第二章道路车辆及其运行特性ppt课件

1、道路车辆及其运行特性主讲：杨海清主讲：杨海清 重庆大学土木工程学院重庆大学土木工程学院 二二一二年一二年第二章第二章 内容安排内容安排2.1 2.1 车辆类型、尺寸和重力车辆类型、尺寸和重力2.2 2.2 车辆行驶阻力车辆行驶阻力2.3 2.3 功率及质量功率及质量功率比功率比2.4 2.4 加速性能加速性能2.5 2.5 减速性能减速性能2.6 2.6 弯道行驶弯道行驶2.7 2.7 车辆运行组织及运行费用车辆运行组织及运行费用 学习要求学习要求1 1、了解车辆的类型及尺寸、了解车辆的类型及尺寸2 2、掌握汽车行驶阻力的计算、掌握汽车行驶阻力的计算 3 3、了解驻波现象、了解驻波现象 4 4

2、、理解质量、理解质量功率比与加速性能的关系功率比与加速性能的关系 5 5、了解车辆运行费用、了解车辆运行费用 n道路交通系统：是一个由道路交通系统：是一个由人、车、路、环境含交人、车、路、环境含交通控制装置组成的整体，通控制装置组成的整体，每个组成部分都有其独立每个组成部分都有其独立的功能或特性，按照特定的功能或特性，按照特定的方式有规律地运行，以的方式有规律地运行，以实现安全通畅的目标。实现安全通畅的目标。道路交通：是人、车在道路上的移动道路交通：是人、车在道路上的移动设计、运营设计、运营驾驶员驾驶员车辆车辆道路因素道路因素另外的车辆另外的车辆其他车道其他车道车辆特性车辆特性交通流特性交通流

3、特性环境因素环境因素能见度能见度交通冲突交通冲突灯光、灯光、距离等距离等信息流信息流信息控制信息控制道路交通系统组成道路交通系统组成 道路交通的特点：道路交通的特点：1 1、系统性：人、车、路、环境几个互不相同的相互、系统性：人、车、路、环境几个互不相同的相互作用、相互依赖的要素构成一个有机整体。作用、相互依赖的要素构成一个有机整体。2 2、动态性：道路交通状态随着时间的推移和外界交、动态性：道路交通状态随着时间的推移和外界交通环境的改变而变化，道路交通是一个动态系统。通环境的改变而变化，道路交通是一个动态系统。3 3、复杂性开式）：在交通系统中，关系错综复杂，、复杂性开式）：在交通系统中，关

4、系错综复杂，不确定因素甚多，不仅与系统内的因素有关，还不确定因素甚多，不仅与系统内的因素有关，还与系统外的国家政策、生活水平、文化水平、经与系统外的国家政策、生活水平、文化水平、经济条件等因素有关。济条件等因素有关。交通特性分析交通特性分析: : 是研究交通系统各要素自身的特性，如驾是研究交通系统各要素自身的特性，如驾驶员的交通特性、行人交通特性、乘客交通特性、驶员的交通特性、行人交通特性、乘客交通特性、车辆交通特性、道路交通特性等；研究交通流的特车辆交通特性、道路交通特性等；研究交通流的特性；以及交通要素与环境因素之间的相关特性。性；以及交通要素与环境因素之间的相关特性。 第二章第二章 道路

5、车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性n 道路运输的运载工具主要利用燃油汽油、柴油）、道路运输的运载工具主要利用燃油汽油、柴油）、电或其他能源做动力，通过轮胎在各种道路上行驶的电或其他能源做动力，通过轮胎在各种道路上行驶的车辆。车辆。n 本章首先介绍车辆主要是汽车的类型、尺寸和本章首先介绍车辆主要是汽车的类型、尺寸和质量方面的知识，而后进一步介绍同工程规划和设计质量方面的知识，而后进一步介绍同工程规划和设计有关的一些运行特性。有关的一些运行特性。 按车辆动力特性可分为：机动车和非机动车按车辆动力特性可分为：机动车和非机动车 按所担负的运输任务

6、可分为：客车和货车按所担负的运输任务可分为：客车和货车 客车包括小客车客车包括小客车( (轿车轿车) )、面包车、公共汽车、面包车、公共汽车( (小型、中小型、中型和铰接式型和铰接式) )等。等。 货车可分为卡车货车可分为卡车( (轻型、中型和重型轻型、中型和重型) )和组合式货车和组合式货车( (各各种拖挂式货车种拖挂式货车) )两类。两类。2.1 2.1 车辆类型、尺寸和重力车辆类型、尺寸和重力一、车辆类型一、车辆类型 1.小客车轿车） 小客车为二轴一四轮车辆，可坐26人，主要作为个人交通工具。 按重力和尺寸大小可分为小型、中型和重型三种。 其重力变动于6.8 18KN范围内；车身长度为3

7、.5 5.6m，前后轴的中心距变动于2.3 3.1m,车身后缘到后铀的长度(后悬距离)为0.6 1. 5m;车身宽度为1.6 2.0m,高度为1.15 1.65m。第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性小客车小客车第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 2. 2.面包车面包车 面包车通常由小客车或轻型卡车的底盘改装而成，面包车通常由小客车或轻型卡车的底盘改装而成，可乘坐可乘坐6-156-15人。人。 3.公共汽车 小型公共汽车通常有15 25个座位，供短途运输用，其车身长约为5.5 7.6m，宽为2.0 2.5m。中型公共汽车可为二轴或三轴，车身长9 12m,宽

