高速公路超长爬坡路段重载车辆行驶状态安全稳定性分析

准确分析重载车辆在高速公路超长爬坡路段的行驶状态,能够保证车辆的主动安全控制。当前车辆形式状态安全稳定性分析大多采用单一集中卡尔曼滤波方法,存在容错性差的弊端,稳定性和可靠性不高。为此,从新的角度对高速公路超长爬坡路段重载车辆行驶状态安全稳定性进行分析,通过失稳角对行驶状态安全稳定性进行分析;依据弯道路段事故特征,分析重载车辆出现侧翻与侧滑的现象,得出高速公路路面情况、坡度和转弯半径对重载车辆行驶状态安全稳定性有影响的结论。引入加速度干扰概念,以更加有效的分析重载车辆行驶安全稳定性。实验结果表明,所提方法能准确分析重载车辆行驶状态的安全稳定性。     

基于“两客一危”数据的高速公路服务区路段车辆行驶模式研究

基于"两客一危"数据,以沈海高速公路厦门段为例,通过浮动车的GPS时空图发现高速公路服务区路段车辆行驶特征,同时选取车辆的平均速度、最低速度、速度方差等车辆运行特征指标进行层次聚类,得到服务区路段车辆的行驶模式.研究结果表明,高速公路服务区路段存在3种行驶模式,即进出服务区、正常行驶和交织减速,基本可以代表车辆在服务区路段的实际运行状态.     

基于重载车辆性能的高速公路长大纵坡临界坡长确定

针对由山区高速公路纵坡坡度和坡长组合设置不合理,导致长大纵坡路段交通事故频发的问题,通过分析重型车辆上下坡运行速度特性及受力情况,以陕汽生产的F3000重载汽车为例,通过理论推导构建重型车辆公路纵坡爬坡及下坡车速与坡长理论模型,模拟不同比功率重型车辆上、下坡运行速度与坡长的变化关系,并确定高速公路合理的上下坡临界坡长。研究中假设工况为高速公路坡度1%～6%,上坡车辆最高初速度和最低末速分别为80、50 km/h,下坡最低初速度和最高末速度为0、80 km/h。使用MATLAB模拟计算其坡度与车速的变化规律。研究结果表明:上坡过程中,以80 km/h的初速度为例,稳定车速为45～61 km/h;当坡度一定时,比功率越大的车型速度降低的越快,稳定行驶速度越大,达到稳定行驶车速的平衡坡长越长。下坡过程中,当坡度一定时比功率越大的车型,车速增大越多,稳定行驶速度越大,达到稳定行驶车速的平衡坡长就越短。在坡度为1%～3%时,无须设置爬坡车道;当坡度大于3%时,比功率较低的车型,爬坡性能较差,车速下降较快,需要设置爬坡车道。重型车辆在4%、5%、6%的坡度行驶时,设置避险车道的坡长阈值分别为5.5、4、3 km。研究成果可为山区公路线形的合理设计、道路的安全防护以及爬坡车道与避险车道的设置提供理论依据,从而提高山区高速公路重型车辆的行车安全。     

重载车辆质心安全区域与极限载荷研究

高速化和重载化的公路交通发展方向,对重载车辆的行驶平顺性、操纵稳定性与安全性提出了更高的要求。车辆的加载重心的位置是重型载重车辆行驶的关键因素,针对某型载重车辆,分析求解了某车型的等效支撑位置、重心的完全计算方法研究了质心安全区域,然后介绍了极限载荷分析的计算方法与加载质心安全区域的软件实现。通过某型载重车辆的设计来分析其质心安全区域与极限载荷,对加载重心的安全区域提供了一种新的方法与思路,旨在为后续车辆运动学的相关研究打下基础。     

基于移动瓶颈理论的高速公路重载货车影响效应研究

通过分析重载货车造成的移动瓶颈对高速公路行驶车辆的平均速度和平均延误的影响,建立了高速公路移动瓶颈影响效应模型,应用VISSIM软件对模型仿真,得到如下结论:随着车流量的增加,货车造成的移动瓶颈影响效应将急剧增加,车流不断形成集结波和消散波,导致车流平均速度快速下降;当货车达到一定比例后,将使整个车流趋于饱和而进入缓慢行驶状态,前后的移动瓶颈相互影响,进而影响整个路段车流的前进,造成车流平均延误增加和平均速度减慢,严重时可形成阻塞。     

长大下坡路段货车运行速度特性及预测

为研究长大下坡路段货车运行特征,提高运行速度预测模型的有效性,确保车辆在长大下坡路段安全行驶,收集西南地区某高速公路连续长大下坡路段断面车速数据,对货车速度时空分布特性及车速离散程度进行分析,并通过Q-Q概率图和单样本K-S检验对长大下坡货车速度分布特征进行检验,得到长大下坡路段货车行驶速度分布特性,根据分布特性进行运...     

