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最小直线长度是公路几何设计最基本、最重要的指标之一。在我国最近两个版本的《公路路线设计规范》(JTJ011-94,JTG D20-2006,其中含过渡的2003年送审稿)中,可以看到对最小直线长度规定的变化,但仔细分析会发现有些规定不清晰,其条文说明也“语焉不详”。针对以上问题,收集和分析了众多国内外相关资料,运用力学、运动学、视觉美学、人机工程学等理论方法,对直线最小长度问题进行了系统研究,初步建立了最小直线长度模型,以期能给规范的修订提供理论支撑。
首先根据超高过渡方式定义了本论文的研究对象,界定了同向曲线、反向曲线以及直线长度的内涵。然后根据力学、运动学理论,建立同向和反向曲线之间满足超高过渡、速度调整及驾驶操作需要的最小直线长度模型。
其次,根据视觉原理,绘制大量透视图,并给出了视觉判断和评价的方法,建立了满足视觉顺势性的同向曲线最小直线长度模型。得到了以下结论:同向曲线在没有纵坡的情况下,直线最小长度值随曲线半径的增大而减小,当半径大于一定值(约为600m)后,直线最小长度稳定在一定值;单一纵坡对直线最小长度的影响不大;当变坡点在直线段上,且设置了凹型竖曲线时,不管直线长度多长,都会出现“断背”现象,并且这种现象随直线长度的增大,越来越明显。
再次,运用人机工程学原理,采用模拟驾驶的方法,采集驾驶员心生理参数,建立了最小直线长度与驾驶员心生理指标的模型。初步证实了此方法的可行性。综合以上成果建立了最终的最小直线长度模型。
最后结合工程实例,对最小直线长度进行了计算。本论文的研究成果对《公路路线设计规范》的修订和道路设计理论的完善具有一定的理论价值。