浅析道路线形行车舒适性评价方法

■谢 瑶，黄科力

■1.重庆交通大学土木建筑学院，重庆市 400074;2.重庆交通建设(集团)有限责任公司，重庆市 400060

0 引言

道路线形特征、路面特征通过汽车加速度、速度等一系列因素作用于人体，对人体形成的主观感觉称为行车舒适性。

汽车行驶于道路上，总是会受到沿途各种道路条件、交通状况以及环境因素等的影响，而作为交通参与主体的驾驶员在心理和生理上必定会受到一定程度的影响，进而其驾驶行为受到干扰。在影响驾驶人员心理的诸多道路因素中，路线设计是否合理是其主要因素，当一条道路线形的各组成要素合理时，就会为驾驶员提供一个良好的行车环境，这时驾驶员的注意力、反应持续时间等都处于最佳状态，行车自然是舒适的，反之，则可能导致驾驶员产生紧张感。由此可见，行车舒适性是道路线形质量评价的重要内容。

1 基于横向力系数μ 评价行车舒适性

在平曲线上行驶的汽车会受到重力和离心力的共同作用，而这两个力分解而成的平行于路面的横向力，是汽车行驶的不稳定因素，一般采用单位车载的横向力即横向力系数μ 来衡量行车的稳定程度。μ 值的大小对舒适性的影响很大，对乘客和驾驶者来说，μ 值越大，就越感觉到不舒适。μ 值过大，汽车不能连续稳定行驶，有时还需要减速。

根据试验，乘客的行车舒适感随μ 值的变化为:

当μ ＜0.10 时，乘客感觉不到有曲线的存在，行车很平稳;

当μ=0.15 时，乘客稍微感觉到有曲线的存在，行车尚平稳;

当μ=0.20 时，乘客已经感觉到曲线的存在，行车稍微不稳定;

当μ=0.35 时，乘客能明显感到曲线的存在，行车已不稳定;

当μ≥0.40 时，行车非常不稳定，有倾覆的危险感。

横向力系数μ 多用于设计过程中控制道路线形设计指标。

2 基于横向加速度评价行车舒适性

汽车在平曲线上行驶时的横向加速度，其中一部分由设置的超高抵消，而未被抵消的那部分，就是汽车上驾驶员和乘客所感受到的横向加速度，如果其值过大或者变化过快，就会造成驾驶员和乘客不舒适。对道路平面线形平曲线路段的横向加速度进行计算分析，就可得到该路段是否满足舒适性的要求。

据有关研究，乘客舒适感与横向加速度之间的关系有:

当＜1.8m/时，乘客感觉不明显，行车舒适;

当＜3.6m/时，乘客能感觉到，但是能忍受，行车比较舒适;

当＞5m/时，乘客不能忍受，行车不舒适。

横向加速度是道路平面线形行车舒适性评价中采用得比较多的指标，只需要根据相应路段的平曲线半径、超高值以及在该路段上汽车的运行速度计算出横向加速度值，然后将其与上面的数值比较，就可得到该路段的舒适程度。

3 基于轴向加速度评价行车舒适性

由于地形、地物等的影响，道路上设有直线、曲线，也有上坡和下坡，汽车在道路上行驶时，为了保证行车的安全，驾驶人员往往会根据道路线形的这些变化习惯性地加速或者减速行驶，由此而产生轴向的行驶加速度，在这个过程中，驾驶员和乘客会因为惯性而感觉不舒适，进而影响行车舒适性。

基于轴向加速度评价行车舒适性的标准如下:

(1)汽车加速时

当＜0.9m/时，道路线形良好，乘车舒适;

当0.9≤＜1.2m/时，道路线形一般，乘车较舒适;

当≥1.2m/时，道路线形差，乘车不舒适。

(2)汽车减速时

当＜1.3m/时，道路线形良好，乘车舒适;

当1.3≤＜2.5m/时，道路线形一般，乘车较舒适;

