第2章 道路線形設(shè)計(jì)理論

1、第第2 2章章 道路線形設(shè)計(jì)理論道路線形設(shè)計(jì)理論內(nèi)容提要內(nèi)容提要n基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論平曲線半徑設(shè)計(jì)平曲線半徑設(shè)計(jì)縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)超高設(shè)計(jì)超高設(shè)計(jì)n基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論平曲線半徑設(shè)計(jì)平曲線半徑設(shè)計(jì)縱坡設(shè)計(jì)縱坡設(shè)計(jì)超高設(shè)計(jì)超高設(shè)計(jì)彎坡設(shè)計(jì)彎坡設(shè)計(jì)2.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.1 2.1.1 平曲線半徑設(shè)計(jì)平曲線半徑設(shè)計(jì)（1 1）圓曲線半徑計(jì)算）圓曲線半徑計(jì)算汽車在曲線內(nèi)側(cè)行駛所產(chǎn)生的橫向力Y：離心力C：BNrYrN1Y1hgGa

2、GacosGasinsincosCCC行駛方向0cossinaaYCGCG iRvgGCa2)(127)(0202iVigvR2.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.1 2.1.1 平曲線半徑設(shè)計(jì)平曲線半徑設(shè)計(jì)（2 2）公路圓曲線最小半徑確定公路圓曲線最小半徑確定公路圓曲線最小半徑有三種值：圓曲線最小半徑極限值圓曲線最小半徑一般值不設(shè)超高的圓曲線最小半徑2.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.1 2.1.1 平曲線半徑設(shè)計(jì)平曲線半徑設(shè)計(jì)（2 2）公路圓曲線最小半徑確定公路圓曲線最小半徑確定圓

3、曲線最小半徑極限值設(shè)計(jì)速度(km/h)1201008060403020橫向力系數(shù)0.100.120.130.150.150.160.17i=10%570360220115503015i=8%650400250125553015i=6%710440270135603515)(127)(0202iVigvR2.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.1 2.1.1 平曲線半徑設(shè)計(jì)平曲線半徑設(shè)計(jì)（2 2）公路圓曲線最小半徑確定公路圓曲線最小半徑確定圓曲線最小半徑一般值設(shè)計(jì)速度(km/h)1201008060403020橫向力系數(shù)0.050.050.06

4、0.060.060.050.05超高值(%)6678766圓曲線最小半徑一般值10007004002001006530)(127)(0202iVigvR2.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.1 2.1.1 平曲線半徑設(shè)計(jì)平曲線半徑設(shè)計(jì)（2 2）公路圓曲線最小半徑確定公路圓曲線最小半徑確定不設(shè)超高的圓曲線最小半徑n當(dāng)路拱橫坡為1.5%時(shí)，橫向力系數(shù)采用0.035；n當(dāng)路拱橫坡為2.0%時(shí)，橫向力系數(shù)采用0.040;n當(dāng)路拱橫坡為2.5%時(shí)，橫向力系數(shù)采用0.040；n當(dāng)路拱橫坡為3.0%時(shí)，橫向力系數(shù)采用0.045；n當(dāng)路拱橫坡為3.5%時(shí)，

5、橫向力系數(shù)采用0.050。)(127)(0202iVigvR2.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.1 2.1.1 平曲線半徑設(shè)計(jì)平曲線半徑設(shè)計(jì)（2 2）公路圓曲線最小半徑確定公路圓曲線最小半徑確定不設(shè)超高的圓曲線最小半徑)(127)(0202iVigvR設(shè)計(jì)速度(km/h)1201008060403020i路拱2.0%0.0350.0405 5004 0002 5001 500600350150i路拱2.0%0.0400.0507 5505 2503 3501 9008504502002.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車

6、行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.1 2.1.1 平曲線半徑設(shè)計(jì)平曲線半徑設(shè)計(jì)（3 3）城市道路圓曲線最小半徑確定城市道路圓曲線最小半徑確定城市道路圓曲線最小半徑有三種值：不設(shè)超高最小半徑設(shè)超高最小半徑一般值設(shè)超高最小半徑極限值2.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.1 2.1.1 平曲線半徑設(shè)計(jì)平曲線半徑設(shè)計(jì)（3 3）城市道路圓曲線最小半徑確定城市道路圓曲線最小半徑確定不設(shè)超高最小半徑設(shè)計(jì)速度/(km/h )100806050403020橫向力系數(shù)0.0670.0670.0670.0670.0670.0670.067路面橫坡度i-0.02

7、-0.02-0.02-0.02-0.02-0.02-0.02計(jì)算值/m1675107260341926815167采用值/m16001 00060040030015070km/h)(127)(0202iVigvR2.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.1 2.1.1 平曲線半徑設(shè)計(jì)平曲線半徑設(shè)計(jì)（3 3）城市道路圓曲線最小半徑確定城市道路圓曲線最小半徑確定為何城市道路圓曲線最小半徑計(jì)算時(shí)，值較公路大？在城市道路建成區(qū)，由于兩側(cè)建筑已形成，如設(shè)超高，則兩側(cè)建筑物標(biāo)高不宜配合而且影響街道景觀。城市道路由于非機(jī)動(dòng)車的干擾，交叉口較多，一般車速偏低。

8、km/h2.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.1 2.1.1 平曲線半徑設(shè)計(jì)平曲線半徑設(shè)計(jì)（3 3）城市道路圓曲線最小半徑確定城市道路圓曲線最小半徑確定設(shè)超高最小半徑一般值)(127)(0202iVigvR設(shè)計(jì)速度/( km/h)100806050403020橫向力系數(shù)0.0670.0670.0670.0670.0670.0670.067路面橫坡度i0.060.060.040.040.020.020.02計(jì)算值/m6203972651841458136采用值/m6504003002001508540km/h2.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道

9、路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.1 2.1.1 平曲線半徑設(shè)計(jì)平曲線半徑設(shè)計(jì)（3 3）城市道路圓曲線最小半徑確定城市道路圓曲線最小半徑確定設(shè)超高最小半徑極限值)(127)(0202iVigvR設(shè)計(jì)速度/( km/h)100806050403020橫向力系數(shù)0.140.140.150.160.160.160.16路面橫坡度i0.060.060.040.040.020.020.02計(jì)算值/m39425214998703917采用值/m400250150100704020km/h2.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.2

