直圆连接路段K型线与回旋线对比分析

作     者：潘兵宏 石蒙蒙 田鑫 PAN Bing-hong;SHI Meng-meng;TIAN Xin

作者机构：长安大学公路学院陕西西安710064 

出 版 物：《长安大学学报（自然科学版）》 (Journal of Chang’an University(Natural Science Edition))

年 卷 期：2024年第44卷第3期

页      面：54-65页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：陕西省交通运输厅科研项目(16-17K) 

主　　题：道路工程 路线设计 曲线设计 K型线 仿真模型 行车稳定性 

摘      要：为了从多个维度对比直圆连接路段回旋线与K型线的差异,分析对比K型线与回旋线在横向运动、侧倾运动和横摆运动3个自由度下的动力学差异,验证K型线作为缓和曲线的可行性的同时,研究分析车辆在基于K型线的直圆连接路段上的行车稳定性。利用K型线航向角特点,从微分和解析几何角度分析验证K型线和回旋线的曲率及曲率变化率状态。利用动力学软件CarSim对5种基于不同设计速度建立的道路模型进行仿真模拟,选取车辆横向加速度、车辆侧倾角、车辆横摆角及车辆方向盘转角4个指标作为评价依据,分析车辆在由2种不同缓和曲线连接的直圆连接路段上行驶时,其行车稳定性、驾驶人舒适性的状态差异。采用熵值法对各指标进行赋权,综合比较由K型线和回旋线连接的直圆路段的优劣。研究结果表明:K型线具有曲率及曲率变化率连续的优点;在设计指标相同条件下,K型线上车辆的各维度稳定参数均满足现有《公路路线设计规范》(JTG D20—2017)要求,且优于回旋线;随着设计速度的减小,K型线与回旋线之间的差异愈加明显,K型线在行车稳定性和舒适性方面的优势愈显著;在设计速度相同的前提下,K型线在驾驶稳定性、驾驶人行车舒适性方面整体优于回旋线;在设计速度较小时,K型线的优势更显著,可将K型线应用于设计速度较小的道路线形设计中,以保证并提高道路行车的稳定性及舒适性。