失控车辆在避险车道制动床上减速过程的 三维离散元模拟

由于中国避险车道设计规范或指南不完善,存在设计缺陷的避险车道易诱发失控车辆冲出避险车道末端或在制动床上侧翻等事故,严重威胁驾驶员生命。以往研究还不能体现车轮沉陷变形对失控车辆减速作用的影响。为此,从颗粒层面入手采用离散元方法,分别构建集料离散元和车轮离散元,在PFC^3D软件平台建立集料－车轮三维离散元模型；采用模拟静力三轴压缩试验标定集料离散元颗粒微观参数；采用实车足尺试验数据标定车轮离散元颗粒微观参数。利用标定后模型对失控车辆在避险车道制动床上的减速过程进行数值模拟,设计4组数值模拟试验分析失控车辆车轮沉陷深度、停车距离的变化规律。研究成果为避险车道制动床长度设计和集料铺筑厚度设计提供了理论依据,对避险车道设计规范或指南的完善具有指导意义。     

山区高速公路紧急避险车道驶入角研究

避险车道驶入角的大小对避险车道安全性有着重要影响,是影响避险车道功能发挥的关键性因素。通过分析失控车辆在转弯时的受力情况及运行特征,得出了失控车辆驶入避险车道时的横向倾覆条件和横向滑移条件,保证失控车辆的行驶稳定性;并在此基础之上,提出了避险车道驶入角的设置方法,给出了在不同渐变段长度下避险车道驶入角的最大限值。最后,通过工程实例进行了验证性分析,说明所给出的避险车道驶入角限值具有合理性。     

失控车辆撞击下避险车道末端挡墙的动力响应与损伤特征分析

研究失控车辆撞击下避险车道末端挡墙的动力响应与损伤特征可以为避险车道末端挡墙的应用和完善提供理论依据。首先基于LS-DYNA 软件建立了车辆-钢筋混凝土挡墙有限元模型,并且通过已有的落锤冲击钢筋混凝土梁试验的结果,对建立的有限元模型进行验证。然后采用正交试验方法对钢筋混凝土挡墙的参数进行了设计。最后进行车辆撞击钢筋混凝土挡墙的非线性有限元仿真,研究车辆的速度、撞击位置、撞击角度以及车辆前保险杠的刚度对钢筋混凝土挡墙的动力响应和损伤特征的影响。结果表明：车辆的速度、撞击角度、保险杠的刚度对于挡墙的动力学响应以及损伤程度均有显著影响,随着车速、撞击角度和保险杠刚度的增加,挡墙的损伤逐渐加剧;挡墙的损伤区域主要分为撞击区域和墙角区域,其中撞击区域的损伤较为严重,破坏形式为冲剪破坏,墙角区域的损伤较轻,破坏形式为剪切破坏。     

紧急避险车道全宽型服务车道设置位置

在设置全宽型服务车道且避险车道制动床宽度为9.0m与4.5m的断面条件下,利用UCWin Road Ver.9驾驶模拟仿真平台测试了5名驾驶员48次驶入避险车道的几何运动参数.选取方向盘转速指标对车辆驶入紧急避险车道的最小转向半径、方向调整时间、转向角幅值、转向角频率指标进行提取,选取横向偏移率指标对起弯点进行提取与理论验证,然后运用相关分析检验了5个指标与驶入速度的相关性,运用方差分析与配对样本T检验,检验了5个指标与全宽型服务车道设置的显著性.研究结果表明:当制动床宽度为9.0m且服务车道设置于制动床左侧时,车辆行驶稳定性强,驶入紧急避险车道难度小,供车辆方向调整的距离长,驾驶员心理紧张程度低.当制动床宽度为4.5m且服务车道设置于制动床左侧时,车辆的行驶稳定性强且易于驶入紧急避险车道.     

允许两辆车驶入的避险车道设置

针对允许两辆车驶入的避险车道(TER),将先后驶入制动床的两辆车的停驶位置抽象为相互独立事件,建立了两辆车均能成功驶入避险车道的概率模型.基于仿真数据的研究结果表明:主线为直线时两辆车成功驶入避险车道的概率高于主线为平曲线时;即使主线为直线,制动床宽度为车辆宽度的5倍,两辆车均能成功驶入制动床的概率也不超过15%,这说明仅通过拓宽制动床宽度而不设置满足长度要求的引道,仍不能保证第二辆车成功驶入制动床.     

极限工况下车道保持系统的行驶稳定性研究

车道保持控制系统可以辅助驾驶员对车辆的操纵,避免其发生偏离车道、碰撞障碍物等危险情况,通常认为该系统工作在轮胎的线性区段.然而,车道保持中的关键控制变量(方向偏差和侧向偏差)与车辆稳定性关系密切,能够在极限工况下起到稳定车辆的作用.为此,设计了基于人工势场法的车道保持控制算法,在线性车辆模型的基础上将线性轮胎模型扩展为非线性轮胎模型.仿真结果表明,当车辆受到突然的转向干扰时,车道保持控制算法在极限工况下依然能使车辆有效跟踪目标路径,并且保持车辆的稳定性.     