8、2.4 2.6m,约有45个座位。把半挂车固定地连接在二轴中型公共汽车上，便组成铰接式公共汽车。其长度约为16 18m,宽度为2.6m,包括站立乘客在内约可容纳100人以上。 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性公共汽车公共汽车 4.货车 卡车系指载货区和动力设备安装在共同的车架上不能分开的货车图2-1a）。卡车包括二轴四轮轻型卡车）、二轴六轮、三轴双后轴和四轴三后轴卡车四种 。轻型卡车的总重力一般小于45KN，二轴六轮卡车的总重力大都在45 180KN内，而三轴和四轴卡车总重力可高达260 300KN。 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性第二章第二章 道

9、路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性a a卡车；卡车；b b卡车带全挂一般为卡车带全挂一般为4 4、5 5或或6 6轴）；轴）；c c牵引车带半挂牵引车带半挂（一般为（一般为3 3、4 4或或5 5轴）；轴）；d d牵引车带半挂和全挂一般为牵引车带半挂和全挂一般为5 5、6 6或或7 7轴）轴） 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性长安货车长安货车第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性卡车卡车第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性卡车卡车 5.组合式货车 组合式货车由牵引车或卡车同一个或多个挂车组合而成，可总称为拖挂车。牵引车和挂车通过铰接方

10、式联结时，彼此可相对转动，因而也可称为铰接车。组合式货车的总重力一般可达到400 500KN,通常用于长途运输。第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 挂车有两种: (1)后端有一个轴或多个轴但前端无轴的半挂式，其前端放在牵引车的后端，并把一部分重力传给前面牵引车(图2-1c); (2)前后各有一个轴或多个轴的全挂式，由卡车或带半挂车的牵引车拖带，但不把重力转给前面(图2-1b和图2-1d)。 组合式货车可由单拖挂货车、双拖挂货车、三拖挂货车等多种组合形式组成。第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性半挂式组合货车半挂式组合货车第二章第二章 道路车辆及其运行特性道

11、路车辆及其运行特性全挂式组合货车全挂式组合货车 各类汽车的外廓尺寸由总长度、宽度和高度组成，它们影响到对道路的车道宽度、净空和转弯半径等方面的要求。影响道路几何设计和结构设计的其他尺寸参数还有:车身前缘到前轴的长度(前悬距离)、车身后缘到后轴的长度(后悬距离)、前后轴中心距(轴距)、双轴中心距、三轴中心距、轮中心距等(图 2-2)。二、车辆尺寸及设计车辆二、车辆尺寸及设计车辆第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性公路设计车辆的定义：公路设计车辆的定义： 一种假设车辆，其尺寸和运行性能可用于确定公路、一种假设车辆，其尺寸和运行

12、性能可用于确定公路、交叉布置和几何形状的某些要求。是设计所采用的有代表交叉布置和几何形状的某些要求。是设计所采用的有代表性的车型，其外廓尺寸、载重量和运行性能是用于确定公性的车型，其外廓尺寸、载重量和运行性能是用于确定公路几何设计、交叉几何设计和路基宽度的主要依据。根据路几何设计、交叉几何设计和路基宽度的主要依据。根据现行现行 公路工程技术标准公路工程技术标准（JTG B01-2019JTG B01-2019），将设计车），将设计车辆分为小客车、载重汽车和鞍式列车三类。辆分为小客车、载重汽车和鞍式列车三类。 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性车辆类型车辆类型项项 目目总长总

13、长总宽总宽总高总高前悬前悬轴距轴距后悬后悬尺尺 寸（寸（m m）小客车小客车载重汽车载重汽车鞍式列车鞍式列车6 6121216161.81.82.52.52.52.52 24 44 40.80.81.51.51.21.23.83.86.56.54+8.84+8.81.41.44 42 2公路工程技术标准公路工程技术标准(JTG B01-2019) (JTG B01-2019) 规定的设计车辆尺寸规定的设计车辆尺寸城市道路设计规范城市道路设计规范(CJJ371990)(CJJ371990)规定的设计车辆外廓尺寸规定的设计车辆外廓尺寸车辆类型车辆类型项项 目目总长总长总宽总宽总高总高前悬前悬轴距轴

14、距后悬后悬尺尺 寸（寸（m m）小客车小客车载重汽车载重汽车鞍式列车鞍式列车5 5121218181.81.82.52.52.52.5 1.61.64.04.04.04.01.01.01.51.51.71.72.72.76.56.55.8+6.5.8+6.7 71.31.34.04.03.83.8 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 车辆的重力通过车轴和车轮传递给道路和桥梁结构车辆的重力通过车轴和车轮传递给道路和桥梁结构物。物。 车辆重力大小，主要影响到对道路和桥梁的结构车辆重力大小，主要影响到对道路和桥梁的结构承载力

15、的要求。重力特性主要由车辆总重和轴重以及承载力的要求。重力特性主要由车辆总重和轴重以及轴型和轮型表征。轴型和轮型表征。 三、车辆重力三、车辆重力 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 各国对道路上行驶车辆的最大轴重和总重有不同各国对道路上行驶车辆的最大轴重和总重有不同的限定。的限定。 单轴最大允许轴重变动于单轴最大允许轴重变动于8080130kN130kN； 双联轴最大允许轴变动于双联轴最大允许轴变动于140 140 210kN210kN； 三联轴最大允许轴重变动于三联轴最大允许轴重变动于180 180 270kN270kN； 卡车的最大允许总重变动于卡车的最大允许总重变动于

16、240 240 400kN400kN； 半挂式和全挂式货车的最大允许总重变动于半挂式和全挂式货车的最大允许总重变动于360 360 500kN500kN。滚动阻力滚动阻力RrRr2.2 2.2 汽车的行驶阻力汽车的行驶阻力汽车在行驶过程中将会遇到哪些行驶阻力？汽车在行驶过程中将会遇到哪些行驶阻力？如何保证汽车可以加速或爬坡？如何保证汽车可以加速或爬坡？空气阻力空气阻力RaRa坡度阻力坡度阻力RgRg弯道阻力弯道阻力RcRc汽车行驶总阻力汽车行驶总阻力思索思索惯性阻力惯性阻力RiRiicgarmRRRRRR软路面上软路面上硬路面上硬路面上产生滚动阻力的主要原因产生滚动阻力的主要原因轮胎变形轮胎变

