复次数如上。

说明：

此为高速公路主线上危险地段前减速标线的设置；

当前方为主线收费站时，由于要求限速5km/h并最终停下来，还有排队的需求，故设置的组数应适当增加；

出现大纵坡或大弯道（转弯半径较小）时，振动减速标线每组设置的间距应缩短并加强组数和标线重复次数，在可能的情况下可提前设置；

但在匝道收费站前需要设置振动减速标线时，由于匝道的限速本来就低，可适当减少设置的组数和强度。

2.前置距离设置

第一道标线与危险目的地的距离设置原则为：

当危险目的地为隧道时，由于隧道内潮湿地滑，车辆刹车容易侧滑，应使司机在进入隧道前将速度降下来，并松开刹车。

故应在隧道前设置50m空白距离，使得司机有1.5s—2.9s的反应时间。

当危险目的地为弯道或大纵坡时，由于合成坡度i达到限值，此时也是禁忌刹车的，故也设置50m空白距离，使得司机有1.5s—2.9s的反应时间。

当危险目的地为主线收费站时，由于要求限速5km/h并最终要停下来，以及排队等待的需求，也应设50m前置距离。

设置于匝道收费站前时，由于匝道限速40km/h且也要停车排队，故前置距离设为30m，使司机有1.5s—2.7s反应时间。

3.标线样式计算

具体的标线样式设置原则应该是这样的：

标线的宽度和凸起样式应使得对司机有明显的振动和声音提示，达到提示减速的目的，同时又不能超过汽车的允许振动频率，不能影响汽车的正常运行。

首先从汽车的轴距上看，小车的轴距为2.2～2.8m，大车的轴距为平均5.6m。

当每组标线的总宽度小于2.2m时，无论什么车都是前轮过了振动标线后轮才上，这样给汽车的振动感非常明显且对汽车的行驶影响不大；

而如果总宽度大于2.2m，对于小车就有可能前轮还没从振动标线上下来后轮就已经上去了，这样给司机的振动节奏感就很不明显，提示效果显著降低，且由于司机的潜暗示效应，会对汽车的行驶会有较大的阻碍作用，违背了高速公路的服务至上原则。

这样，以最多的每组3道标线计算。

由于对振动节奏感的要求，标线间隙应与标线本身的宽度一致，于是有：

2.2÷

（3+2）=0.44m

也就是每道标线的宽度不应该超过0.44m。

此外，从汽车自身的振动频率考虑，汽车车架的基本振型为弯曲振动和扭转振动，根据车型的不同，其一阶振动频率为15.5HZ～62.5HZ，分析后发现，车架的抗弯刚度较小时，增加车架的抗弯刚度后进行测试，能得到了较为合理的振型分布，合理布置车架的结构，修改不同的设计参数，可以得到不同频率的低阶振动，但总不超出这个频率范围。

通过大量试验和调查分析，当每道标线的宽度在30cm的时候，最符合振动减速标线对汽车的振动节奏和司机的减速提示要求。

现以每道线30cm，每组三道线计算它对汽车的振动频率：

假设汽车以100km/h，即27.7778m/s的速度通过，而依据标线样式，平均振动大约2次/m，这样振动标线给与汽车的振动频率为55.5556Hz，在汽车自身的振动频率范围内，故而每道标线的宽度为30cm是符合要求的。

当汽车速度逐渐减小，振动减速标线对汽车的振动也应逐渐减小，因此此时相应的减少每组标线的标线道数，也是符合交通工程学和汽车心理学的。

至于每道标线里的凸起样式，长条形的震动效果好,方形点状的减速效果好,应该根据具体情况配合使用。

所以，前面的标线设置方案里，汽车首先接触的前4组标线应该用方形点状的凸起，靠危险目的地的3组用长条形凸起。

当然，根据具体现场的情况可以修改。

至此，振动减速标线的设计规范编制完毕，作为具体的施工设计，有很多可以根据现场情况进行修改，并不用死套规范。

还有很多工作没有做，比如由于振动标线汽车通过时声音很大，可以考虑在有居民居住的振动标线施划区道路两侧设置隔音墙等。

本次设计是本着安全、科学的原则，从交通工程学和人体工程学以及汽车心理学的角度出发，完成编制的，有不对之处敬请指正。

2004.8