10、2.1.2 縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)（1 1）縱坡設(shè)計(jì)）縱坡設(shè)計(jì)最大縱坡橋上及橋頭縱坡平均縱坡合成坡度km/h2.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.2 2.1.2 縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)（1 1）縱坡設(shè)計(jì)）縱坡設(shè)計(jì)最大縱坡n最大縱坡值直接影響路線長(zhǎng)度、道路使用質(zhì)量、行車安全及運(yùn)輸成本和工程經(jīng)濟(jì)性。n道路最大縱坡依據(jù)汽車的動(dòng)力特性、道路等級(jí)、自然條件、行車安全及工程與運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)等因素確定。km/h2.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.2 2.1.2 縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)（1

11、 1）縱坡設(shè)計(jì)）縱坡設(shè)計(jì)最大縱坡公路最大縱坡n設(shè)計(jì)速度為120km/h、100m/h、80km/h的高速公路受地形條件或其他特殊情況限制時(shí)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，最大縱坡值可增加1%；n公路改擴(kuò)建中，設(shè)計(jì)速度為40km/h、30km/h、20km/h的利用原有公路的路段，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，最大縱坡值可增加1%。km/h設(shè)計(jì)速度(km/h)1201008060403020最大縱坡(%)34567892.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.2 2.1.2 縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)（1 1）縱坡設(shè)計(jì)）縱坡設(shè)計(jì)最大縱坡城市道路最大縱坡n海拔3000m40

12、00m的高原城市道路的最大縱坡度按表列值減小1%；n積雪寒冷地區(qū)最大縱坡推薦值不得超過6%。km/h設(shè)計(jì)速度(km/h)100806050403020最大縱坡一般值(%)3455.5678最大縱坡極限值(%)456782.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.2 縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)（1）縱坡設(shè)計(jì)）縱坡設(shè)計(jì)橋上及橋頭縱坡 小橋、涵洞 小橋、涵洞縱坡按路線規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)； 大、中橋 大、中橋上的縱坡不宜大于5%； 位于市鎮(zhèn)附近非汽車交通較多的路段 橋上及橋頭引道縱坡均不得大于3%； 緊接大、中橋橋頭兩端的引道縱坡應(yīng)與橋上縱坡相同。km/h2

13、.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.2 縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)（1）縱坡設(shè)計(jì)）縱坡設(shè)計(jì)平均縱坡n定義：在一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)，路線上兩點(diǎn)間的高差值與相應(yīng)水平距離之比，是衡量縱斷面線形設(shè)計(jì)質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。n二級(jí)及二級(jí)以下公路越嶺路線連續(xù)上坡或下坡路段，相對(duì)高差為200m500m時(shí)，平均縱坡不應(yīng)大于5.5%；相對(duì)高差大于500m時(shí)，平均縱坡不應(yīng)大于5%；任意連續(xù)3km路段的平均縱坡不應(yīng)大于5.5%。n高速公路、一級(jí)公路應(yīng)論證采用合理的平均縱坡，對(duì)存在連續(xù)長(zhǎng)、陡縱坡的路段應(yīng)進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)。km/h2.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理

14、論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.2 2.1.2 縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)（1 1）縱坡設(shè)計(jì)）縱坡設(shè)計(jì)合成坡度n路線縱坡與路拱橫坡或彎道超高橫坡的矢量和，其坡度方向即流水線方向。n在冰滑、潮濕路段，車輛容易沿合成坡度方向產(chǎn)生滑溜，尤其在急彎陡坡處，由于合成坡度的影響，汽車重心發(fā)生偏移，將影響行車安全，甚至造成惡性交通事故。22橫縱合iii2.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論公路最大允許合成坡度城市道路最大允許合成坡度注：積雪地區(qū)各級(jí)道路的合成坡度應(yīng)小于或等于6%。km/h設(shè)計(jì)速度(km/h)100、806050403020合成坡度

15、(%)77.07.08.02.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.2 2.1.2 縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)（2 2）坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)）坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)最大坡長(zhǎng)最小坡長(zhǎng)組合坡長(zhǎng)km/h2.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.2 2.1.2 縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)（2 2）坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)）坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)最大坡長(zhǎng)n汽車沿長(zhǎng)距離的陡坡上坡時(shí)，因需長(zhǎng)時(shí)間低檔行駛，易引起發(fā)動(dòng)機(jī)效率降低。n下坡時(shí)，由于頻繁剎車將縮短制動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命，影響行車安全。n根據(jù)汽車的爬坡能力，以末速度約降低至設(shè)計(jì)車速的一半考慮，對(duì)縱坡的最大長(zhǎng)度

16、予以限制。km/h2.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論公路最大坡長(zhǎng)城市道路最大坡長(zhǎng)km/h設(shè)計(jì)速度(km/h)縱坡坡度(%) 120100806040302039001000110012004700800900100011001100120056007008009009001000650060070070080075005006008300300400920030010200設(shè)計(jì)速度10080605040縱坡度(%)4566.5766.576.578縱坡限制長(zhǎng)度7006004003503003503002503002502002.12.1基于汽車

17、行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.2 2.1.2 縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)（2 2）坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)）坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)最小坡長(zhǎng)n如果坡長(zhǎng)過短，變坡點(diǎn)增多，形成“鋸齒形”路段，容易造成行車起伏頻繁，影響公路的服務(wù)水平，減少公路的使用壽命，因此，應(yīng)減少縱坡上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。n此外，相鄰變坡點(diǎn)間距應(yīng)不小于兩豎曲線間的切線長(zhǎng)，以便插入適當(dāng)?shù)呢Q曲線。km/h2.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論公路最小坡長(zhǎng)城市道路最小坡長(zhǎng)km/h設(shè)計(jì)速度(km/h)1201008060403020最小坡長(zhǎng)(m)30025020015012010060設(shè)計(jì)

18、速度(km/h)100806050403020最小坡長(zhǎng)(m)25020015013011085602.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.2 2.1.2 縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)（2 2）坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)）坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)組合坡長(zhǎng)n當(dāng)連續(xù)縱坡是由幾個(gè)不同受限坡度值的坡段組合而成時(shí)，應(yīng)按不同坡度的坡長(zhǎng)限制折算確定。n如設(shè)計(jì)速度為40km/h的公路某段8%的縱坡，長(zhǎng)為120m，該長(zhǎng)度是相應(yīng)限制坡長(zhǎng)(300m)的2/5；相鄰坡段的縱坡為7%，則其坡長(zhǎng)不應(yīng)超過相應(yīng)限制坡長(zhǎng)(500m)的(1-2/5)，即5003/5=300m。n也就是說8%縱坡設(shè)計(jì)120m后，還