17、形轮胎变形和路面变形轮胎变形和路面变形轮胎变形为什么会产生滚动阻力？轮胎变形为什么会产生滚动阻力？轮胎的迟滞损失：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸轮胎的迟滞损失：轮胎在加载变形时所消耗的能量在卸载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦载恢复时不能完全收回，一部分能量消耗在轮胎内部摩擦损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。损失上，产生热量，这种损失称为轮胎的迟滞损失。一、滚动阻力一、滚动阻力RrRr思索思索ua加载变形区加载变形区卸载变形区卸载变形区n n思思索索由轮胎的迟滞损失图看，在轮胎径向变形相同的情况下，由轮胎的迟滞损失图看，在轮胎径向变形相同的情况下，地面作用在加载变

18、形区与卸载变形区的法向反力是否相等？地面作用在加载变形区与卸载变形区的法向反力是否相等？aun nW dd1pF1XFaun nWp1F1XFaraun nW1pF1XFZFZFOEFCDAhZF1 1从动轮受力分析从动轮受力分析FZdFZdfTZFaFTZff1pTrFraFrTFZf1praf p1FWfWFf1pWfF frTFfff滚动阻力系数滚动阻力系数aun nWp1F1XFarZFaun nW1pF1XFfTZF令令auWp2F2XFZFtTaraFTrFZXt2ftTT rTrTFXft2ftFF 即路面作用于驱动轮的切向力即路面作用于驱动轮的切向力FX2比比Ft要小。要小。2

19、 2驱动轮受力分析驱动轮受力分析4a4a10100100ufufffua高高f大大货车货车 f=0.0076+0.000056ua f=0.0076+0.000056ua 3 3影响影响RrRr的因素的因素轿车轿车a.a.车速车速 uauazf轮胎的两个最重要参数：极限速度和承载量。轮胎的两个最重要参数：极限速度和承载量。临界车速最高车速）临界车速最高车速） 当汽车车速超过临界车速时，轮胎会出现驻波现当汽车车速超过临界车速时，轮胎会出现驻波现象，其周缘呈明显的波浪状，且轮胎温度快速增加。象，其周缘呈明显的波浪状，且轮胎温度快速增加。 后果是大量发热导致轮胎破损或爆胎。后果是大量发热导致轮胎破损

20、或爆胎。 驻波现象：在高速行驶时，轮胎离开地面后因变形驻波现象：在高速行驶时，轮胎离开地面后因变形所产生的扭曲并不立即恢复，其残余变形形成了一种波，所产生的扭曲并不立即恢复，其残余变形形成了一种波，这就是驻波。此时轮胎周缘不再是圆形，而呈明显的波这就是驻波。此时轮胎周缘不再是圆形，而呈明显的波浪形。轮胎刚离开地面时波的振幅最大，它按指数规律浪形。轮胎刚离开地面时波的振幅最大，它按指数规律沿轮胎圆周衰减。沿轮胎圆周衰减。驻波现象图像）驻波现象图像） 子午线轮胎比斜交轮胎的滚动阻力小子午线轮胎比斜交轮胎的滚动阻力小20%30； 滚动阻力与轮胎的帘线棉、人造丝、尼龙、钢丝滚动阻力与轮胎的帘线棉、人造

21、丝、尼龙、钢丝和橡胶品质有关。和橡胶品质有关。b.b.轮胎结构轮胎结构c.c.气压气压 气压越高，轮胎变形及由其产生的迟滞损失就越小，气压越高，轮胎变形及由其产生的迟滞损失就越小，滚动阻力也越小。滚动阻力也越小。44d.d.驱动力驱动力为什么驱动力系数很大时，气压越低为什么驱动力系数很大时，气压越低 f f 越小？越小？Rr 胎面滑移胎面滑移 Rr papa接地面积接地面积胎面滑移胎面滑移滑移引起的滑移引起的Rr Rr 思索思索上高速公路时，轮胎气压应该适当高一些。上高速公路时，轮胎气压应该适当高一些。在松软路面、泥泞路面、雪地行驶时，可适当降低轮胎气压。在松软路面、泥泞路面、雪地行驶时，可适

22、当降低轮胎气压。 在高速公路上，轮胎变形产生的滚动阻力在高速公路上，轮胎变形产生的滚动阻力大还是滑移产生的滚动阻力大？大还是滑移产生的滚动阻力大？ 胎压高胎压高轮胎变形小轮胎变形小迟迟滞损失少滞损失少RrRr小小胎压低胎压低滑移小滑移小RrRr小小上高速公路前要检查胎压，在给定的胎压范围内，胎上高速公路前要检查胎压，在给定的胎压范围内，胎压适当高一些好还是低一些好？压适当高一些好还是低一些好？思索思索思索思索路面类型路面类型滚动阻力系数滚动阻力系数良好的沥青或混凝土路面良好的沥青或混凝土路面0.0100.018一般的沥青或混凝土路面一般的沥青或混凝土路面0.0180.020碎石路面碎石路面0.

