振動(dòng)標(biāo)線設(shè)計(jì)規(guī)范

1、頁(yè)眉內(nèi)容振動(dòng)減速標(biāo)線設(shè)計(jì)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(shí)，必須有足夠的驅(qū)動(dòng)力來(lái)克服各種行駛阻力。汽車行駛的驅(qū)動(dòng)力來(lái) 自它的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。在發(fā)動(dòng)機(jī)里熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)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(guò)離合器、變速器、傳動(dòng)軸、主傳動(dòng)器、差速器和半軸等 一系列的變速和傳動(dòng)，將曲軸的扭矩傳給驅(qū)動(dòng)輪，產(chǎn)生Mk的扭矩驅(qū)動(dòng)汽車行駛。汽車行駛時(shí)的阻力有來(lái)自汽車周圍空氣介質(zhì)的阻力，有來(lái)自道路的路而不平整和上坡行 駛所形成的阻力，也有來(lái)自汽車變速行駛時(shí)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(yùn)動(dòng)方程式汽

2、車在道路上行駛時(shí)，必須有足夠的驅(qū)動(dòng)力來(lái)克服各種行駛阻力。當(dāng)驅(qū)動(dòng)力與各種行駛 阻力之代數(shù)和相等的時(shí)候，稱為驅(qū)動(dòng)平衡。其驅(qū)動(dòng)平衡方程式（也稱為汽車的運(yùn)動(dòng)方程式） 為T=RRw+Rr+Ri公式中驅(qū)動(dòng)力T為節(jié)流閥全開的情況。如果節(jié)流閥部分開啟時(shí)，要對(duì)驅(qū)動(dòng)力T進(jìn)行修 正。修正系數(shù)用U表示，稱之為負(fù)荷率。即T=U M Y Q t / r一般，負(fù)荷率U=SO%90%。將有關(guān)公式代入上式，則汽車的運(yùn)動(dòng)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(dòng)力等于各種行駛阻力之和時(shí)，汽車就等速行駛：當(dāng)驅(qū)動(dòng)力達(dá) 于各種行駛阻力之和時(shí)，汽車

3、就加速行駛；當(dāng)驅(qū)動(dòng)力小于各種行駛阻力之和時(shí)，汽車就減速s頁(yè)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(dòng)力來(lái)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(dòng)條件）。只有足夠的驅(qū)動(dòng)力還不能保證汽車正常的行駛。若驅(qū)動(dòng)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(jìn)。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(dòng)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(dòng)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(shí)際工作中對(duì)路而提出了一定要求，從宏觀上講要求路而平 整而堅(jiān)實(shí)，盡量減小滾動(dòng)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(dòng)力因素Dg.與之對(duì)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(shí)，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(lái)排檔上降低車速，以獲得較大D值來(lái)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(shí)，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(shí)不換檔或開大。流閥，汽車將因

5、發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)，需要換低檔行駛：相 反，道路阻力更小時(shí)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(dòng)原理汽車的制動(dòng)性是指汽車行駛中強(qiáng)行降低車速以致停車，或在下坡時(shí)能保持一定速度行駛 的能力。汽車的制動(dòng)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(dòng)距離太長(zhǎng)有 關(guān)，所以，具有良好的制動(dòng)性能，是汽車行駛安全的重要保障。影響制動(dòng)性的因素主要有汽 車的制動(dòng)機(jī)

6、構(gòu)、人體機(jī)能以及路而狀況等。評(píng)價(jià)汽車制動(dòng)性的指標(biāo)主要有制動(dòng)效能、制動(dòng)效能的熱穩(wěn)定性及制動(dòng)時(shí)汽車的方向穩(wěn)定 性三個(gè)方而。其中制動(dòng)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(dòng)距離，這 是制動(dòng)性能最基本的評(píng)價(jià)指標(biāo)。另兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)主要用于汽車設(shè)計(jì)制造時(shí)考慮。汽車制動(dòng)的全過(guò)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(hào)后作出的行動(dòng)反 應(yīng)、制動(dòng)器起作用、持續(xù)制動(dòng)和放松制動(dòng)器四個(gè)階段。一般所指的制動(dòng)距離是汽車從制動(dòng)生 效到汽車完全停住，這段時(shí)間內(nèi)所走的距離。1)制動(dòng)平衡方程式汽車制動(dòng)時(shí)，給車輪施加以制動(dòng)力P以阻止車輪前進(jìn)。在急剎車時(shí)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(dòng)力大于附著力，車 輪將在路面上滑移，易使制動(dòng)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(dòng)輪上的汽車重力。現(xiàn)代汽車全部車輪均為制動(dòng)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(dòng)等條件有關(guān)。制動(dòng)力P的方向與汽車運(yùn)動(dòng)方向相反。另外，因制動(dòng)時(shí)速度減小很快，可略去空氣阻力 的影響，所以，制動(dòng)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(dòng)減速度(m/s2)：小一一道路阻力系數(shù)，中二f+i。2)制動(dòng)距離由上面制動(dòng)減速度公式可得S =( G vdv ) / g

8、(4)+ +)S頁(yè)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(dòng)距離(m)；V：制動(dòng)初速度(km/h)；V2制動(dòng)終速度(km/h)o當(dāng)制動(dòng)到汽車停止時(shí)v2 = 0,則S = V； / 254- (1) + 巾)S二、振動(dòng)減速標(biāo)線設(shè)計(jì)規(guī)范振動(dòng)減速標(biāo)線是通過(guò)帶有凸起的標(biāo)線樣式以聲音和振動(dòng)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(dòng)標(biāo)線突起的摩阻，而是從司機(jī)的主動(dòng)減速受益，交通部公路 科學(xué)研究所通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，在GB57681999里給出了一個(gè)減速標(biāo)線設(shè)計(jì)的減速度，a = l.S m / s2從前面的汽車制動(dòng)性能計(jì)算可知，從汽車性

