تحلیل به‌کارگیری تغییرات بربلندی غیرخطی در قوس‌های کلوتوئید-کلوتوئید در راه-های برون‌شهری بر اساس مدل تعلیق یک چهارم خودرو

Abstract

قوس­های افقی بخش مهمی از زیرساخت­های جاده­ای می‏باشند. تأمین ایمنی و راحتی رانندگی در این بخش­ها همواره مورد توجه محققین بوده است. با توجه به ماهیت هندسی، و به­ویژه تغییر انحنا در پلان مسیر و وجود بربلندی، قوس­های افقی بیش از سایر قسمت­های جاده مستعد بروز حادثه می‏باشند. دستیابی به بربلندی بیشینه در قوس­های افقی دایره­ای از مسیر مستقیم، عمدتاً به شکل یکنواخت خطی انجام می­شود. کلوتوئیدها یکی از کاربردی­ترین انتخاب­ها جهت قوس اتصال بین قوس دایره­ای و مسیر مستقیم می‏باشند. این قوس‏ها در صورت عدم وجود قسمت دایره­ای (ناشی از محدودیت­های هندسی و یا انتخاب اولیه طراح) می­توانند به‏صورت ترکیب کلوتوئید-کلوتوئید در نظر گرفته شوند که در این صورت تغییرات خطی افزاینده بربلندی تا نقطه اتصال دو کلوتوئید و سپس تغییر جهت ناگهانی و کاهش مقدار از ابتدا تا انتهای کلوتئید دوم می­تواند مشکل ایمنی و راحتی سرنشینان را در پی داشته باشد. در این تحقیق، به منظور رفع این مشکل، استفاده از تغییرات بربلندی غیرخطی در محل اتصال دو قوس کلوتوئید بررسی شده است. به این منظور، مدل سیستم تعلیق یک چهارم خودرو با دو درجه آزادی جهت مطالعه شتاب قائم استفاده شده است. بر اساس نتایج، با به‏کارگیری تغییرات بربلندی خطی در قوس­های کلوتوئید- کلوتوئید، در محل شروع کلوتوئید و یا محل اتصال دو کلوتوئید، شتاب قائم بیشتر از آستانه شروع ناراحتی انسان (شتاب 8/0 متر بر مجذور ثانیه)- بر اساس سرعت خودرو - بسیار محتمل خواهد بود (حتی سه برابر حد یاد شده) و با به‏کارگیری روش­های غیرخطی درجه 2 و درجه 3، شتاب قائم به کمتر از 8/0 کاهش خواهد یافت. برای نمونه، برای سرعت طراحی 100 کیلومتر بر ساعت، با استفاده از روش خطی، شتاب قائم بیش از 5/2 متر بر مجذور ثانیه خواهد بود و با تیپ غیرخطی به حدود 8/0 کاهش می­یابد.