当≥2.5m/时，道路线形差，乘车不舒适。

轴向加速度不仅可以用来评价道路平面线形的行车舒适性，也可作为纵断面线形行车舒适性的评价指标，在建立轴向加速度模型时，主要考虑的是曲线要素、汽车行驶速度、汽车的力学性能、动力性能以及道路纵坡等的影响。

4 基于竖向加速度评价行车舒适性

汽车行驶在竖曲线时会受到径向离心力而产生竖向加速度，在凹形竖曲线和凸形竖曲线上分别表现为增重和失重，给乘客和驾驶员不舒适的感觉。于是我们可以通过计算汽车在竖曲线上的竖向加速度来得到相应路段的舒适程度。根据人体的感受程度，《汽车理论》对竖向加速度界限值作了如下规定:

当＜0.315m/时，乘客能保持舒适感;

当0.315≤≤0.63m/时，乘客稍有不适;

当0.63≤≤1.25m/时，乘客感觉相当不舒适;

当＞1.25m/时，乘客非常不舒适。

竖向加速度是道路纵断面线形行车舒适性的评价指标，在建立模型时，主要考虑竖曲线半径、长度、坡度以及行驶速度等因素的影响。

5 基于横向加速度变化率评价舒适性

汽车在曲线上行驶时会受到横向加速度的作用，而这种加速度是随着时间的变化而逐渐变化的，如果变化过快，就会对行车不利，增加驾驶员操作上的困难而产生紧张感，而且乘客也会因此感觉不舒适，我们将横向加速度的这种随时间的变化称为横向加速度变化率，它是影响汽车行驶稳定与舒适的重要因素。

横向加速度变化率评价指标值根据各个国家的认识和基本国情的差别，其取值也不同。我国采用的值为:铁路上≤0.3m/;公路和城市道路参考铁路取值规定建议≤0.6m/;高速公路上≤0.5m/，一般采用=0.35m/。而一般道路的取值原则是:高速路、平原区、路段上要小些;低速路、山岭区、交叉口处要大些。

基于横向加速度变化率评价行车舒适性的评价步骤为:

(1)收集评价路段的数据资料，其中包括路线的平面和纵断面设计资料;

(2)根据设计资料将路段分段;

(3)确定每段的横向加速度变化率各参数的取值，包括平曲线半径R、平曲线长度L、路拱横坡度、超高横坡、纵坡坡度i、汽车运行速度v、滚动阻力系数f、惯性力系数、海拔修正系数以及动力因数D;

(4)借助于编程分析软件，绘制横向加速度变化率与t 的曲线图;

(5)给出相应的舒适性评价结论。

一般在道路线形设计时，平曲线与竖曲线是相互重合的，在评价线形舒适性时有必要考虑平纵组合。横向加速度变化率作为道路线形舒适性评价指标，能将曲率、超高、纵坡有机结合起来考虑。

6 结论

通过以上对道路线形舒适性评价方法的分析，可以看出横向力系数、横向加速度、轴向加速度以及竖向加速度大部分都只是单纯的评价平面线形或者纵断面线形，没有将路线的平、纵、横综合起来考虑。横向加速度变化率有机地结合了曲率、超高、纵坡，对线形行车舒适性的评价相对于单指标做出的评价是更为可靠和准确的，它对道路线形行车舒适性评价具有一定的参考价值与借鉴价值。

［1］彭志群.道路平面线形舒适性评价方法研究(硕士论文)［D］.西安:长安大学，2005.

［2］牛兆霞.公路纵断面线形舒适性评价方法研究(硕士论文)［D］.西安:长安大学，2005.

［3］杨少伟，许金良，杨宏志.考虑平、纵、横三方面关系的横向加速度变化率［J］.中国公路学报，1999，(4).

［4］邢志辉.横向加速度对道路线形舒适性影响的评价分析［J］.交通科技，2009，(04).

［5］谷海娇.基于横向加速度变化率的公路线形舒适性评价方法研究(硕士论文)［D］.广州:华南理工大学，2010.