高速公路中间带安全侧向净距值

为了研究高速公路中间带安全侧向净距值,在具有代表性的试验路段实测了超车道上行驶车辆的行驶速度与相应的内侧净距.用数理统计的方法研究了不同车型的车辆行驶时的内侧净距与车速的关系,分析了路缘石对内侧净距的影响,从安全角度提出了高速公路中间带安全侧向净距值.研究结果表明:汽车行驶时的内侧净距与车速呈线性关系;位于护栏外侧的凸起路缘石,对汽车行驶的安全侧向净距有一定影响;中国许多正在运营的采用分设型布设中央分隔带护栏的高速公路安全侧向净距不足.     

基于K均值聚类分析的车辆横向稳定性判定方法

针对既有车辆失稳判定方法存在的不足,开展了车辆横向稳定性关于模式识别的研究,提出了一种基于K均值聚类分析的车辆横向稳定性判别方法.利用CarSim建立整车动力学模型,采用K均值聚类算法对车辆行驶状态数据进行离线聚类分析,得到离线聚类质心及其危险等级.搭建CarSim与Simulink联合仿真平台,计算车辆实时行驶数据点与离线聚类质心之间的欧氏距离,设计了车辆横向稳定性判定指标,对车辆行驶稳定性进行了在线识别.该判定方法充分利用车辆离线数据和实时数据,对车辆行驶状态数据进行数据挖掘.仿真结果表明,该判定方法能够准确实时量化车辆的行驶稳定性,为控制系统的介入时机与程度提供判据.     

基于驾驶员特性的山区高速公路夜间限速模型

为充分保障不同特征的驾驶员在山区高速公路夜间行驶的安全性,同时提高行驶的经济性,本文先从夜间环境,如环境照度、能见度、气象和眩光对驾驶员特性的影响分析出发,提出考虑驾驶员特性的夜间反应时间模型和有效动识距离模型。然后,根据主要目标优化思想,提出以驾驶经济性和安全性为目标的山区高速公路夜间限速方法。该方法通过将驾驶员在单位长度路段上每小时的时间费用和车辆燃油费用之和最小作为目标函数,并结合夜间反应时间模型和停车视距模型,考虑夜间对障碍物识别以及车辆行驶稳定性的安全性要求,将三者分别作为约束条件,由此建立起基于驾驶员特性的山区高速公路夜间安全车速最优化模型,从而求解该模型所得的最大安全车速值即为路段最大限速值。最后,为验证模型的合理性和有效性,以松建高速公路某路段为例,通过选取一定参数值,并运用Matlab仿真软件对该模型进行求解,得到不同能见度、路面附着系数和时段下的夜间动态最大安全车速值。仿真结果表明,当能见度和时段不变时,最大安全车速随路面附着系数的减小而减小;当路面附着系数和时段不变时,最大安全车速随路面附着系数的减小而减小;而当仅有时段变化时,最大安全车速值随时段的变化而出现一定程度的波动。该结果所表现的规律符合当前的相关研究成果,且以此得到的该路段的最高限速值99.390km/h,也与该高速公路的设计车速100km/h基本一致。因此,该限速模型为研究山区高速公路的安全车速和改善山区高速公路夜间行驶安全现状提供了一定参考。     

基于门架数据的高速公路运行状态评价研究

高速公路信息化建设日益完善，为了能够更加详尽地掌握高速公路的交通状态，以济青高速为研究对象，通过挖掘门架数据，设计了k均值聚类算法和基于密度的噪声应用空间聚类算法相结合的两阶段聚类方法来识别驶入服务区车辆和异常行驶的车辆，再结合各车型流量占比加权的交通状态指数，从时间和空间维度分析高速公路路段交通状态。研究结果表明，两阶段聚类算法有着很好的识别效果，通过交通状态指标发现在7:00—20:00时段高速公路存在3个交通状态较拥堵的时段，精确地识别出高速公路中交通状态较拥堵的路段，并且发现路段的大车混入率与交通拥堵程度呈现密切的正相关的趋势，最后依据交通状态指数将济青高速路段交通状态划分为4个不同的等级，为交通管理部门提供了路段交通状态评估的技术支持。     

紧急制动工况下车辆的PI稳定性控制

针对制动工况中的汽车,建立9自由度车辆动力学模型,并基于车辆动力学模型,采用比例-积分(PI)稳定性控制逻辑算法对车辆的行驶状况及运动姿态进行控制.最后,利用CarSim和MATLAB/Simulink联合仿真平台,结合低附着系数路面和对开路面的紧急制动工况进行离线仿真.仿真结果表明:采用稳定性控制逻辑算法可以改善车辆的纵向运动状态,有效地抑制车辆的侧向运动,有助于提高车辆的稳定性.     