9、能、道路特性和司機(jī)反應(yīng)科學(xué)來(lái)講，這個(gè)減 速度都是符合要求的。而從乘客或司機(jī)的舒適性以及汽車的減速性能來(lái)講，振動(dòng)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(guò)各標(biāo)線間隔的時(shí)間大致相等，以利于行駛速 度逐步降下來(lái)(減速度約為- 1.8米/秒2)。1 .設(shè)置間距計(jì)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(zhǎng)途的進(jìn)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(guò)大量調(diào)查資料統(tǒng)計(jì)，為計(jì)算方便，現(xiàn)以小車和大車的數(shù)量比為2進(jìn)行計(jì)算。設(shè)：某一時(shí)段，高速路上有大車的數(shù)量為a輛、限速SOkm/h,則同時(shí)小車數(shù)量為2a輛、 限速1

10、10km/h,此時(shí)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(dòng)減速標(biāo)線的設(shè)置原則：使駛向減速目的地的車輛通過(guò)各標(biāo)線間隔的時(shí)間大致相等，以 利于行駛速度逐步降下來(lái)，通過(guò)以下公式進(jìn)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(yè)腳內(nèi)容80.479769.101765.993595.000018.381517.SSSS0.276565.993564.2017頁(yè)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(shí)最符合設(shè)置原則, 許多危險(xiǎn)地段速度應(yīng)降到60km/h,則振動(dòng)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(shuō)明：此為高速公路主線上危險(xiǎn)地段前減速標(biāo)線的設(shè)置：當(dāng)前方為主線收費(fèi)站時(shí)，由于要求限速okm/h并最終停下來(lái)，還有 排隊(duì)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(shí)，振動(dòng)減速標(biāo)線每組設(shè)置的 間距應(yīng)縮短并加強(qiáng)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(fèi)站前需要設(shè)置振動(dòng)減速標(biāo)線時(shí)，由于匝道的限速本來(lái)就 低，可適當(dāng)減少設(shè)置的組數(shù)和強(qiáng)度。2 .前置距離設(shè)置第一道標(biāo)線與危險(xiǎn)目的地的距離設(shè)置原則為：當(dāng)危險(xiǎn)目的地為隧道時(shí)

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(jī)在進(jìn)入隧道前將速度降下來(lái)，并松開剎車。故應(yīng)在隧道前設(shè)置50m空白距離, 使得司機(jī)有1.5s2.9s的反應(yīng)時(shí)間。當(dāng)危險(xiǎn)目的地為彎道或大縱坡時(shí)，由于合成坡度i達(dá)到限值，此時(shí)也是禁 忌剎車的，故也設(shè)置50m空白距離，使得司機(jī)有L5s2.9s的反應(yīng)時(shí)間。當(dāng)危險(xiǎn)目的地為主線收費(fèi)站時(shí)，由于要求限速5km/h并最終要停下來(lái)， 以及排隊(duì)等待的需求，也應(yīng)設(shè)50m前置距離。設(shè)置于匝道收費(fèi)站前時(shí)，由于匝道限速Kkm/h且也要停車排隊(duì)，故前置 距離設(shè)為50m,使司機(jī)有1.5s2.7s反應(yīng)時(shí)間。標(biāo)線樣式計(jì)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(duì)

16、司機(jī)有明顯的 振動(dòng)和聲音提示，達(dá)到提示減速的目的，同時(shí)又不能超過(guò)汽車的允許振動(dòng)頻率，不能影響汽 車的正常運(yùn)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(shí)，無(wú)論什么車都是前輪過(guò)了振動(dòng)標(biāo)線后輪才上，這樣給汽車的振動(dòng) 感非常明顯且對(duì)汽車的行駛影響不大：而如果總寬度大于2.2m,對(duì)于小車就有可能前輪還 沒從振動(dòng)標(biāo)線上下來(lái)后輪就已經(jīng)上去了，這樣給司機(jī)的振動(dòng)行奏感就很不明顯，提示效果顯 著降低，且由于司機(jī)的潛暗示效應(yīng)，會(huì)對(duì)汽車的行股會(huì)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(jì)算。由于對(duì)振動(dòng)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(guò)O.m6此外，從汽車自身的振動(dòng)頻率考慮，汽車車架的基本振型為彎曲振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，根據(jù) 車型的不同，其一階振動(dòng)頻率為15.5HZ62.5HZ,分析后發(fā)現(xiàn)，車架的抗彎剛度較小時(shí)， 增加車架的抗彎剛度后進(jìn)行測(cè)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(jì)參數(shù)，可以得到不同頻率的低階振動(dòng)，但總不超出這個(gè)頻率范闈。通過(guò)大量試驗(yàn)和調(diào)查分析，當(dāng)每道標(biāo)線的寬度在50cm的時(shí)候，最符合振動(dòng)減速標(biāo)線對(duì) 汽車的振動(dòng)沖奏和司機(jī)的減速提示要求?，F(xiàn)以每道線50cm,每組三道線計(jì)算它對(duì)汽車的振 動(dòng)頻率：假設(shè)汽車以100km/h,即27.777Sm/s的速度通過(guò)，而依據(jù)標(biāo)線樣式，平均振動(dòng)大約2 次/m,這樣振動(dòng)標(biāo)線給與汽車的振動(dòng)頻率為55.5556Hz,在汽車自身的振動(dòng)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(dòng)減速標(biāo)線對(duì)汽車的振動(dòng)也應(yīng)逐漸減小，因此此時(shí)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(zhǎng)條形的震動(dòng)效果好，方形點(diǎn)狀的減速效果好，應(yīng)