什么是超级化,它如何保持道路更安全?

当驾驶员通过曲线驱动时,道路通常以一定角度倾斜或银行,这使得在不滑行或划船的情况下更容易地导航曲线。这是超级化在工作。

超高海拔有助于驾车者在弯道上保持安全和最佳速度。如果没有超高的高度,许多车辆会在弯道上滑动或打滑,甚至翻倒和翻滚,特别是在潮湿或结冰的条件下,或在高速下。它还允许车辆在弯道上保持一定的速度,防止每次道路转弯时过度减速。

什么是超级的?

超高是一种方法基础设施建设用于路面外缘高于内缘的道路弯道。横截面上道路的垂直方向或“轮廓”,它是弯道设计标准中一个重要的安全元素。

一条超级道路的设计必须是严格的。它的建筑需要投资重型设备广泛的材料,以及相当数量的劳动力。但如果操作正确,大多数人甚至都不会注意到它的存在。

Superelevation更俗称为“无法”或“银行业务”,如赛车赛道的银行赛道。

超高海拔如何让道路更安全?

超高海拔是如何工作的?

Superelevation与几个相互作用的物理力一起工作,以帮助司机保持速度,并在道路上安全地通过弯道。离心力和向心力、摩擦力、惯性、重量和速度或速度的复杂组合,都相互作用,决定了道路或高速公路上的超高需求。

作用于高度上的力

那种开车驶入弯道被拉到一边的感觉?这就是向心力,作用在物体上的侧向力导致它在圆圈中移动.如果你把绳子的一端系在网球上,然后开始让它绕着你旋转,你就在创造向心力。

在路上,以沿着曲线移动,向心力拉动移动车辆朝向路面的内部边缘。它可以感觉像滑动或倾斜,或两者都是。与离心力相反,随着车辆轮曲线,将您从中心拉出到远离中心并向外推动您的座位)。

道路上的超高弯道平衡了这两种力,并结合了其他几个作用于不同方向的力。

根据牛顿惯性定律,任何作直线运动的物体都将保持不变朝着同一个方向移动(一条直线)除非它受到了不平衡力的影响,或者有什么东西改变了它的运动方向。在这种情况下,这个“东西”是一个曲线,或者更准确地说,是司机决定转向方向盘并改变车辆的路线。

但是,您需要牵引或摩擦,修改惯性并安全地改变方向。这种情况下的摩擦是汽车橡胶轮胎和路面之间产生的电阻。其行动是为了抑制运动,通过保持与道路恒定的接触(这也有助于防止滑动或滑动)减慢车辆。

车辆的重量会影响它的牵引力。较重的车辆通常以更大的压力将轮胎压入路面,因此比较轻的车辆有更好的牵引力。

速度或速度也是一个因素,它可以与水分结合来抵消道路上的摩擦。这种反作用力在高架桥上尤其明显,因为它是大多数类型的桥梁在那里,冷空气可以把湿气变成冰。

与超高相关的力

如果你在干燥的条件下以低速移动,在转弯时保持牵引力可能不是什么大问题。然而,你走得越快,你就需要更多的摩擦力来抵消你在直线前进时积累的速度。

例如,在潮湿或冰冷的道路上,您根本无法获得大量牵引力,这就是为什么您的车辆可以在转动车轮时直接向前滑动的原因。

这也是为什么驾驶员在平坦路面上改变方向前需要减速的原因:离心力会把汽车拉向外,在弯道上脱离路面。但超高海拔改变了这个等式。

在平坦的路面上,如果你直行行驶,唯一与惯性对抗的就是轮胎提供的摩擦力。然而,倾斜的弯道利用向心力将部分速度转向中心,让你安全地转弯。

超高速度

如果你看过纳斯卡或印地赛车比赛的倾斜赛道,弯道就是这个原理的一个例子。首次安装于1959年,31度超仰角在代托纳国际赛道上允许高速行驶的汽车在进入弯道时保持更高的速度,降低撞车的风险,并在出弯时增加冲力。

相比之下,在弗吉尼亚州的马丁斯维尔赛道上,弯道的倾斜度仅为12度,因为这条赛道较短,而且车手在直道上的速度不高。简单地说,汽车跑得越快,银行就需要越高,以吸收汽车在更高速度下的强大惯性。

当然,道路和高速公路也需要弯道。过渡曲线或转弯道路,如高速公路立交桥上和下匝道,是常见的例子。然而,通行频繁的开放公路的最大超高是10%到12%-比代托纳高速公路低得多,在代托纳高速公路上,车辆的速度更高。

没有超高会发生什么?