基于车辆对道路不满意度的微观换道决策

自动驾驶汽车有着极大的应用潜力且高速公路环境下车辆变换车道是常见的行为。为进一步分析高速公路中自动驾驶汽车的微观换道决策,本文定义道路不满意度来表示车辆对行驶道路的不满意程度并将车辆换道意图的产生按本车是否达到目标车速而分为两类,当本车达到目标车速时为第一类,换道意图产生源于本车与前车间距的减小和本车相对于前车速度的增加。当本车未达到目标车速时为第二类,换道意图产生源于本车与前车间距的减小和本车达到目标车速时相对于前车移动距离的增大。针对不同类换道意图的产生机制,结合模糊推理设计道路不满意度算法。换道决策利用当前行驶车道和邻近车道的道路不满意度大小、安全跟车距离、换道安全距离来综合决定换道意图的发生。最后在MATLAB环境下搭建自动驾驶环境并仿真换道决策模型,结果显示本文相比其它换道决策,本文不仅考虑换道安全而且也考虑了目标车道和本车道的跟车安全,更具有实际意义。同时本文的模糊换道决策能兼顾安全性和智能性且适用于依目标车速定速巡航、为达到目标车速而加减速等多种复杂工况下的换道情况。     

自适应软测量算法的汽车行驶状态估计

为了实现车辆行驶状态低成本测量,设计了估计汽车行驶状态参数的传统无迹卡尔曼滤波器和能够有效解决噪声时变特性的次优Sage-Husa噪声估计器相结合算法,通过建立电动汽车3自由度的动力学模型和HSRI轮胎模型,且融合低成本测量的纵、横向加速度和方向盘转向角传感器测量信息,从而可精确估计电动汽车行驶状态.在选定的典型工况下,通过与无迹卡尔曼软测量算法进行对比,硬件在环实验结果有效地验证了自适应无迹卡尔曼软测量算法具有很好的鲁棒性,且比无迹卡尔曼软测量算法更加能够有效地估计电动汽车的行驶状态.     

基于道路坡度信息的插电式混合动力汽车能量管理策略

考虑道路坡度对整车驱动需求的影响,针对插电式混合动力汽车,提出基于道路坡度信息的插电式混合动力汽车能量管理策略,进行车载导航系统在整车能量管理策略中应用的初步探究。根据车载导航系统提供的道路信息,建立坡道行驶电量消耗预估模型,分别对行程中电量消耗阶段和电量维持阶段动力电池的荷电指数进行规划,提出行车预充电时刻规划准则,使车辆在坡道行驶前动力电池的荷电指数达到预定值,保证车辆在坡道行驶时不会因动力电池亏电造成动力不足或过放电有损动力电池的使用寿命,并在上坡行驶结束后动力电池的荷电指数下降到临界值,有利于充分吸收制动回收的电能。利用MATLAB/Simulink仿真平台,对提出的能量管理策略进行仿真验证。本文所提出的基于坡道预测的能量管理策略能够避免动力电池的过放电,确保车辆上坡行驶过程电量充足。     

江武公路成县城区过境段路口行车安全评估

成县城区过境公路承载公路运输的大量运力,加之近年城市车辆的猛增,城区过境公路交通压力倍增,行车安全问题凸显,因此对道路行车,尤其是事故频发的路口行车安全进行合理科学评估显得尤为重要．对城区过境公路路口行车安全进行评估,必须进行定量和定性分析．本文针对影响路口行车安全包含诸多模糊因素的特点,对江（洛）武（都）公路成县城区过境段路口行车安全问题进行了模糊综合评估研究,结果表明,该城市各过境路口行车安全评估值处于中位,路口行车安全有待大力提高．     

重型矿用汽车多参数动力性换挡规律

基于矿用汽车载荷变化大、行驶环境多变、油门变化频繁的特点，依据重载爬坡和轻载下坡的典型工况，制定了重型矿用汽车多参数动力性换挡策略.利用函数叠加法建立康明斯QSL-FR91674型发动机全特性曲线，得到不同油门开度情况下发动机输出转速与输出转矩的表达式.根据发动机输出动力特性，计算得到3550型矿用汽车车速、油门开度和加速度三参数动力性换挡规律.再结合道路状况识别方法、车辆载荷、驾驶员操作意图，针对轻载下坡和重载爬坡工况，修正得到重型矿用汽车多参数动力性换挡规律.在Maplesim中建立换挡模型，通过仿真计算，得到修正前后车辆轻载下坡路况时挡位和车速变化曲线，后者避免了不必要的换挡，保证了车辆的动力性能.     