23、0200.025良好的卵石路面良好的卵石路面0.0250.0300.030坑洼的卵石路面坑洼的卵石路面0.0350.050压紧土路压紧土路干燥的干燥的0.0250.035 雨后的雨后的0.0500.150泥泞土路（雨季或解冻期）泥泞土路（雨季或解冻期）0.1000.250干沙干沙0.1000.300湿沙湿沙0.0600.150结冰路面结冰路面0.0150.030压紧的雪道压紧的雪道0.0300.050由轮胎由轮胎与土壤之与土壤之间的粘着间的粘着性所致性所致e.e.路面条件路面条件滚动阻力系数滚动阻力系数 f f 的数值的数值离心力离心力前、后轮产生侧偏力前、后轮产生侧偏力侧偏力沿行驶方向产生分

24、力侧偏力沿行驶方向产生分力滚动阻力增加滚动阻力增加f.f.转向转向1 1压力阻力占压力阻力占9191）汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向的分力称汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向的分力称为空气阻力。为空气阻力。 作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向上的分力。上的分力。二、空气阻力二、空气阻力RaRa 取决于车身主体形状取决于车身主体形状a.a.形状阻力形状阻力后视镜后视镜 车身表面的凸起物引起的阻力车身表面的凸起物引起的阻力b.b.干扰阻力干扰阻力后视镜后视镜 后视镜设计后视镜设计也要注重流线形也要注重流线形后视镜后视镜 后视

25、镜后视镜 门把手门把手悬架导向杆和传动轴悬架导向杆和传动轴58 满足冷却、通风等需要，使空气流经车体内部时构成的阻力满足冷却、通风等需要，使空气流经车体内部时构成的阻力d.d.诱导阻力诱导阻力 空气升力在水平方向的投影。空气升力在水平方向的投影。c.c.内循环阻力内循环阻力 由于流经车顶的气流速由于流经车顶的气流速度大于流经车底的气流速度，度大于流经车底的气流速度，使得车底的空气压力大于车使得车底的空气压力大于车顶，从而空气作用在车身上顶，从而空气作用在车身上的垂直方向的压力形成压差，的垂直方向的压力形成压差，这就是空气升力。这就是空气升力。思索思索夏季在高速公路上开空调省油还是开窗通风省油？

26、夏季在高速公路上开空调省油还是开窗通风省油？打开天窗换气和打开侧窗换气有何不同？打开天窗换气和打开侧窗换气有何不同？ 打开天窗换气时，天窗上方的打开天窗换气时，天窗上方的压力低于车内的压力压力低于车内的压力2摩擦阻力9） 由于空气粘性作用在车身表面产生的切向力的合力由于空气粘性作用在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力。在行驶方向的分力。241.2258N smCDCD空气阻力系数；空气阻力系数；AA迎风面积；迎风面积；urur相对速度；相对速度；空气密度。空气密度。3 3空气阻力空气阻力RaRa的计的计算算221rDaACR15.212aDaACR发动机盖应向前下倾发动机盖应向前下倾4

27、 4减小减小CDCD值要遵循的要点值要遵循的要点a.车身前部 面与面交接处的棱角应为圆柱状。面与面交接处的棱角应为圆柱状。63过渡不理想过渡不理想 面与面交接处的棱角应为圆柱状。面与面交接处的棱角应为圆柱状。 风窗玻璃应尽可能风窗玻璃应尽可能“躺平躺平”，且与车顶圆滑过渡，且与车顶圆滑过渡越野车很难做到越野车很难做到 风窗玻璃应尽可能风窗玻璃应尽可能“躺平躺平”，且与车顶圆滑过渡，且与车顶圆滑过渡 尽量减少灯、后视镜和门把手等凸出物尽量减少灯、后视镜和门把手等凸出物上掀式前照灯视频）上掀式前照灯视频） 在保险杠下面，应安装合适的扰流板在保险杠下面，应安装合适的扰流板 车轮盖应与轮胎相平车轮盖应

28、与轮胎相平 整个车身应向前倾整个车身应向前倾12b.b.整车整车 水平投影应为腰鼓形水平投影应为腰鼓形 后端稍稍收缩，前端呈半圆形后端稍稍收缩，前端呈半圆形 最好采用舱背式或直背式最好采用舱背式或直背式c.c.汽车后部汽车后部 应安装后扰流板应安装后扰流板 当车速超过当车速超过120km/h，尾翼会自动升高，尾翼会自动升高160mm，为车身增加，为车身增加30的下的下压力；在车速低于压力；在车速低于80km/h，尾翼又会自动降低。，尾翼又会自动降低。 应安装后扰流板应安装后扰流板 应安装后扰流板应安装后扰流板 若用折背式，则行李箱盖板至地面距离应高些，长度要短些若用折背式，则行李箱盖板至地面距

29、离应高些，长度要短些 后面应采用鸭尾式结构后面应采用鸭尾式结构 后面应采用鸭尾式结构后面应采用鸭尾式结构 所有零件应在车身下平面内且较平整，最好有平滑所有零件应在车身下平面内且较平整，最好有平滑的盖板盖住底部的盖板盖住底部d.d.车身底部车身底部底部比较凌乱底部比较凌乱底部比较凌乱底部比较凌乱 仔细选择进风口与出风口的位置，精心设计内部风道仔细选择进风口与出风口的位置，精心设计内部风道e.e.发动机冷却通风系统发动机冷却通风系统冷却前制动器冷却前制动器冷却前制动器冷却前制动器冷却发动机和制动器冷却发动机和制动器冷却后制动器和润滑系统冷却后制动器和润滑系统冷却发动机和前制动器冷却发动机和前制动器

30、冷却后制动器冷却后制动器为发动机提供充足的空气为发动机提供充足的空气减小减小CDCD值要遵循的要点总结如下：值要遵循的要点总结如下：未来轿车的外形未来轿车的外形导流板导流板 f.货车和半挂车的空气阻力也很重要，不少货车驾驶室货车和半挂车的空气阻力也很重要，不少货车驾驶室上已装用导流板等装置，以减小空气阻力、节省燃油上已装用导流板等装置，以减小空气阻力、节省燃油90车型车型空气阻力系数空气阻力系数C CD D 帕萨特帕萨特0.28 奥迪奥迪A40.28 现代现代0.29 奔驰奔驰C C级级0.26 奔驰奔驰S S级级0.27 保时捷保时捷0.31 陆虎览胜陆虎览胜0.38一些常见车型的空气阻力系