19、可以接著設(shè)計(jì)7%縱坡段300m。km/h2.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.3 2.1.3 超高設(shè)計(jì)超高設(shè)計(jì)（1 1）超高橫坡度）超高橫坡度計(jì)算超高度iy時(shí)，在一定的設(shè)計(jì)速度條件下，取用變動(dòng)的橫向力系數(shù)，其變化范圍為0.0350.17，且隨半徑的增大而減小，計(jì)算時(shí)可參考標(biāo)準(zhǔn)中在計(jì)算圓曲線最小半徑極限值、一般值和不設(shè)超高的圓曲線最小半徑采用的值進(jìn)行擬合計(jì)算。此外，為避免車輛由于超高橫坡度過大而產(chǎn)生橫向位移，公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D60-2006)規(guī)定了最大超高橫坡度。km/h2y127ViR2.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理

20、論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.3 2.1.3 超高設(shè)計(jì)超高設(shè)計(jì)（1 1）超高橫坡度）超高橫坡度高速公路、一級(jí)公路正常情況下采用8%，交通組成中小客車比例高時(shí)可采用10%。各級(jí)公路圓曲線最大超高值km/h2.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.3 2.1.3 超高設(shè)計(jì)超高設(shè)計(jì)（1 1）超高橫坡度）超高橫坡度n二、三、四級(jí)公路接近城鎮(zhèn)且混合交通量較大的路段，車速受到限制時(shí)，其最大超高值可按下表執(zhí)行。車速受限時(shí)的公路最大超高值km/h設(shè)計(jì)速度(km/h)806040、30、20超高值(%)4422.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線

21、形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.3 2.1.3 超高設(shè)計(jì)超高設(shè)計(jì)（1 1）超高橫坡度）超高橫坡度n城市道路圓曲線半徑小于不設(shè)超高最小半徑時(shí)，在圓曲線范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)超高，最大超高橫坡度按下表執(zhí)行。城市道路圓曲線最大超高橫坡度km/h設(shè)計(jì)速度(km/h)100、8060、5040、30、20超高值(%)6422.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論2.1.3 超高設(shè)計(jì)超高設(shè)計(jì)（2）超高過渡段）超高過渡段由直線段的雙向路拱橫斷面逐漸過渡到圓曲線段的全超高單向橫斷面，其間必須設(shè)置超高過渡段。nB旋轉(zhuǎn)軸至行車道(設(shè)路緣帶時(shí)為路緣帶)外側(cè)邊緣的

22、寬度，m；ni超高坡度與路拱坡度代數(shù)差，%；nq超高漸變率，即旋轉(zhuǎn)軸線與行車道外側(cè)邊緣線之間相對(duì)升降的比率。qiBL c2.12.1基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論基于汽車行駛穩(wěn)定性的道路線形設(shè)計(jì)理論公路超高漸變率城市道路超高漸變率設(shè)計(jì)速度(km/h)超高旋轉(zhuǎn)軸位置中線邊線1201/2501/2001001/2251/175801/2001/150601/1751/125401/1501/100301/1251/75201/1001/50設(shè)計(jì)速度(km/h)100806050403020超高漸變率1/1751/1501/1251/1151/1001/751/502.22.2基于人類工效學(xué)的

23、道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.1 2.2.1 現(xiàn)有設(shè)計(jì)理論的缺陷現(xiàn)有設(shè)計(jì)理論的缺陷北京工業(yè)大學(xué)任福田教授于90年代初首次提出“道路線形設(shè)計(jì)新理論” ，認(rèn)為：現(xiàn)行以現(xiàn)行以“汽車行駛理論汽車行駛理論”為基礎(chǔ)的道路設(shè)計(jì)理論僅為基礎(chǔ)的道路設(shè)計(jì)理論僅僅是保障了汽車在運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的安全性僅是保障了汽車在運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的安全性，而未充分考慮道路使用者而未充分考慮道路使用者的心理、生理特性與要求的心理、生理特性與要求。平面設(shè)計(jì)中，平曲線半徑的確定原理是以標(biāo)準(zhǔn)汽車以一定速度通過彎道時(shí)的橫向穩(wěn)定性為前提的，在其計(jì)算公式中，橫向力系數(shù)是與人的舒適感受相聯(lián)系的，即橫向力系數(shù)越小，舒適性越好，其缺點(diǎn)

24、是舒適性感受是一個(gè)定性的指標(biāo)。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.1 2.2.1 現(xiàn)有設(shè)計(jì)理論的缺陷現(xiàn)有設(shè)計(jì)理論的缺陷縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)，最大縱坡和坡長(zhǎng)的確定是根據(jù)汽車的動(dòng)力特性、道路等級(jí)、自然條件及工程運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)等因素綜合考慮的，在汽車方面可謂考慮得周全備至，在駕駛?cè)朔矫妫讼露钙聲r(shí)注意到了駕駛?cè)说囊蛩赝猓渌矫娑紱]有考慮道路使用者的感受與反應(yīng)。在橫斷面方面，車道寬是以標(biāo)準(zhǔn)車的橫向尺寸加橫向擺動(dòng)寬構(gòu)成的；路肩寬度則主要是考慮對(duì)行車道的保護(hù)及方便臨時(shí)停車。其實(shí)不管是車道寬還是路肩寬，不同的車道寬和路肩寬對(duì)行車的駕駛?cè)丝隙〞?huì)構(gòu)成不同的心理、生理反應(yīng)，從

25、而影響安全與舒適。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.1 2.2.1 現(xiàn)有設(shè)計(jì)理論的缺陷現(xiàn)有設(shè)計(jì)理論的缺陷道路線形設(shè)計(jì)新理論提出：以道路使用者的交通需求和生理-心理反應(yīng)特征作為道路線形設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)路線的各個(gè)元素，力求協(xié)調(diào)。用道路線形設(shè)計(jì)新理論來(lái)檢查現(xiàn)行以“汽車行駛理論”為基礎(chǔ)的道路平、縱、橫設(shè)計(jì)主要指標(biāo)的選取情況。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.2 2.2.2 道路交通中的人類工效學(xué)需求道路交通中的人類工效學(xué)需求人類工效學(xué)也稱人機(jī)工程學(xué)、人因工程學(xué)等，國(guó)外開始于30 年代。人類工效學(xué)的基