多轴特种车辆缺胎行驶动力学特性研究

为了探究多轴特种车辆在轮胎损失极限工况下的行驶特性，基于TruckSim车辆动力学软件，建立包括整车参数、动力传动与制动系统、车桥与悬挂系统、转向系统和轮胎系统的五轴特种车辆动力学仿真试验模型，通过对仿真模型进行调整和改进，建立符合实车驱动的特种车辆动力学模型.为重点分析轮胎缺失状态的影响，以轮胎六分力试验为基础，选取TruckSim中性能相似的非线性轮胎模型进行修改，通过进行0～80～0 km/h直线加速制动平顺性仿真试验和双移线操稳性仿真试验，研究不同位置处轮胎缺失状态下的车辆平顺特性和操稳特性.同时，以车辆质心偏移量为标准，分析讨论不同行驶速度下的最大缺失轮胎数量，提出不同行驶速度下缺胎工况的轮胎布置方法以及各桥轮胎对车辆行驶影响的程度级别.研究结果表明：多轴特种车辆具备在缺胎工况下行驶的极限条件，不同位置处轮胎缺失对车辆的最大行驶速度影响不显著；该型车辆各桥轮胎对车辆行驶影响的重要程度依次为一桥、五桥、三桥、二桥和四桥；车辆分别以50、30和20 km/h速度行驶时，最大缺失轮胎数量分别为1、2和3个.研究结论为多轴特种车辆行驶安全性评估提供了理论支撑.     

公路避险车道灰色定位评估模型

为了提高避险车道定位精度,从交通事故统计数据和道路条件与车辆状态2个方面深入分析了避险车道定位的影响因素,阐述了中心点三角白化权函数的原理,提出了基于中心点三角白化权函数的避险车道定位灰色评估模型,利用此模型对依托工程长下坡路段各单位路段的行车安全性进行综合评估与安全等级分类,并在分析评估结果的基础上确定设置避险车道的候选位置与设置次序。利用此模型对依托工程长下坡路段各单位路段的行车安全性进行综合评估与安全等级分类,将评定等级为＂差＂类路段确定为设置避险车道的候选路段;通过比较相邻候选路段的灰色综合聚类系数,确定在路段9和路段20末端设置避险车道。依托工程避险车道设置效果表明,通过本模型确定的避险车道位置合理。     

弯道下商用车AEB的系统算法

仅以毫米波雷达获取前方环境信息的商用车AEB系统在弯道下易存在误动作,为解决此问题,对目标车辆进行位置补偿,判断其是否与自车在同一车道,从而完成对旁车道干扰车辆信息的滤除.基于制动过程与危险系数w_f设计多级预警与自主制动控制策略,以AEB各阶段介入时的碰撞时距值作为评价指标,验证能否实现危险情况下的有效避撞.仿真结果表明:弯道补偿算法能够区分旁车道与自车道目标车辆,有效避免对旁车道车辆的误制动,多级预警与自主制动控制策略符合期望指标,能对本车道危险车辆有效预警与制动,提高了弯道下汽车的主动安全性.     

山区公路避险车道设置研究

随着国家中东部地区经济的发展,交通运输也得到了前所未有的改善,国家交通建设的重点开始转移到西部地区,西部地区处于我国三级阶梯的高原山区,这就决定了山区交通建设的一个突出特点是长大下坡,这对于重型车辆来说非常不利,极易造成刹车系统的温度失效,酿成惨剧.本文从制动系统的温度效应模型开始研究,通过改变各个影响因素的大小,并进行实验验证,对避险车道的设置位置进行了分析,并对避险车道的长度进行了研究,得到了避险车道的设置位置和设置长度计算公式,为山区公路避险车道的设置提供了参考.     

轮胎店铺的消防安全问题及对策

根据轮胎的燃烧特性,分析了轮胎店铺存在的消防安全问题,提出了合理选址、设置必要的消防设施、水平堆放轮胎和加强消防监管的对策.     

扁平化对子午线轮胎稳态温度场影响的有限元分析

以195/60R14半钢子午线轮胎为参考轮胎,用简化的方法建立了不同扁平率的有限元模型.这一简化方法的特点是单一改变断面宽度并通过选择合适的同一下沉量来保持负荷系数基本不变.根据解耦的方法计算得到了保持固定下沉量时不同扁平率轮胎的能量损耗和稳态温度场.结果表明,不同扁平率轮胎的胎肩部均为截面上温度最高的区域;随着扁平率的降低,胎肩、胎冠部的温度有明显的下降,但胎侧、胎圈部的温度几乎没有变化.     