31、数一些常见车型的空气阻力系数汽车重力沿坡道的分力汽车重力沿坡道的分力三、坡度阻力三、坡度阻力RgRgsinGRggR路面路面imax高速公路平原微丘区高速公路平原微丘区3%高速公路山岭重丘区高速公路山岭重丘区5%一级汽车专用公路平原微丘区一级汽车专用公路平原微丘区5%一级汽车专用公路平原重丘区一级汽车专用公路平原重丘区6%四级公路平原微丘区四级公路平原微丘区6%四级公路平原重丘区四级公路平原重丘区9%一般道路的坡度均较小一般道路的坡度均较小一些常见路面的坡度一些常见路面的坡度GiGGRigtansintansin 汽车在弯道上行驶时，为改变车辆方向，使之沿汽车在弯道上行驶时，为改变车辆方向，使

32、之沿曲线路径行驶，需在前轮与路面的接触处施加一弯道曲线路径行驶，需在前轮与路面的接触处施加一弯道阻力。阻力。式中：式中：RcRc弯道阻力弯道阻力kgfkgf）；）； RR弯道曲率半径弯道曲率半径m m）。）。四、弯道阻力四、弯道阻力RcgRWvRc20772. 05 . 095平移质量的惯性力平移质量的惯性力 旋转质量的惯性力偶矩旋转质量的惯性力偶矩汽车加速行驶时，克服其质量加速运动时的惯性力汽车加速行驶时，克服其质量加速运动时的惯性力2 2f g 0Tw22111I i iImrmr 旋转质量换算系数旋转质量换算系数IW IW 车轮转动惯量；车轮转动惯量； IfIf飞轮转动惯量。飞轮转动惯量

33、。五、惯性阻力五、惯性阻力RidtdumRi挡位不同，挡位不同，值不同值不同 总质量越小的车，旋转质量换算系数值越大总质量越小的车，旋转质量换算系数值越大总质量不同，总质量不同，值不同值不同 2.3 2.3 功率及质量功率及质量功率比功率比 为了克服行驶阻力，保持一定的行车速度，车辆为了克服行驶阻力，保持一定的行车速度，车辆的发动机必须提供足够的功率。的发动机必须提供足够的功率。 行驶阻力越大，行车速度越高，所需提供的功率行驶阻力越大，行车速度越高，所需提供的功率越大。越大。vRPm00366. 0 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 式中：式中：P实际使用功率实际使用功率

34、hp1hp=0.7457kW）；）； V车辆行驶速度车辆行驶速度km/h）。）。 发动机所能提供的最大功率是度量汽车性能的发动机所能提供的最大功率是度量汽车性能的主要指标。主要指标。 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 各主要类型汽车的代表性车辆出厂时额定的公称马力各主要类型汽车的代表性车辆出厂时额定的公称马力大致为大致为: : (1) (1)小客车小客车( (包括驾驶员在内的空车质量为包括驾驶员在内的空车质量为1545kg) -1545kg) -105hp;105hp; (2) (2)轻型卡车轻型卡车( (包括驾驶员在内的空车质量为包括驾驶员在内的空车质量为1909kg)

35、-1909kg)-175hp;175hp; (3) (3)二轴六轮卡车二轴六轮卡车( (包括驾驶员在内的空车质量为包括驾驶员在内的空车质量为4545 4545 kg)-175hp;kg)-175hp; (4) (4)半挂货车半挂货车( (包括驾驶员在内的空车质量为包括驾驶员在内的空车质量为11364kg)-11364kg)-325hp325hp。 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 在给定的发动机速度下，最大有效输出功率，等于在给定的发动机速度下，最大有效输出功率，等于在该速度下飞轮时的最大总制动马力减去发动机附件的在该速度下飞轮时的最大总制动马力减去发动机附件的功率消耗功

36、率消耗( (如自动换排、交流发电、动力操纵、空调如自动换排、交流发电、动力操纵、空调) )。 用汽车的总质量用汽车的总质量w w除以发动机功率除以发动机功率P P所得到的质量一所得到的质量一功率比功率比(W/P)(W/P)指标来反映车辆的总体性能特征。指标来反映车辆的总体性能特征。 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 质量质量功率比越高，意味着对于相同总质量级位的功率比越高，意味着对于相同总质量级位的车辆来说，发动机的功率越小，即可用于克服行驶阻力车辆来说，发动机的功率越小，即可用于克服行驶阻力的能力越低，因此，车辆的加速性能越差。而质量的能力越低，因此，车辆的加速性能越差

37、。而质量功功率比越低，则表明发动机的性能好，可以提供较大的功率比越低，则表明发动机的性能好，可以提供较大的功率来克服行驶阻力。率来克服行驶阻力。 质量质量功率比是一项度量汽车加速性能和爬坡性能功率比是一项度量汽车加速性能和爬坡性能的指标。的指标。 第二章第二章 道路车辆及其运行特道路车辆及其运行特性性 为了节省燃油，小客车的尺寸逐渐减小，因此，为了节省燃油，小客车的尺寸逐渐减小，因此，其质量其质量功率比不断降低。小客车功率比不断降低。小客车W/PW/P比下降的趋势主比下降的趋势主要发生在要发生在2020世纪世纪7070年代末和年代末和8080年代初。在年代初。在8080年代年代, ,小客小客车