26、本定義為：研究人和機(jī)器、環(huán)境的相互作用及其合理結(jié)合，使設(shè)計(jì)的機(jī)器和環(huán)境系統(tǒng)適合人的生理、心理等特征，達(dá)到在生產(chǎn)中提高效率、安全、健康和舒適的目的。道路交通是由人、機(jī)、環(huán)境組成的一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)的人機(jī)系統(tǒng)。在此，“機(jī)”不光是指汽車，還包括道路；環(huán)境也不光是指駕駛?cè)怂幍鸟{駛室，還指道路沿線與行車有關(guān)的方方面面。一般人-機(jī)系統(tǒng)的“機(jī)”與環(huán)境都是相對(duì)固定和靜止的，而道路交通系統(tǒng)中的“機(jī)”和環(huán)境則是動(dòng)態(tài)變化的。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.2 2.2.2 道路交通中的人類工效學(xué)需求道路交通中的人類工效學(xué)需求以往對(duì)道路交通系統(tǒng)中的人與汽車之間的“小”人

27、機(jī)系統(tǒng)研究得較多， 但對(duì)道路設(shè)施怎樣符合動(dòng)態(tài)的駕駛?cè)说男睦怼⑸硪笱芯壳飞?，因而常常發(fā)生交通安全問題。應(yīng)當(dāng)把人機(jī)工程學(xué)理論和原理應(yīng)用于其中，體現(xiàn)處處以人為主體的，人、機(jī)、路、環(huán)境系統(tǒng)的最佳協(xié)調(diào)。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.3 2.2.3 駕駛?cè)耸孢m性基礎(chǔ)理論與緊張度分析方法駕駛?cè)耸孢m性基礎(chǔ)理論與緊張度分析方法（1）駕駛?cè)诵睦砼c生理特征駕駛?cè)诵睦砼c生理特征解剖學(xué)家把神經(jīng)系統(tǒng)分為中樞神經(jīng)系統(tǒng)和周圍神經(jīng)系統(tǒng)兩部分。中樞神經(jīng)系統(tǒng)由腦和脊髓組成；周圍神經(jīng)系統(tǒng)包括軀干和植物神經(jīng)系統(tǒng)。周圍神經(jīng)系統(tǒng)廣布全身，把全身各器官與中樞神經(jīng)聯(lián)系起來(lái)，以使中樞神經(jīng)

28、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)體的調(diào)節(jié)。交通環(huán)境刺激通過傳入神經(jīng)作用于駕駛?cè)耍{駛?cè)私?jīng)過大腦皮層初步的認(rèn)知活動(dòng)，根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)判斷，做出駕駛行為的決策。這種決策再通過大腦皮層傳出神經(jīng)，將意志決定傳給效應(yīng)器官，做出恰當(dāng)?shù)膭?dòng)作效應(yīng)，從而使駕駛?cè)税踩{駛。各個(gè)過程相互聯(lián)系、相互制約，構(gòu)成一個(gè)完整的心理活動(dòng)的整體。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.3 2.2.3 駕駛?cè)耸孢m性基礎(chǔ)理論與緊張度分析方法駕駛?cè)耸孢m性基礎(chǔ)理論與緊張度分析方法（2）駕駛?cè)诵熊嚲o張性與心率的關(guān)系駕駛?cè)诵熊嚲o張性與心率的關(guān)系對(duì)于同一個(gè)人，心率的大小會(huì)受其病理、飲食、姿勢(shì)、情緒和智力活動(dòng)的影響。如

29、果在其他條件相對(duì)不變的情況下，給某人以緊張的刺激，則該人的心率會(huì)隨著刺激強(qiáng)弱而發(fā)生變化。駕駛?cè)嗽诘缆飞闲熊?，時(shí)刻會(huì)有來(lái)自道路線形、車輛和環(huán)境等方面的刺激。以道路為例，如果道路線形在某些部位出現(xiàn)急彎陡坡，或者組合連接不順，則駕駛?cè)诵熊囍吝@些路段，會(huì)因?yàn)榫o張而引起心率急速加快。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.3 2.2.3 駕駛?cè)耸孢m性基礎(chǔ)理論與緊張度分析方法駕駛?cè)耸孢m性基礎(chǔ)理論與緊張度分析方法（2）駕駛?cè)诵熊嚲o張性與心率的關(guān)系駕駛?cè)诵熊嚲o張性與心率的關(guān)系對(duì)于緊張與心率間的關(guān)系，生理學(xué)上的分析如下：n駕駛?cè)藦囊欢伍L(zhǎng)直線路段高速進(jìn)入小彎道之前，小彎

30、道的形狀會(huì)轉(zhuǎn)變成視覺刺激進(jìn)入駕駛?cè)说哪X中樞；n腦中樞依據(jù)視覺刺激的強(qiáng)弱，經(jīng)快速處理后將沖動(dòng)傳至脊髓上的交感神經(jīng)，使駕駛?cè)说慕桓猩窠?jīng)產(chǎn)生興奮；n交感神經(jīng)的興奮，使其節(jié)后纖維釋放的去甲腎上腺素增多，促使Ca2+從心肌細(xì)胞膜外向膜內(nèi)流；n心肌細(xì)胞膜內(nèi)外離子濃度的改變，將對(duì)心肌細(xì)胞的生物電活動(dòng)和生理特性產(chǎn)生明顯的影響，從而影響到駕駛?cè)诵穆实目炻兓?.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.3 2.2.3 駕駛?cè)耸孢m性基礎(chǔ)理論與緊張度分析方法駕駛?cè)耸孢m性基礎(chǔ)理論與緊張度分析方法（3）駕駛?cè)司o張度的分析駕駛?cè)司o張度的分析心率能很好地反映車速和道路線形對(duì)駕駛?cè)诵熊?/p>

31、緊張性的影響。因此，可以用心率這個(gè)人體最基本的生理反應(yīng)指標(biāo)來(lái)研究駕駛?cè)诵熊嚂r(shí)心理緊張與車速和道路線形之間的關(guān)系。用心率來(lái)表示駕駛?cè)说男睦砭o張程度是符合實(shí)際的，而且有一定的規(guī)律性，但是不同素質(zhì)的駕駛?cè)诵穆适遣煌模簿褪钦f心率不能定量反映駕駛?cè)说木o張程度。因?yàn)槊總€(gè)人的心理變化是一致的，所以可以用心率增長(zhǎng)率來(lái)衡量人的緊張程度。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.3 2.2.3 駕駛?cè)耸孢m性基礎(chǔ)理論與緊張度分析方法駕駛?cè)耸孢m性基礎(chǔ)理論與緊張度分析方法（3）駕駛?cè)司o張度的分析駕駛?cè)司o張度的分析為了定量研究駕駛?cè)司o張程度和心率的關(guān)系，用駕駛模擬艙對(duì)緊張度標(biāo)