超高是道路设计中的一个关键因素。没有它,为了安全,转弯必须要慢得多。否则,由于摩擦力不能补偿曲线上的持续向前运动和离心力,就会发生滑移。

当然,司机的注意力和减速多少的知识也很重要。这就是为什么高速公路坡道和蜿蜒的山路上都安装了护栏,并带有警告转弯的标志,通常是建议的最高速度。甚至还有一个警告标志,显示一辆两轮卡车因为开得太快而倾侧。

如果你在左边的一个不道实的曲线上移动太快,你可以跑掉一个双车道。另一方面,如果您来到右侧的不道实曲线,势头可以将您的中位数或中心线送入迎面而来的流量。或者,如果您在多车道道路上的慢速车道(取决于车道的数量),它可以将您推入更快的车道中的流量路径。

如上所述,大型车辆特别容易发生翻车事故,因为它们的重心较高。如果他们试图以过快的速度通过一条没有银行储备的曲线,他们很容易翻身。

超高程不足的另一个后果可能是荷载分布不佳造成的道路损坏,其结果是维护弯曲路段的成本更高。

影响超高需求的因素

超高的使用方式和使用地点可能会因几个因素而有所不同,其中许多因素涉及车辆可能移动的速度。

例如,具有太大的超级角度,较慢的车辆可以在湿或冰冷的道路上滑动曲线的斜率。对于在这种道路上移动太快的车辆,通过对比,可以发生水渗透。在雪和冰是因素的情况下,可能会要求最大8%的超级超级化。

人行道的类型也值得考虑。令人讨厌的道路,车辆可能会慢慢地移动,将采用更低的超级化。交通量(例如在城市地区,速度可能降低)也是一个因素和地形。

所涉及的车辆的大小是需要考虑的另一个因素。卡车,RVS,沉重施工车辆而且具有高重力的其他人是更有可能提示或翻滚在没有足够超级的曲线上。

超级曲线的段

超高程定义及相关术语

在任何涉及多种物理力量和构造元素的设计情况下,视觉表示如蓝图是有帮助的。来陪图纸,定义和也是一个好主意了解相关术语

超高被定义为“在水平曲线上和通过水平曲线的道路的旋转。”其它项包括:

  • 旋转轴-沿纵向轴线旋转的道路,以改变水平对齐,并创建所需的超立面。
  • 弧度或横坡- 横向斜坡,横向横向倾斜把人行道上的水排掉向下到边缘,通常进入沟渠或排水沟。
  • 王冠-路面上的最高点。中线冠是在道路中心的一个略微升高的点,从那里水流向两个方向。
  • 曲线半径(也称为曲率)-半径是通过想象一个完整的圆形曲线,然后测量从圆心到其外缘的距离来测量的。半径越小,产生的向心力就越大。
  • 完整的超高-曲线上整个路段处于超高状态的点,通常在曲线的顶点。
  • 最大超高速率- 允许的最高百分比,以防止车辆推翻的危险。以公式表示为e max。
  • 最低超高-道路排水所允许的最低角度百分比,特别是在大半径水平曲线上。通常是2%到4%。
  • 径流长度(也称为超高径流长度)- 从平坦的十字坡转换道路外部车道所需的距离,以完全超级。通常从切线跳动的末尾运行到完整的超级超级部分。
  • 侧摩擦(也称侧向摩擦)-路面和车辆橡胶轮胎之间的阻力,这种阻力会阻碍车辆的运动并使车辆减速。
  • -量度坡度、斜度或向上或向下的斜度,如路面坡度。
  • 螺旋径流- 一个高速公路的一部分,转换切线跳动部分和完全超级部分部分之间的角度和宽度,使驱动程序更容易导航曲率和角度的变化。
  • 超级率-在水平曲线上安全地平衡车辆离心力的倾斜度。
  • 切跳动- 从普通冠部转移到拆除不利交叉斜率的点所需的距离和外部车道是水平的。

超高公式:道路计算

在设计和建立道路时,必须计算设计每个方面的正确值。当然,这个过程中涉及许多公式,包括那些最小/最大超级,最大的设计速度为了安全,必要的超级过渡长度。

在这里,我们描绘了公式完整的超高和基本率超级化.有关超高程计算的详细资料和公式,可参阅《高速公路和街道几何设计方针》手册。绿色的书“ - 美国国家公路和交通官员或奥什托协会。

全超高计算公式

要计算完全超级的公式,您需要知道曲线半径速度或者加速可能正在行驶的车辆。也知道的宽度道路(它有多宽),和加速率(9.8米/秒是一个常数)。

为了确定超高度,将宽度乘以车辆速度的平方,然后将加速度乘以曲线半径。第一个数字除以第二个,得到整个超高。

超高程速率公式

或者,超高速度和摩擦系数的总和等于速度(或速度)的平方,除以重力加速度乘以曲线半径得到的总和。

结论

即使你从来没有发现自己在计算这些公式,你可能很快就会发现自己享受它们的结果——下一次你开车在高速公路上,通过一个倾斜的弯道,继续安全快速地上路。这就是工作中的超高境界。

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