38、的平均质量为车的平均质量为1450kg1450kg，发动机的功率仅有很小的变，发动机的功率仅有很小的变动。因此，小客车的质量动。因此，小客车的质量功率比变化很小。功率比变化很小。 由于货车的质量随装载量而变，货车的质量由于货车的质量随装载量而变，货车的质量功功率比的变化范围很大率比的变化范围很大 2.4 2.4 加速性能加速性能 汽车加速性能是指汽车在各种使用条件下迅速增加汽车加速性能是指汽车在各种使用条件下迅速增加行驶速度的能力。行驶速度的能力。 在双车道公路上行驶的车辆准备超车时，汽车加速性能在双车道公路上行驶的车辆准备超车时，汽车加速性能的好坏将影响到超车所需的路段长度。在设计交叉口信号

39、灯的好坏将影响到超车所需的路段长度。在设计交叉口信号灯时，汽车加速性能是一项影响信号周期设定的重要因素。在时，汽车加速性能是一项影响信号周期设定的重要因素。在交通流被阻断时汽车的加速性能信息可用于估计如何恢复正交通流被阻断时汽车的加速性能信息可用于估计如何恢复正常的交通。因此，汽车加速性能是道路几何设计和交通设计常的交通。因此，汽车加速性能是道路几何设计和交通设计时须考虑的一项重要影响因素。时须考虑的一项重要影响因素。 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性汽车在平坡直道上行驶的最大加速度：汽车在平坡直道上行驶的最大加速度：WRRWgPaarlv式中：式中：alvalv在平坡路

40、段上速度为在平坡路段上速度为v(km/h)v(km/h)时的最大时的最大 加速度加速度(m/s2); (m/s2); Rr Rr滚动阻力滚动阻力(kgf(kgf）；）； RaRa空气阻力空气阻力(kgf) (kgf) 。 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 利用上式，可推算出不同质量利用上式，可推算出不同质量功率比的小客车功率比的小客车和半挂式组合货车在平坡路段上加速时的最大加速度，和半挂式组合货车在平坡路段上加速时的最大加速度，包括从起步加速和从不同初速度加速到某个速度时的包括从起步加速和从不同初速度加速到某个速度时的最大加速度如表最大加速度如表2-32-3所列。所列。

41、由上式可知，汽车的加速性能主耍依赖于汽车的质由上式可知，汽车的加速性能主耍依赖于汽车的质量量功率比功率比W/P。由于滚动阻力和空气阻力随行驶速度而。由于滚动阻力和空气阻力随行驶速度而增大，加速性能便随行驶速度增大而降低。增大，加速性能便随行驶速度增大而降低。 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 原地起步加速性能：原地起步加速性能： 指由指由I I或或IIII档起步，以最大加速度档起步，以最大加速度amax(amax(考虑换档考虑换档时间时间) )，逐步换置最高档后到某一预定的距离或车速所，逐步换置最高档后到某一预定的距离或车速所需要的时间。需要的时间。 一般用从一般用从0

42、0400m400m或或0 0100km/h100km/h所需要的时间表示所需要的时间表示原地起步的加速能力。原地起步的加速能力。 超车加速性能：超车加速性能： 指用最高档或次高档，由某一低车速全力加速到指用最高档或次高档，由某一低车速全力加速到某一高速所需的时间。某一高速所需的时间。 前提前提保证安全。保证安全。 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 从上表可知，影响加速度性能的最主要因素是车辆从上表可知，影响加速度性能的最主要因素是车辆的质量的质量功率比，随着质量功率比，随着质量功率比的增加，车辆的加功率比的增加，车辆

43、的加速性能下降，其起步时的最大加速度降低。小客车的质速性能下降，其起步时的最大加速度降低。小客车的质量量功率比性能优于半挂式组合货车，其加速性能也大功率比性能优于半挂式组合货车，其加速性能也大大优于半挂车。大优于半挂车。 此外，还可从表列数值看到，随着起始此外，还可从表列数值看到，随着起始速度的提高，行驶阻力速度的提高，行驶阻力( (滚动阻力和空气阻力滚动阻力和空气阻力) )增大，最增大，最大加速度降低。大加速度降低。 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 道路纵坡是影响最大加速度的另一个重要因素。在纵道路纵坡是影响最大加速度的另一个重要因素。在纵坡路段上的最大加速度：坡路段

44、上的最大加速度：100glvgviaa 式中：式中：agvagv在纵坡路段上速度为在纵坡路段上速度为v(km/h)v(km/h)时的最大加速时的最大加速 度度(m/s2)(m/s2)； ii纵坡坡度纵坡坡度(%)(%)。 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 表2-4列出了按上式和表2-3推算出的小客车和半挂车在坡道上上坡时的最大加速度数据。 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 从表从表2-42-4可以看出，随着纵坡度增加，最大加速度可以看出，随着纵坡度增加，最大加速度下降；起始加速的速度越高，最大加速度下降的幅度越下降；起始加速的速度越高，最大加速度下降

45、的幅度越大；半挂式货车由于加速性能差，在较陡的纵坡路段上大；半挂式货车由于加速性能差，在较陡的纵坡路段上，甚至不能在坡道上加速或保持已有速度。，甚至不能在坡道上加速或保持已有速度。 利用表利用表2-32-3和表和表2-42-4中的数据中的数据. .可绘制出汽车以最大加可绘制出汽车以最大加速度起步时的行程时间与达到的速度的关系曲线，供道速度起步时的行程时间与达到的速度的关系曲线，供道路或交通设计时应用。路或交通设计时应用。 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 图图2-32-3所示为三种功率比的小客车在平坡和所示为三种功率比的小客车在平坡和6%6%纵坡纵坡的道路上以最大加速度起

46、步加速时的行程时间的道路上以最大加速度起步加速时的行程时间速度速度关系曲线。关系曲线。 图图2-3 2-3 小客车以最大加速小客车以最大加速度加速时的行程时间度加速时的行程时间达到达到的速度关系曲线图中实线的速度关系曲线图中实线为平坡道路，虚线为为平坡道路，虚线为6%6%上坡道路）上坡道路） 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 图图2-42-4是依据小客车在信号灯转绿后起步以及在车是依据小客车在信号灯转绿后起步以及在车道上超车时观测到的加速度数据整理得到的行程距道上超车时观测到的加速度数据整理得到的行程距离离达到的速度关系曲线。达到的速度关系曲线。图图2-4 2-4 小客车