32、準(zhǔn)做了初步研究。n駕駛?cè)说氖孢m、緊張、恐懼感是三條垂直直線，直線的長(zhǎng)度代表其離散程度。n為了準(zhǔn)確研究緊張度的閾值，把舒適、緊張、恐懼感的特征值分別連接起來(lái)，低于最下線的區(qū)域?yàn)槭孢m區(qū)，高于最上線的區(qū)域?yàn)榭謶謪^(qū)n 取圖中各垂直線與15%位特征值連線的交點(diǎn)為舒適、緊張、恐懼理論閾值，分別為18%、27%、39%。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.4 基于駕駛?cè)诵穆试隽康钠角€半徑設(shè)計(jì)基于駕駛?cè)诵穆试隽康钠角€半徑設(shè)計(jì)（1）自由流下駕駛?cè)诵穆试隽颗c平曲線半徑和車速間的關(guān)系自由流下駕駛?cè)诵穆试隽颗c平曲線半徑和車速間的關(guān)系n具體確定和計(jì)算三參數(shù)(心率增量N

33、、平曲線半徑R和車速V)樣本數(shù)據(jù)的方法是：1) 確定行車試驗(yàn)起點(diǎn)和終點(diǎn)間不受超車 被超車和跟車影響的時(shí)段；2) 選擇包含有平曲線在內(nèi)的這些符合條件的路段；3) 在其間找到每個(gè)平曲線的曲中點(diǎn)；4) 計(jì)算曲中點(diǎn)左右56秒鐘內(nèi)行車速度和駕駛?cè)诵穆试隽康木怠?.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論（1）自由流下駕駛?cè)诵穆试隽颗c平曲線半徑和車速間的關(guān)系自由流下駕駛?cè)诵穆试隽颗c平曲線半徑和車速間的關(guān)系n由于平曲線半徑的離散性及樣本量較大，所以同一個(gè)平曲線半徑R上對(duì)應(yīng)有許多個(gè)速度值和心率值。n對(duì)在R2000m范圍內(nèi)的平曲線求同一半徑R所對(duì)應(yīng)的多個(gè)車速和心率數(shù)據(jù)的平均值，

34、并按置信度為95%的置信區(qū)間剔除少數(shù)落在區(qū)間以外的數(shù)據(jù)，然后再求平均值。心率增量(次/min)23.6524.1323.3824.9724.4722.4521.5920.224.1620.7419.6820.5曲線半徑(m)200250300350400440450470500550600665行車速度(km/h)76.4380.0885.3396.7697.295.1297.0390.94102.897.0199.6197.14心率增量(次/min)22.2923.3519.8720.822.2719.4420.4620.8921.7222.0920-曲線半徑(m)7007507708009

35、00100012001500175018722000-行車速度(km/h)106.9110.2100107.6113.6107.4112.3113118.1123.1116.8-2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論（1）自由流下駕駛?cè)诵穆试隽颗c平曲線半徑和車速間的關(guān)系自由流下駕駛?cè)诵穆试隽颗c平曲線半徑和車速間的關(guān)系n平曲線上的行車速度，因主要只受平曲線半徑的影響，所以它們之間散點(diǎn)圖的規(guī)律性較強(qiáng)。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論（1）自由流下駕駛?cè)诵穆试隽颗c平曲線半徑和車速間的關(guān)系自由流下駕駛?cè)诵穆试隽颗c平曲線半

36、徑和車速間的關(guān)系n因駕駛?cè)嗽谄角€上的行車心率同時(shí)受車速和半徑的影響，所以R-N關(guān)系圖上的散點(diǎn)趨勢(shì)不十分清晰。 即使這樣，仍可看出N隨R增大先急劇降低，在R到達(dá)一定值Rl后，N隨R的增大沿水平方向上下波動(dòng)。 這表明在RRl時(shí)，影響變得輕微甚至消失。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論（1）自由流下駕駛?cè)诵穆试隽颗c平曲線半徑和車速間的關(guān)系自由流下駕駛?cè)诵穆试隽颗c平曲線半徑和車速間的關(guān)系nV-N之間的關(guān)系走向顯得非常模糊，散點(diǎn)圖有隨V增大N稍稍減小的趨勢(shì)；如果單純考慮V、N這兩個(gè)指標(biāo)的關(guān)系，這種趨勢(shì)與常理是背道而馳的，按常理，應(yīng)該是車速越高，駕駛?cè)烁杏X心理越

37、緊張。 在V-N圖上，V小的一頭，就意味與其對(duì)應(yīng)的半徑也小。 在較小半徑的平曲線上行車，即使降低了車速，但由于離心力仍然存在，加上操縱上難度增加，駕駛?cè)巳圆恢挥X地增加了緊張。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論（1）自由流下駕駛?cè)诵穆试隽颗c平曲線半徑和車速間的關(guān)系自由流下駕駛?cè)诵穆试隽颗c平曲線半徑和車速間的關(guān)系V-N圖上V大的一頭，按常理，車速升高駕駛?cè)司o張應(yīng)增加。但高的車速對(duì)應(yīng)著大的半徑，與速度的升高相比，大的半徑給駕駛?cè)藥?lái)行車的放松會(huì)足夠抵消因速度的增加而造成的緊張。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論（1

38、）自由流下駕駛?cè)诵穆试隽颗c平曲線半徑和車速間的關(guān)系自由流下駕駛?cè)诵穆试隽颗c平曲線半徑和車速間的關(guān)系n通過上述對(duì)三參數(shù)關(guān)系的定性分析，再參照R-N和V-N間的散點(diǎn)規(guī)律，可以認(rèn)為R-N之間是呈負(fù)冪函數(shù)關(guān)系變化的，而V-N間呈近似線性的正冪函數(shù)關(guān)系變化，綜合這些分析可得到R、V、N三者間的關(guān)系模型是二元非線性的。nN心率增量，即駕駛?cè)诵熊嚂r(shí)平均心率與其靜止時(shí)平均心率之差，次/min；nV行車速度，km/h；nR平曲線半徑，m；nbi待定系數(shù)。120bbVNbR2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.4 基于駕駛?cè)诵穆试隽康钠角€半徑設(shè)計(jì)基于駕駛?cè)诵穆试隽康?/p>