废旧轮胎垫层与松软土体复合承载的工程计算

为利用废旧轮胎和普通脚手架钢管构建克服松软海滩的通道，对其中的废旧轮胎垫层与松软海滩土体的相互作用机理进行了分析，推导出了废旧轮胎、废旧轮胎垫层以及废旧轮胎和松软土体复合层的压缩模量，提出了松软海滩土体，临界压缩模量的概念，建立了复合承载模型。通过对废旧轮胎垫层与松软海滩土体的复合承载力、复合沉降进行分析计算表明，松软海滩土体临界压缩模量的计算式是合理的；在松软海滩上铺设废旧轮胎垫层能够显著地提高土体的承载力；复合承载模型和工程计算方法能够满足工程要求。     

智能轮胎——轮胎智能制造的机遇与挑战

 智能轮胎是信息技术和轮胎技术深度融合的产物,为轮胎智能制造的信息化、智能化和网络化创造了极好的发展机遇。智能轮胎的状态监测方法为轮胎生产、仓储、运输、销售和维修服务全生命周期的信息化管理提供了便利;其建模与控制技术方便了轮胎数字化设计与虚拟仿真的实现,为轮胎制造过程的智能化提供了便利;轮胎状态自动调节系统收集轮胎在不同路面状况、不同轮胎压力和不同速度下的信息,方便进行轮胎性能的分析,为轮胎制造过程的网络化提供了便利。但智能轮胎相关的轮胎材料和制造技术、传感器和芯片技术、实验测试技术以及智能化应用方面还存在一定的局限性,对智能轮胎技术在轮胎智能制造过程的实施提出了挑战。     

轮胎高速直线稳定性研究

针对不同型号的轮胎进行力学特性试验,建立轮胎模型和车辆动力学模型。实验结果显示,所建模型是正确的,可以进行车辆操纵稳定性仿真实验。通过中心区和回正性仿真试验,研究不同轮胎对车辆直线性的影响。在中立感实验中,轮胎的侧偏刚度越大,侧向加速度、横摆角速度和侧倾角越小。在回正实验中,轮胎的侧偏刚度越大,方向盘转角、横摆角速度和侧倾角的残余越小。仿真结果显示不同侧偏特性的轮胎表现出不同的直线稳定性。     

由稳态转向特性试验估算轮胎侧偏刚度

侧偏刚度是决定操纵稳定性的重要参数,轮胎应具有足够的侧偏刚度以保证汽车具有良好的操纵稳定性.文章探讨了在没有轮胎侧偏特性试验台的条件下,如何根据稳态转向特性试验结果估算小侧偏角下的侧偏刚度,并以安凯牌HFF6120K01型客车为例,求得轮胎的侧偏刚度.     

基于逻辑门限值的爆胎车辆制动仿真研究

为研究汽车防抱死制动系统(ABS)在爆胎工况下的有效性,基于逻辑门限值控制设计了ABS控制系统,结合动力学软件CarSim与Simulink设计控制系统,以轮胎滑移率为控制对象,以纵向制动距离和横向偏移量为衡量标准,对正常驾驶和爆胎工况下的汽车采用不同的制动方式进行仿真研究。结果表明,在汽车正常行驶和爆胎工况下,逻辑门限值ABS控制器都能起到实时的制动效果,但不同的制动策略有着较为明显的差别;爆胎工况下,汽车的纵向制动距离较正常行驶的汽车有所延长,此时前左、右侧控制策略中的四轮独立控制策略的轮胎没有出现抱死现象,制动效果最佳。     

“千里之行 始于足下”——谈汽车轮胎的正确使用

介绍了一些关于轮胎的知识,分析了胎压认识的主要误区,阐述了轮胎的正确使用方法,指出更换轮胎应注意选型和装配.     

前轮摆振机理再分析

轮胎的侧偏力学特性是前轮摆振发生的主要原因。通过比较两种都带轮胎侧偏特性的不同轮胎运动方式,对比分析两种运动的轮胎力做功,解释为什么轮胎力做功不同;从而说明轮胎在摆振运动中做正功,不断吸收能量体现轮胎负阻尼特性,所以发生轮胎自激型摆振。     

乘用车子午线轮胎滚动阻力的有限元仿真分析

运用ABAQUS软件对185/60R15、205/55R16和225/50R17三种常用乘用车子午线轮胎的滚动阻力进行了仿真分析。讨论了各个材料组成部分对轮胎滚动阻力的影响。为提高计算效率,在仿真模型中利用边界约束取代轮胎与轮辋的装配。轮胎模型运用加强筋单元模拟轮胎复合材料的帘线结构,Yeoh材料模型描述橡胶材料,以获得不同结构、不同材料特性的轮胎在标准负荷和胎压下的滚动阻力。三个轮胎的仿真结果与转鼓试验的一致性表明,有限元方法可以对乘用车轮胎的滚动阻力进行有效的仿真评价。