47、在平坡道小客车在平坡道路上正常加速的行程距路上正常加速的行程距离离达到速度关系曲线达到速度关系曲线 2.5 2.5 减速性能减速性能 汽车在行驶时汽车在行驶时, ,如果驾驶员松开加速踏板，由如果驾驶员松开加速踏板，由于需消耗部分功率以克服行驶阻力，即便不踩刹于需消耗部分功率以克服行驶阻力，即便不踩刹车，汽车也会自动减速，特别在汽车由平坡或降车，汽车也会自动减速，特别在汽车由平坡或降坡转为升坡路段，或者由直线转入急转弯路段时。坡转为升坡路段，或者由直线转入急转弯路段时。车速越高，行驶阻力越大，这种自动减速便越多。车速越高，行驶阻力越大，这种自动减速便越多。 汽车减速性能是指汽车在各种使用条件下迅

48、速汽车减速性能是指汽车在各种使用条件下迅速降低行驶速度的能力。降低行驶速度的能力。 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 车辆的减速度取决于轮胎与路面接触面上的有效车辆的减速度取决于轮胎与路面接触面上的有效摩阻系数。此摩阻系数是一个变量，随路面类型表摩阻系数。此摩阻系数是一个变量，随路面类型表面粗糙程度面粗糙程度) )、路表干湿状况、轮胎状况、路表干湿状况、轮胎状况( (胎面花纹、胎面花纹、磨损程度磨损程度) )以及制动时的车速而变。以及制动时的车速而变。 客车在不同条件下的摩阻系数代表值列示于表客车在不同条件下的摩阻系数代表值列示于表2-52-5。表中也列出了与各摩阻系数值

49、相对应的最小停车。表中也列出了与各摩阻系数值相对应的最小停车距离，表中的建议值为美国州公路和运输官员协会提距离，表中的建议值为美国州公路和运输官员协会提出的停车视距标准，其中包括出的停车视距标准，其中包括2.5s2.5s驾驶员感觉反应时驾驶员感觉反应时间。间。 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 采取紧急刹车而车轮被完全抱死时，车辆采取紧急刹车而车轮被完全抱死时，车辆(特别是货车特别是货车)会由于侧向摩阻力小而失去控制。安装微处理器控制的防抱会由于侧向摩阻力小而失去控制。安装微处理器控制的防抱死刹车系统，可以减少车辆失

50、控的可能性和增加轮胎与路表死刹车系统，可以减少车辆失控的可能性和增加轮胎与路表面间的摩阻力。面间的摩阻力。 2.6 2.6 弯道行驶弯道行驶 车辆以一定的速度在弯道上行驶时，车身受到离心力的车辆以一定的速度在弯道上行驶时，车身受到离心力的作用。此离心力作用。此离心力C与车辆重力与车辆重力W和行驶速度和行驶速度v的平方成正比，的平方成正比，与弯道半径与弯道半径R成反比成反比C=Wv2/gR）。在离心力的作用下，）。在离心力的作用下，车身有以外侧车轮为支点向曲线外侧倾倒，或者车轮沿路表车身有以外侧车轮为支点向曲线外侧倾倒，或者车轮沿路表面向曲线外侧滑移的危险。面向曲线外侧滑移的危险。 第二章第二章

51、 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性弯道行驶弯道行驶 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 如果路表面是平的，则阻止上述危险出现的惟一如果路表面是平的，则阻止上述危险出现的惟一抗力是轮胎与路面之间的横向摩阻力。抗力是轮胎与路面之间的横向摩阻力。 为了改善这一状况，弯道路段的路面通常设置向为了改善这一状况，弯道路段的路面通常设置向曲线内侧倾斜的横坡曲线内侧倾斜的横坡( (称作超高称作超高) )，利用车辆重力的内，利用车辆重力的内倾分力，部分抵消车辆向外倾倒和滑移的倾向。倾分力，部分抵消车辆向外倾倒和滑移的倾向。 汽车在曲线上行驶的横向受力示意图路面横汽车在曲线上行驶的横向

52、受力示意图路面横向无坡度）向无坡度）重力重力轮胎与地面横向摩擦力轮胎与地面横向摩擦力离心力支持力支持力曲线圆心方向曲线圆心方向 汽车在曲线上行驶的横向受力示意图路面横向有汽车在曲线上行驶的横向受力示意图路面横向有坡度）坡度）下滑力与摩擦力的水平合力下滑力与摩擦力的水平合力下滑力下滑力支持力支持力轮胎与地面轮胎与地面横向摩擦力横向摩擦力 离心力离心力重力重力曲线圆心方向曲线圆心方向 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 车辆在设有超高路面上的受力状况，如图车辆在设有超高路面上的受力状况，如图2-52-5所示。所示。由静力平衡条件，可得出车辆在设有超高弯道上行驶由静力平衡条件，可

53、得出车辆在设有超高弯道上行驶的平衡式的平衡式: :图图2-5 2-5 汽车在设有超高汽车在设有超高弯道上行驶的受力状况弯道上行驶的受力状况 gRvfgRWvfWW22tancoscossin或者或者 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 式中式中: f: f横向摩阻系数；横向摩阻系数； gg重力加速度，重力加速度，9.81m/s29.81m/s2； 路面横坡的倾斜角度，路面横坡的倾斜角度， 可近似等于可近似等于超高超高 横坡度横坡度e e。 为保证车辆以一定速度在弯道上安全行驶必须为保证车辆以一定速度在弯道上安全行驶必须控制弯道的半径，即控制弯道的半径，即tanfegvR2