39、平曲線半徑設(shè)計(jì)（2）平曲線上超車行駛時(shí)心率增量與半徑和車速的關(guān)系平曲線上超車行駛時(shí)心率增量與半徑和車速的關(guān)系n上述的各種狀況分析是在無(wú)超車、被超車和跟車影響下的純自由流環(huán)境中。n事實(shí)上，駕駛?cè)嗽诘缆飞闲熊?，隨時(shí)都有可能與道路上的其他車輛交匯，發(fā)生超車、被超車和跟車。n接下來(lái)主要分析在有其他車流影響的條件下，駕駛?cè)嗽谄角€上的駕車行為特性及心理、生理的反應(yīng)。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論（2）平曲線上超車行駛時(shí)心率增量與半徑和車速的關(guān)系平曲線上超車行駛時(shí)心率增量與半徑和車速的關(guān)系nR-V之間仍然存在較密切的相關(guān)，兩者的回歸曲線依然存在，且該曲線與無(wú)車

40、流影響時(shí)相比，除整體升高外，形狀上大體和無(wú)車流影響時(shí)的R-V曲線相同。 曲線在坐標(biāo)圖上的位置整體升高，意味著大部分時(shí)候超車行駛比正常行駛需要更高的速度。圖中有一些點(diǎn)的車速很低，反應(yīng)了某些超車行駛的危險(xiǎn)性，駕駛?cè)嗽谶@些地方不得不把車速降得很低。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論 散點(diǎn)圖的形狀已沒有了自由流下行車時(shí)的那種規(guī)律，心率增量大小的離散性大大增加。 這意味著超車行使時(shí)，駕駛?cè)说男睦砭o張是忽輕忽重的，此時(shí)駕駛?cè)诵熊嚨木o張，完全由前車的車型、行駛狀態(tài)和車速?zèng)Q定。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.4 基于

41、駕駛?cè)诵穆试隽康钠角€半徑設(shè)計(jì)基于駕駛?cè)诵穆试隽康钠角€半徑設(shè)計(jì)（3）夜間行車時(shí)心率增量與平曲線半徑和車速的的關(guān)系夜間行車時(shí)心率增量與平曲線半徑和車速的的關(guān)系n夜間行車時(shí)駕駛?cè)说囊曇皽p小，視覺清晰度降低，與白天行車時(shí)相比，應(yīng)該感覺更加緊張。定量研究在無(wú)其他車流影響的條件下，駕駛?cè)嗽谝归g行車時(shí)平曲線半徑、車速和心率增量之間的關(guān)系。心率增量(次/min)20.9920.5216.6418.8218.2922.2216.0617.1716.8918.4720.28曲線半徑(m)200250300350400450470500550600665行車速度(km/h)67.0665.8478.3078.3

42、078.9879.0273.4183.0770.7084.4765.82心率增量(次/min)15.2720.1217.2621.3716.9623.7316.3017.7719.4423.2815.08曲線半徑(m)70075080010001500160020003000400050005080行車速度(km/h)87.4094.4275.7890.6779.7593.7680.2085.4482.5792.4476.822.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.4 基于駕駛?cè)诵穆试隽康钠角€半徑設(shè)計(jì)基于駕駛?cè)诵穆试隽康钠角€半徑設(shè)計(jì)（3）夜間行車

43、時(shí)心率增量與平曲線半徑和車速的的關(guān)系夜間行車時(shí)心率增量與平曲線半徑和車速的的關(guān)系n與白天行車時(shí)相比，三參數(shù)兩兩之間趨勢(shì)都大體上相同，只是幅度上有所變化。n車速隨半徑R的增大仍舊呈先迅速后緩慢增加的趨勢(shì)，但車速與白天相比卻大大降低。n相反，雖然車速與白天相比降低了很多，但心率增量卻稍稍有所升高，而且心率增量隨平曲線半徑變化的離散性更大，這些特性是由于黑夜給駕駛?cè)说囊曇昂鸵曈X上帶來(lái)不便，以及偶爾受對(duì)向車燈的照射出現(xiàn)眩目而造成的。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.4 基于駕駛?cè)诵穆试隽康钠角€半徑設(shè)計(jì)基于駕駛?cè)诵穆试隽康钠角€半徑設(shè)計(jì)（3）夜間行車時(shí)

44、心率增量與平曲線半徑和車速的的關(guān)系夜間行車時(shí)心率增量與平曲線半徑和車速的的關(guān)系n取研究路段的設(shè)計(jì)速度V=80km/h，代入則得到R-N的關(guān)系式：0.20368.189NRn 曲線在R=509m的左邊N隨R減小有較急劇的增加；在R=509m右邊N隨R增加而緩慢地減少。n 取50的整數(shù)倍，最終取駕駛?cè)嗽谄角€上行車時(shí)心率發(fā)生陡緩變化的分界點(diǎn)半徑值為R=500m。n 以此半徑作為設(shè)計(jì)速度為80km/h的高速公路符合行車駕駛?cè)诵纳硇枨蟮淖钚∑角€半徑值。n 把R=500m代入公式，即得對(duì)應(yīng)的心率增量為N=19.31次/min。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理

45、論2.2.4 基于駕駛?cè)诵穆试隽康钠角€半徑設(shè)計(jì)基于駕駛?cè)诵穆试隽康钠角€半徑設(shè)計(jì)（4）基于駕駛?cè)诵穆试隽康钠角€半徑推薦值基于駕駛?cè)诵穆试隽康钠角€半徑推薦值n這是一個(gè)二元線性方程，可以用最小二乘法由樣本數(shù)據(jù)確定出回歸系數(shù)B0、b1、b2。n應(yīng)用三參數(shù)對(duì)應(yīng)的樣本值，按最小二乘法可求得回歸系數(shù)的值分別為b0=2.483，b1=0.756，b2=0.203。120bbVNbR012lnlnlnlnNbbVbR00ln,ln,ln,lnNN Bb VV RR210RbVbBN0.7560.2032.483VNR回歸模型的適用范圍為：200mR2000m。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論

46、基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.5 基于駕駛?cè)诵穆试隽康目v坡設(shè)計(jì)基于駕駛?cè)诵穆试隽康目v坡設(shè)計(jì)（1）順直下坡路段對(duì)車速和心率的影響順直下坡路段對(duì)車速和心率的影響n在順直路段上選擇自由流條件下的下坡路段，在行車試驗(yàn)數(shù)據(jù)中尋求與每一縱坡值相對(duì)應(yīng)的車速和心率增量。縱坡(1/1000)381213162022車速(km/h)141128146.7137133142.5134.7心率增量(次/min)21.1521.721.5922.119.1524.6520.91縱坡(1/1000)24273032364050車速(km/h)133.7138.3138136.3132.3131115心率增量(次

