Обоснование продольного уклона дороги для смешанного транспортного потока

Исходные данные: В соответствии с расчетом перспективной интенсивности и состава движения (см. таблицу 1) за исходные данные для разработки технических условий приняты:

тип покрытия – усовершенствованное капитальное (цементобетонное или асфальтобетонное);

перспективная интенсивность и состав движения – в соответствии с табл. 2 (согласно шифра по последней цифре зачетной книжки).

 

При наличии динамических характеристик автомобилей продольный уклон можно определять графо-аналитическим методом.

Таблица 3

Типы автомобилей	F, м2	К, кг/м3	Типы автомобилей	F, м2	К, кг/м3
Легковые	1,6-2,6	0,15-0,34	Грузовые с кузо-вом бортовая платформа	3,0-5,3	0,55-0,60
Автобусы	3,5-7,0	0,42-0,50	Фургон	3,5-8,0	0,38-0,80

 

Так как расчет продольного уклона мы ведем при равномерном движении автомобиля с постоянной скоростью, то δ_j становится равным нулю, т. е.

 

, (9)

 

Динамический фактор при определении продольного уклона находят по графикам, изображающим зависимость динамического фактора от скорости движения автомобиля на всех его передачах. Такие графики (рис. 1 – 3) принято называть динамическими характеристиками.

Коэффициент сопротивления качению для усовершенствованных видов покрытий при скоростях движения до 50 км/ч практически не меняется и может быть принят постоянным (при ровном состоянии покрытий), равным 0,007 – 0,012, а при скоростях свыше 50 км/ч необходимо ввести исправленное значение, применяя эмпирическую формулу:

 

, (10)

 

где v – скорость движения автомобиля, км/ч;

f₀ – коэффициент сопротивления качению при скоростях до 50 км/ч.

 

При определении продольного уклона дороги принимаем f₀= 0,010. Тогда по расчетной скорости и динамическим характеристикам находим значения динамических факторов и вычисляем наибольшие продольные уклоны для автомобилей каждой марки по формуле

 

, (11)

 

Например, для автомобиля ВАЗ-2106 по динамической характеристике (см. рис. 1) при расчетной скорости 100 км/ч динамический фактор равен 0,070. Коэффициент сопротивления качению с поправкой на скорость движения

 

,

 

а наибольший продольный уклон

 

или 55‰.

 

Результаты аналогичных расчетов для автомобилей других марок записываем в табл. 4.

Из приведенных в табл. 4 данных видно, что большинство автомобилей могут двигаться по дороге с продольным уклоном 30‰ с расчетными скоростями движения. При этом скорости легковых автомобилей будут находиться в пределах 110 – 150 км/ч (в зависимости от марки автомобиля).

Для уточнения скоростей движения автомобилей решим обратную задачу – определим дорожные сопротивления, вычислим динамический фактор и по динамическим характеристикам найдем равновесные скорости движения:

, (12)

Таблица 4

Марка автомобиля	D, Н/Н	V, км/ч	fv	imax, ‰	Скорость движения при уклоне 30‰, км/ч
ВАЗ-2106	0,070		0,015
ГАЗ-3110	0,060		0,017
ЗИЛ-5301	0,075		0,020
ГАЗ-2217	0,060		0,011
ПАЗ-3205	0,038		0,011
ЛиАЗ-5256	0,040		0,011
ГАЗ-3302	0,070		0,010
ЗИЛ-433362	0,050		0,011
МАЗ-500	0,042		0,010

Так, для автомобиля ГАЗ-3110 динамический фактор

На графике динамической характеристики (см. рис. 1 б) это значение динамического фактора соответствует скорости движения 128 км/ч.

Результаты аналогичных расчетов для всех автомобилей записываем в последнюю колонку табл. 4. Выполненные расчеты подтверждают возможность назначения наибольшего продольного уклона 30‰.

Полученное значение наибольшего продольного уклона должно обеспечивать возможность движения автомобилей на подъемах без пробуксовывания. Это условие будет обеспечено, если принятые при расчете продольного уклона 30‰ динамические факторы не будут превышать значений динамических факторов, вычисленных по условиям сцепления D_сц, которые определяются удельной силой сцепления F_сц, возникающей в площади контакта ведущих колес автомобиля с покрытием.

Так как F_сц =φ₁ G_сц, то

, (12)

где φ₁ – коэффициент продольного сцепления автомобильной шины с поверхностью дорожного покрытия;

G_сц – часть веса, приходящаяся на ведущую ось автомобиля (сцепной вес), Н;

G – полный вес автомобиля, Н.

 

Рис. 1. Динамические характеристики легковых автомобилей:

а - ВАЗ - 2106; б - ГАЗ - 3110; в – ЗИЛ – 5301БС; Ι - Ι V - передачи

Рис. 2. Динамические характеристики легковых автомобилей:

а - ГАЗ - 3302; б - ЗИЛ - 433362; в – МАЗ – 500; Ι - V - передачи

Рис. 3. Динамические характеристики легковых автобусов:

а - ГАЗ - 2217; б - ПАЗ - 3205; в – ЛиАЗ – 5256; Ι - V - передачи

При расчетах динамических факторов по сцеплению обычно принимают неблагоприятное для движения мокрое и грязное состояние покрытия, при котором коэффициент сцепления равен 0,18 – 0,20.

Тогда для автомобиля ВАЗ-2106 с основными характеристиками G =13,55 кН, G_сц =7,4 кН, F =0,8·ВН=0,8·1,61·1,44=1,85 м²; К =25 кг/м³, v =100 км/ч:

 

Н;

 

 

.

 

 

Продольный уклон, который автомобиль ВАЗ-2106 может преодолеть без буксования,

 

или 68‰.

 

Поскольку 68‰ > 35‰ (см. табл. 4), то критерием, определяющим наибольший уклон, при котором обеспечивается движение автомобиля ВАЗ-2106, будет значение уклона (35‰), вычисленного из условия достаточности силы тяги.

Аналогичные расчеты, выполненные для других автомобилей, сведены в табл. 5.

Таблица 5

 

Марка автомобиля		PВ		Dсц	, ‰
ВАЗ-2106	0,546		0,026	0,083
ГАЗ-3110	0,523		0,028	0,077
ЗИЛ-5301БС	0,534		0,030	0,077
ГАЗ-2217	0,539		0,008	0,100
ПАЗ-3205	0,676		0,004	0,131
ЛиАЗ-5256	0,665		0,004	0,129
ГАЗ-3302	0,755		0,004	0,147
ЗИЛ-433362	0,730		0,007	0,139
МАЗ-500	0,675		0,003	0,132

 

Как видно из таблицы 5, для всех рассмотренных автомобилей продольные уклоны из условия недопущения буксования оказываются выше уклонов, вычисленных по силе тяги.

Следовательно, за расчетный продольный уклон следует принять 30‰.