高速公路出入口与主线纵坡间净距对行车速度影响仿真分析

高速公路出入口与主线纵坡净距较小时,车辆上下坡时易受分合流影响,速度变化差异性较大,不利于行车安全。为研究纵坡车辆速度实时变化规律,基于出入口与主线纵坡间最小净距,利用三维虚拟现实仿真软件UC-win/Road建立入口-上坡与下坡-出口路段仿真模型,通过Forum8驾驶模拟仪进行实验并采集数据。通过控制变量法调整大型车混入率、分合流比例等特征指标;构建速度度量模型,量化特征指标与速度之间的关系,针对特征指标进行单因素敏感性分析。结果表明：分合流比例及大型车混入率对速度变化影响显著;不同类型车辆的速度大小和变化趋势差异性较大。其中,大型车混入率对上坡段车辆运行状态影响较大,而分流比例对下坡段车辆运行状态影响较大;大型车混入率和分合流比例分别为30%~40%、10%~15%时,速度波动最大,敏感性较强。研究结果可用于为出入口与主线纵坡净距较小时的车辆运行管理及安全措施改进提供理论依据。     

冰雪条件下高速公路可变限速方法

高速公路在冰雪天气下需要进行封路或限速等措施,导致道路通行能力减小,车辆行驶安全性下降。 针对该问题,在考虑道路线形、冰雪条件道路特性与交通流特性的基础上,提出一种基于冰雪条件的高速公路 可变限速方法。建立了包含道路线形与冰雪条件的速度生成模型,同时引入模糊控制系统对路面雪况进行预 测。通过Vissim 软件对高速公路部分路段进行仿真实验,结果表明,该可变限速方法可根据雪况动态调整限 速值,相比于对照组Ⅰ( 固定限速) 降低了车辆延误,提高了通行效率,相比于对照组Ⅱ( 封路除雪+ 无限速) 提高了道路通行能力。表明相较于传统方法,该方法能更有效地保证冰雪条件下高速公路车辆通行效率与安 全性。     

基于可达集的车辆躲避策略及安全性验证

针对目前传统算法在安全性验证中置信水平较低的问题,将自主车辆在道路上的行为视为混合系统,提出以道路边界为约束条件的安全区域可达集建模方法。在此基础上建立安全等级评判标准,给出自主车辆道路行为的哈密顿雅可比方程;提出自主车辆避障问题的最优控制方法。结果表明,该方法不仅可以应用于自动驾驶车辆的安全性验证,还能够对手动驾驶的危险行为进行预警和规避,增加了车辆安全性验证的置信度。     

机动车辆荷载对空间交叉隧道结构动力影响

为研究机动车辆荷载作用下空间交叉隧道结构动力响应特性,以杭温高铁梧坞隧道与义东高速西甑山公路隧道交叉段为工程背景,建立了交叉隧道三维动力计算模型,利用ABAQUS子程序模拟机动车辆在公路隧道内行驶,得到行车公路隧道、相邻侧公路隧道、上跨高铁隧道在机动车辆荷载作用下的加速度、位移、应力动力响应特性,并通过计算行车过程中监测截面每一时刻的安全系数分析了各隧道衬砌结构安全度变化规律。结果表明：机动车辆荷载对行车隧道自身影响较大,影响主要集中在行车位置下方区域,车辆通过时拱顶处安全度降低最为显著;对于上跨高铁隧道和相邻公路隧道,行车公路隧道内的机动车辆荷载对其影响整体较小,且其影响程度与近接距离密切相关;相邻侧公路隧道响应主要集中在与行车隧道的相邻一侧,右方隧道行车时其仰拱中心的安全度降低最明显;上跨高铁隧道响应主要集中在隧道仰拱位置,下方隧道行车时其左拱脚处的安全度降低最多。研究结果可为空间交叉隧道、城市地铁等地下工程的日常运营监测提供依据,并为类似空间交叉隧道工程的设计优化提供参考。