47、/min)22.2921.7219.9920.1319.2514.714.92.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論（1）順直下坡路段對(duì)車速和心率的影響順直下坡路段對(duì)車速和心率的影響n縱坡在ix=02.0%之間時(shí)，因重力沿縱坡方向分力的作用，使車輛沿縱坡方向產(chǎn)生一個(gè)加速度： 。n如果駕駛?cè)嗽谄马數(shù)男熊囁俣炔皇翘貏e大，則其在小于2%以下的縱坡路段上下坡行駛時(shí)，一般不會(huì)做剎車操作，這也就是圖中在ix2%范圍內(nèi)車速隨ix增大而緩緩上升的原因。20.01940.6465133.41xxVii 模型的適用范圍為0ix2%以后，隨ix的不斷增大，重力分量引起下坡行駛車輛

48、的加速度越來(lái)越大，而且這樣的路段讓駕駛?cè)丝雌饋?lái)有縱坡存在的感覺也越來(lái)越強(qiáng)。n 迫于安全考慮駕駛?cè)藭?huì)隨縱坡的增大做不同強(qiáng)度的剎車操作，于是出現(xiàn)了圖中的ix2%區(qū)域的曲線。 2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論（1）順直下坡路段對(duì)車速和心率的影響順直下坡路段對(duì)車速和心率的影響n雖然下坡時(shí)縱坡增大可能引起駕駛?cè)说男穆试黾?，但因隨縱坡增大駕駛?cè)说男熊囍苿?dòng)不斷加強(qiáng)，從而車速也隨著降低。n這樣不但抵消了駕駛?cè)艘蚩v坡增大而引起的緊張，而且還使駕駛?cè)嗽谙鄬?duì)較大的縱坡上以不大的車速行車時(shí)感受到了安全和舒適。20.00640.182220.601xxNii 模型的適用范圍為

49、0ix5%，R=0.83。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.5 基于駕駛?cè)诵穆试隽康目v坡設(shè)計(jì)基于駕駛?cè)诵穆试隽康目v坡設(shè)計(jì)（2）順直上坡路段對(duì)車速和心率的影響順直上坡路段對(duì)車速和心率的影響n除非駕駛?cè)说囊暰€在縱向上坡時(shí)受到遮擋，不然在線形設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的上坡坡度不會(huì)給駕駛?cè)说男熊噹?lái)什么心理緊張上的影響?？v坡(1/1000)3812131622車速(km/h)117.3130136129127132心率增量(次/min)19.2919.122.6220.219.6620.04縱坡(1/1000)242730364050車速(km/h)123126

50、132128.5120106.3心率增量(次/min)24.3119.0417.9918.1722.8318.622.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論（2）順直上坡路段對(duì)車速和心率的影響順直上坡路段對(duì)車速和心率的影響n上坡路段ix-V的關(guān)系曲線在形狀上與下坡路段完全相同，就是上坡時(shí)的ix-V曲線向上平移了大約8km/h。n不過雖然上、下坡兩曲線的形狀相似，但曲線變化的本質(zhì)原因卻有區(qū)別。n 在ix2%的范圍內(nèi)，一方面隨ix增大重力分量也增大，使加速度的得來(lái)漸漸變難；另一方面隨ix增大縱向視距會(huì)越來(lái)越短，這樣會(huì)迫使駕駛?cè)朔艞壖铀伲@兩方面原因就造成了V隨ix

51、增大而減少。20.02741.114118.92xxVii 模型的適用范圍為0ix2%以后，隨ix增大之所以N不隨V的下降而快速下降，是因?yàn)樵絹?lái)越陡的縱坡使縱向視距的長(zhǎng)度越來(lái)越有限，從而引起駕駛?cè)诵睦淼哪撤N緊張。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.5 基于駕駛?cè)诵穆试隽康目v坡設(shè)計(jì)基于駕駛?cè)诵穆试隽康目v坡設(shè)計(jì)（3）基于駕駛?cè)诵穆试隽康目v坡設(shè)計(jì)推薦值基于駕駛?cè)诵穆试隽康目v坡設(shè)計(jì)推薦值n大量數(shù)據(jù)研究表明，駕駛?cè)诵穆试隽颗c上、下坡路段的坡度可以進(jìn)行多項(xiàng)式擬合。n在設(shè)計(jì)速度為80km/h的高速公路路段上，在下坡不制動(dòng)及上坡加速情況下，對(duì)駕駛?cè)诵穆试隽颗c坡度

52、進(jìn)行擬合。下坡路段坡度(%)心率增量(次/min)01234567151719272931252321150心率增量(次/min)上坡路段坡度(%)171931332123252729123456782.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論（3）基于駕駛?cè)诵穆试隽康目v坡設(shè)計(jì)推薦值基于駕駛?cè)诵穆试隽康目v坡設(shè)計(jì)推薦值下坡路段坡度(%)心率增量(次/min)01234567151719272931252321n 當(dāng)下坡坡度小于2%時(shí)，心率增量較小，駕駛?cè)藳]有明顯感覺緊張，且心率增量隨著坡度的增加而線性增加；n 當(dāng)縱坡達(dá)到2%時(shí)，心率增量值與安靜時(shí)的心率的比值大于3

53、0%，駕駛?cè)诵睦磔^為緊張；n 當(dāng)縱坡達(dá)到6%左右時(shí)，駕駛?cè)诵穆试隽恐蹬c安靜時(shí)的心率的比值大于40%，心理非常緊張，容易產(chǎn)生交通事故。n 因此，設(shè)計(jì)速度為80km/h的高速公路，建議下坡路段的縱坡值不宜大于6%。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論（3）基于駕駛?cè)诵穆试隽康目v坡設(shè)計(jì)推薦值基于駕駛?cè)诵穆试隽康目v坡設(shè)計(jì)推薦值150心率增量(次/min)上坡路段坡度(%)17193133212325272912345678n 當(dāng)上坡坡度小于3%時(shí)，由于坡度較小，駕駛?cè)瞬灰赘兄?，心率增量變化不明顯，沒有明顯感覺緊張；n 當(dāng)縱坡大于3%而小于7%時(shí)，駕駛?cè)诵穆试隽孔?/p>

