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初念浅转念深
正文
2020-11-18 08:40:32 | 分类:默认分类 | 标签:

 在城市道路设计中,对平面交叉口中机动车辆的转弯半径的取值研究实际上可以解决两方面问题:

(1)对于各种类型的机动车辆,在交叉口范围内行驶时所需的合理转弯半径;

(2)对于已经建成的交叉口,验算最大可以容许多大类型的车辆顺利通过。

 由于交叉口设计速度范围偏大,在转弯半径的取值时,弹性也较大,以路段设计速度40km/h 为例,转弯半径取15m,20m,25m 都是可以的。

 交通通行规则中提出“左转转大弯,右转转小弯”的驾驶要求。但规范仅仅指出了右转弯的转弯半径,对掉头和左转弯没有明确要求。特别是随着交通渠化设计,左转弯待转区逐渐增多,规范对此缺乏明确的指导。

 目前,有两种确定转弯半径的方法,一种是基于车辆行驶稳定性,一种是基于车辆转向特性。

 由于车辆在弯道行驶时,为了保证汽车的稳定和乘客的舒适感,要求车辆在曲线上行驶所产生的离心力等横向力不超过轮胎与路面摩阻力所允许的界限,其通用的计算公式为:

1.png

 式中:R———曲线半径(m);

V———设计速度(km/h);

u———横向力系数;

i———路面横坡度或超高横坡度。

当采用式(1)确定转弯半径时,主要问题在于,计算曲线半径的参数变化范围较大,例如:由于交叉口竖向设计的客观存在,其路拱横坡度i并不是一个固定的数值,一般可以在-0.02~0.06 之间变化;u 也可以在0.035~0.067 之间取值。

汽车最小转弯半径是车辆转向特性的一个重要参数,一般可直接从汽车生产厂商获得。汽车最小转弯半径是指当转向盘转到极限位置,汽车以最低稳定车速转向行驶时,外侧转向轮的中心平面在支承平面上滚过的轨迹圆半径。它在很大程度上表征了汽车能够通过狭窄弯曲地带或绕过不可越过的障碍物的能力。转弯半径越小,汽车的机动性能越好。

根据车辆转向特性推导出路缘石最小转弯半径R0与车辆最小转弯半径rν,车辆宽度B,前轮距n,轴距L 之间的关系如下:

2.png

当采用式(2)确定转弯半径时,最大的问题在采用了车辆最小转弯半径rν,特别需要注意的是,车辆最小转弯半径的两个条件:一是转向盘到极限位置;二是最低稳定速度,实际上这两个条件在正常交叉口情况下很难出现,且一旦出现,即意味着交叉口通行能力极低。

根据驾驶习惯,一般情况下车辆在转向的过程中,驾驶员倾向于采用合适的转向角度,以安全、稳定的速度通过交叉口,即不出现猛打方向,甩尾等情况。事实上,这一行为包含了潜在的驾驶习惯,即驾驶员会通过加、减速保证车辆稳定行驶,自动调整转向幅度和行车速度,以保证车辆平稳、舒适的通过交叉口,可以近似认为转向幅度大小与车速大小相反。

基于以上驾驶习惯,结合车辆转弯的空间理论,以规范的条文说明中的加宽示意图为基础,补充以几个参数后如图1:

3.png

其中:1,θ 为车辆转向角,系是指汽车前轮向左或者向右转动时与前轮不发生偏转时中心线所形成的角度,该值与车辆转向状态有关,受驾驶员操控。如果转到极限位置,即为车辆的最大转向角,一般可以查阅车辆的使用手册即可获得。R0为路缘转弯半径。Ds 为车辆距离路缘石的安全距离,一般可以参考路缘带的最小宽度要求,取0.25m。Lz为特征车辆的轴距。La,为车辆的总长。m、n 分别为车辆前悬和后悬。Rv为车辆的转弯半径。R0为道路设计中的路缘石转弯半径。

根据几何关系,在三角形OMN 中:

MN=MO×tanθ (3)

由于MN 即为车辆轴距,若忽略车轮宽度,近似有如下关系:

R0=LZ×ctgθ-DS-B (4)

式(4)建立了路缘石转弯半径与车辆类型和转向角之间的关系,根据对称性原理,对车辆左转弯同样适用,掉头车道半径同左转弯车辆。采用同样的方法,对于铰接车辆,增加后轴距Lf后满足式(5):

4.png

由前文论述,转向角与行驶速度有关,考虑到驾驶员在驾驶过程中,一般很少关注车辆转向角,更多的是以方向盘的转动圈数表示,鉴于目前大多数车辆的方向盘可转动2~2.5 圈,最大转向角一般值为5~40°,

结合一般驾驶习惯确定车辆的转向角如下:

主干路交叉口,轻微转向,方向盘转动1/4~1/2 圈,折合约9~12°。

次干路交叉口,小幅度转向,方向盘转动1/2~1 圈,折合约12~15°。

支路交叉口,一般幅度转向,方向盘转动1~1+1/2 圈,折合约15~22°。

小区路交叉口,大幅度转向,可打足方向,方向盘转动1+1/2~2 圈,折合约22~30°

取用CJJ152-2010 中的设计车辆尺寸参数,按照“左转转大弯,右转转小弯”的要求,右转取大的转向角度,左转取小的转向角度,对城市道路中常见的小型汽车和普通汽车计算结果如表2。

5.png

对照美国德克萨斯州2013 年12 月最新出版的《道路设计手册》,城市道路交叉口小汽车最小转弯半径可取4.5~7.5m;大型车最小转弯半径可取9.0m 以上,铰接车最小转弯半径可取12.0m 以上。本文计算结果与此基本吻合。

在城市道路平面交叉口设计中,转弯半径的取值应该结合道路的等级、功能定位、通行车辆类型进行灵活选取。对于其他特种车辆,可以参考本文的方法进行验算,特别是在设计公交专用道的路段,应该验算实

际通行效果。结合本文,提出以下建议:

(1)对于以通行小型车辆为主的支路和小区路,可以适当减小转弯半径,以节省用地。

(2)在设置专用左、右转专用车道时,应根据车辆类型对交叉口的转弯半径进行验算,防止大型车辆因转弯半径不够发生的占道行驶。

(3)在有信号灯控制的交叉口设置掉头车道时,应根据车辆特性对掉头半径进行验算,如果不能满足最小转弯半径的要求,则掉头必须受信号灯控制。


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