54、第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 由上式确定的弯道半径为保证车辆行驶稳定和安全的由上式确定的弯道半径为保证车辆行驶稳定和安全的 最小半径。最小半径。 最小半径与行驶速度成正比，速度越高，要求的最小最小半径与行驶速度成正比，速度越高，要求的最小 半径值越大；与超高的横坡度成反比，横坡度增大，要求半径值越大；与超高的横坡度成反比，横坡度增大，要求 的最小半径值可降低。的最小半径值可降低。 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 影响弯道最小半径的另一项因索是轮胎与路表面间的影响弯道最小半径的另一项因索是轮胎与路表面间的横向摩阻系数。它是路面类型、路表于湿状况、

55、轮胎状既横向摩阻系数。它是路面类型、路表于湿状况、轮胎状既和行驶车速的函数，但在选一用时主要考虑驾驶的舒适性。和行驶车速的函数，但在选一用时主要考虑驾驶的舒适性。 汽车在弯道上行驶时，车辆后轴的行驶轨迹并不跟随汽车在弯道上行驶时，车辆后轴的行驶轨迹并不跟随其前轴的轨迹。低速行驶的车辆，其后轴的行驶轨迹与前其前轴的轨迹。低速行驶的车辆，其后轴的行驶轨迹与前轴的轨迹相比，向曲线内侧偏移轴的轨迹相比，向曲线内侧偏移(图图2-6) 。偏移量主要随。偏移量主要随弯道半径、轴距以及牵引车和拖车的联接点位置而变化。弯道半径、轴距以及牵引车和拖车的联接点位置而变化。 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆

56、及其运行特性图图2-6 2-6 货车在弯道上的行货车在弯道上的行驶轨迹驶轨迹1-1-直道上车厢宽；直道上车厢宽；2-2-前轴前轴左侧车轮轨迹；左侧车轮轨迹；3-3-后轴右后轴右侧车轮轨迹；侧车轮轨迹；4-4-前悬轨迹；前悬轨迹；5-5-弯道上的偏移量弯道上的偏移量 第二章第二章 道路车辆及其运行特性道路车辆及其运行特性 表表2-62-6中列出了几种半挂式货车在不同弯道半径直中列出了几种半挂式货车在不同弯道半径直角转弯时的行驶轨迹偏移量。角转弯时的行驶轨迹偏移量。 一、车辆运行组织一、车辆运行组织2.7 2.7 车辆运行组织及费用车辆运行组织及费用（1 1多班运输多班运输 一个工作班以上一个工作

57、班以上实行多班运输，可停人不停车或少停车，提高了车辆设备利实行多班运输，可停人不停车或少停车，提高了车辆设备利用率和生产率。用率和生产率。（2 2多班运输的基本方法，即每辆汽车多班运输的基本方法，即每辆汽车( (或汽车列车或汽车列车) )配备配备两名以上的驾驶员，分日夜两班或三班轮流行驶两名以上的驾驶员，分日夜两班或三班轮流行驶 。运输组织方面，主要应解决好劳动组织和车辆的行车调度。运输组织方面，主要应解决好劳动组织和车辆的行车调度。2 2、组织双班运输必须具备的条件、组织双班运输必须具备的条件 1 1货源固定、大宗、有夜间作业条件；货源固定、大宗、有夜间作业条件； 2 2运输线路和现场条件也

58、适合多班运输的开展；运输线路和现场条件也适合多班运输的开展；1 1、采用先进的货运形式、采用先进的货运形式 3) 3)能按开展双班运输的要求安排好各环节的人员力量；能按开展双班运输的要求安排好各环节的人员力量； 4)4)保修技术力量能适应双班运输快速保修的需要；保修技术力量能适应双班运输快速保修的需要； 5)5)有能保证多班运输的装卸力量。有能保证多班运输的装卸力量。 3 3、多班运输组织形式、多班运输组织形式 1)1)一车两人，日夜双班。每隔一定时间，日夜班驾驶员相互调一车两人，日夜双班。每隔一定时间，日夜班驾驶员相互调换一次，配备一名替班驾驶员，替班轮休。这种组织形式，又可换一次，配备一名

59、替班驾驶员，替班轮休。这种组织形式，又可根据运距长短，分为起点交接，中途交接和随车交接三种形式。根据运距长短，分为起点交接，中途交接和随车交接三种形式。 2) 2)一车三人，日夜双班、两工一休。即每车配备三个驾驶员，一车三人，日夜双班、两工一休。即每车配备三个驾驶员，日夜双班，每个驾驶员工作两天，休息一天。适宜于日夜双班，每个驾驶员工作两天，休息一天。适宜于1 1个车班，能个车班，能达到或完成一趟或多趟往返的运输任务。达到或完成一趟或多趟往返的运输任务。 3)3)一车三人，日夜三班，分段交接。即每车配备驾驶员三人，一车三人，日夜三班，分段交接。即每车配备驾驶员三人，日夜三班行驶。在起点站配备驾

60、驶员两人，交接站配备驾驶员一日夜三班行驶。在起点站配备驾驶员两人，交接站配备驾驶员一人，每隔一定时间三名驾驶员轮流替换。人，每隔一定时间三名驾驶员轮流替换。 4)4)两车三人，日夜双班、分段交接。即两辆车配备驾驶员三人、两车三人，日夜双班、分段交接。即两辆车配备驾驶员三人、分段驾驶，交接站设置在起点站或到达站较近，在一个车班时间分段驾驶，交接站设置在起点站或到达站较近，在一个车班时间内能完成一次往返的地方。这种组织形式适用于两天可以往返一内能完成一次往返的地方。这种组织形式适用于两天可以往返一次的运输任务。次的运输任务。 4 4、组织多班运输时，要注意做好以下几项工作、组织多班运输时，要注意做