54、化率增大，駕駛?cè)藢?duì)縱坡坡度的敏感性增加，心率增量值與安靜時(shí)的心率的比值大于30%，心理較為緊張。n 當(dāng)縱坡達(dá)到7%時(shí)，駕駛?cè)诵穆试隽恐蹬c安靜時(shí)的心率的比值大于40%，心理非常緊張，容易產(chǎn)生交通事故，在此路段上應(yīng)設(shè)置嚴(yán)禁超車、嚴(yán)禁超速等標(biāo)志牌，以保證其安全性。n 因此，設(shè)計(jì)速度為80km/h的高速公路，建議上坡路段的縱坡值不宜大于7%。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.6 基于駕駛?cè)诵穆试隽康某咴O(shè)計(jì)基于駕駛?cè)诵穆试隽康某咴O(shè)計(jì)（1）超高對(duì)運(yùn)行速度的影響超高對(duì)運(yùn)行速度的影響n其相關(guān)系數(shù)R=0.8923；適用條件是：半徑為20350m、設(shè)計(jì)速度為4

55、0km/h、坡度為-2.5%2.5%、超高橫坡度小于10%的雙車道公路。20.44026.319634.3Vii 2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.6 基于駕駛?cè)诵穆试隽康某咴O(shè)計(jì)基于駕駛?cè)诵穆试隽康某咴O(shè)計(jì)（2）超高對(duì)駕駛?cè)诵穆试隽康挠绊懗邔?duì)駕駛?cè)诵穆试隽康挠绊憂其相關(guān)系數(shù)R=0.717；適用條件是：半徑為20350m、設(shè)計(jì)車速為40km/h、坡度為-2.5%2.5%，超高值小于10%的雙車道公路。20.73275.658438.955Nii2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.6 基于駕駛?cè)诵?/p>

56、率增量的超高設(shè)計(jì)基于駕駛?cè)诵穆试隽康某咴O(shè)計(jì)（3）橫向力系數(shù)對(duì)駕駛?cè)诵穆试隽康挠绊憴M向力系數(shù)對(duì)駕駛?cè)诵穆试隽康挠绊憂在不同半徑的平曲線上，根據(jù)曲線超高和實(shí)測(cè)車速，使用如下公式，便可得到實(shí)測(cè)橫向力系數(shù)值：2/127vRi42.06523.627N相關(guān)系數(shù)R=0.9616；適用條件是：半徑為20350m、設(shè)計(jì)車速為40km/h、坡度為-2.5%2.5%，超高值小于10%的雙車道公路。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論（3）橫向力系數(shù)對(duì)駕駛?cè)诵穆试隽康挠绊憴M向力系數(shù)對(duì)駕駛?cè)诵穆试隽康挠绊憂 心率增量與橫向力系數(shù)呈線性關(guān)系，且心率增量30次/min和40次/m

57、in分別對(duì)應(yīng)于橫向力系數(shù)0.15和0.39。n 根據(jù)前人對(duì)駕駛?cè)说母杏X度的研究，認(rèn)為0.39的橫向力系數(shù)值是應(yīng)該杜絕的；為0.150.39之間的橫向力系數(shù)是可以忍受的值。n 從另一方面也說明了心率增量為30次/min是舒適閾值，心率增量為40次/min是安全閾值。42.06523.627N2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論（3）橫向力系數(shù)對(duì)駕駛?cè)诵穆试隽康挠绊憴M向力系數(shù)對(duì)駕駛?cè)诵穆试隽康挠绊憴M向力系數(shù)與心率增長(zhǎng)率和駕駛?cè)说母杏X對(duì)照表橫向力系數(shù)心率增量駛過曲線時(shí)的感覺0.1028次/min感覺不到有曲線存在，駕駛?cè)瞬痪o張0.1530次/min稍感到有曲線

58、，但沒有什么不舒服的感覺，駕駛?cè)瞬痪o張，不會(huì)使駕駛?cè)似＞?.2032次/min感覺到通過曲線，無(wú)不舒服感覺，稍有不穩(wěn)定感，多數(shù)駕駛?cè)嗣黠@緊張0.2534次/min40%的駕駛?cè)藢?duì)曲線上行車感到不舒服0.3036次/min所有通過曲線的人都感到不舒服0.3538次/min駛過曲線感到非常不舒服，駕駛?cè)说木o張情緒急劇增長(zhǎng)，有滑向路邊的危險(xiǎn) 0.4040次/min乘客感到非常不穩(wěn)定，站立不住，欲倒，車輛有傾覆的危險(xiǎn)0.5045次/min杜絕值，駕駛?cè)擞锌謶指?，車輛易發(fā)生傾覆2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.6 基于駕駛?cè)诵穆试隽康某咴O(shè)計(jì)基于駕駛?cè)诵?/p>

59、率增量的超高設(shè)計(jì)（4）基于駕駛?cè)诵穆试隽康某咴O(shè)計(jì)推薦值基于駕駛?cè)诵穆试隽康某咴O(shè)計(jì)推薦值n 運(yùn)行速度隨著超高值的增加而增加，超高值在5%以內(nèi)速度增長(zhǎng)的較快，而且超高值在4%的時(shí)候曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)，此時(shí)的行車速度到達(dá)85%位車速；n 所以建議在設(shè)置超高時(shí)應(yīng)盡量大于4%，以保證駕駛?cè)四茉诘缆飞鲜孢m地以85%位車速自由行車。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.6 基于駕駛?cè)诵穆试隽康某咴O(shè)計(jì)基于駕駛?cè)诵穆试隽康某咴O(shè)計(jì)（4）基于駕駛?cè)诵穆试隽康某咴O(shè)計(jì)推薦值基于駕駛?cè)诵穆试隽康某咴O(shè)計(jì)推薦值n 超高值在3%以下，心率增量隨著超高值的減少而增加，且變化的幅

60、度比較緩，而實(shí)際的超高值過小，就引起駕駛?cè)嗽谇€上行車的心理緊張。n 在超高值為3%以上時(shí)，心率增量隨超高的增加而增加，當(dāng)超高值為2%、5.5%時(shí)對(duì)應(yīng)的心率增量30次/min。n 所以建議2%為最小的超高值，車速為85%時(shí)的超高值5.5%為舒適值，當(dāng)超高值為8%時(shí)的曲線對(duì)應(yīng)心率增量為40次/min，所以建議8%為最大超高值。2.22.2基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論基于人類工效學(xué)的道路線形設(shè)計(jì)理論2.2.7 基于駕駛?cè)诵穆试隽康膹澠略O(shè)計(jì)基于駕駛?cè)诵穆试隽康膹澠略O(shè)計(jì)n 彎坡組合路段是道路行車的一個(gè)不舒適且不安全的地點(diǎn)，駕駛?cè)思纫τ诓倏v方向盤，又要注意對(duì)下坡處重力分量引起的車輛前行的動(dòng)力加以適