山岭区低等级低指标公路路线的使用质量分析

在计算机上建立道路生成模块、车辆模型库、驾驶人模块,形成"路线-驾驶者-车辆"仿真系统,以云南省大关—永善四级公路为对象,以小客车为仿真车辆,针对常见的驾驶员类型来设置驾驶特征参数,进行了跟随路中线行驶的仿真试验,分别分析了路线上的速度特性、操纵负荷特性和驾乘舒适性.试验结果表明:只要注意相邻曲线参数的合理搭配并注意控制直线段长度,同样可以设计出速度均衡的低等级路线;回头曲线的使用和回旋线的省略会使方向盘峰值转速和侧向加速度增长率急剧增加,造成驾驶者操纵紧张以及乘坐不舒适;曲线型设计方法会明显改善山区低等级公路的使用质量,应多尝试使用.     

高速公路平曲线标志标线组合设计评价指标

基于驾驶模拟实验数据,结合驾驶员在高速公路平曲线的运行速度特征、转向特征与行驶轨迹特征,选择速度、方向盘转角系数与横向位置数据构建了高速公路平曲线标志标线组合设计的合理性评价指标与有效性评价指标.其中,合理性评价指标包括转向位置的合理性评价与驾驶负荷的合理性评价,采用小波分解的方法对方向盘转角系数进行多层分解,获取驾驶员转向起终点位置与高频能量,通过驾驶员转向起终点与直缓点/缓直点的距离进行转向位置的合理性评价,通过高频能量比进行驾驶员操作负荷的合理性评价.有效性评价包括运行速度控制的有效性与车辆横向位置控制的有效性,通过平均速度、运行速度与车速离散度进行速度控制效果的评价;通过平均换道次数、平均压线行驶距离进行车辆横向位置控制的有效性评价.通过实例应用验证了研究标志标线组合设置的必要性与评价指标的有效性.     

直圆连接路段K型线与回旋线对比分析

为了从多个维度对比直圆连接路段回旋线与K型线的差异,分析对比K型线与回旋线在横向运动、侧倾运动和横摆运动3个自由度下的动力学差异,验证K型线作为缓和曲线的可行性的同时,研究分析车辆在基于K型线的直圆连接路段上的行车稳定性。利用K型线航向角特点,从微分和解析几何角度分析验证K型线和回旋线的曲率及曲率变化率状态。利用动力学软件CarSim对5种基于不同设计速度建立的道路模型进行仿真模拟,选取车辆横向加速度、车辆侧倾角、车辆横摆角及车辆方向盘转角4个指标作为评价依据,分析车辆在由2种不同缓和曲线连接的直圆连接路段上行驶时,其行车稳定性、驾驶人舒适性的状态差异。采用熵值法对各指标进行赋权,综合比较由K型线和回旋线连接的直圆路段的优劣。研究结果表明：K型线具有曲率及曲率变化率连续的优点;在设计指标相同条件下,K型线上车辆的各维度稳定参数均满足现有《公路路线设计规范》(JTG D20—2017)要求,且优于回旋线;随着设计速度的减小,K型线与回旋线之间的差异愈加明显,K型线在行车稳定性和舒适性方面的优势愈显著;在设计速度相同的前提下,K型线在驾驶稳定性、驾驶人行车舒适性方面整体优于回旋线;在设计速...     

可用作公路缓和曲线的K型曲线数学模型及其特点分析

为了克服曲线法设计的局限性,解决长期困扰公路线形设计中的一些技术难题,以传统回旋线数学模型为基础,提出一种适应能力更强、更符合车辆行驶轨迹与驾驶人行为特征的K型曲线以代替传统回旋线作为公路用缓和曲线。首先,对传统回旋线的参数特点、曲率变化特点及航向角与弦切角的变化关系进行分析,并以航向角与弦切角的变化关系为基础建立了K型曲线参数方程,对方程中各参数对其影响进行分析;其次,通过K型曲线的参数方程推导得出任意点曲率半径的数学表达式;最后,通过数值解法讨论在不同参数取值情况下,K型曲线曲率半径与弧长之间的关系。研究结果表明:当弦长m值与弦切角a值固定时,选取适当的航向角与弦切角的比值k值,可调节K型曲线曲率半径随弧长的变化速率,提高了在地形困难地区公路线形设计的灵活性;在公路线形设计中采用K型曲线代替传统回旋线作为缓和曲线,不仅能够改善不良线形、增加车辆行驶的安全性,同时其便捷、适应性强等特点还可显著提高公路线形的设计效率与设计质量。     

双车道公路弯道回旋线长度对行车特性的影响

基于驾驶模拟实验,采集了15名驾驶员在半径为100～500 m的72个弯道路段的车速、侧向偏移等数据,研究双车道公路弯道路段回旋线长度对车速及行车轨迹的影响。结果表明:在半径一定的条件下,随着回旋线长度增加,前后路段车速差呈上升趋势,而速度梯度随之下降;行车轨迹波动幅度随回旋线长度增加而增大,而波动频率随之降低;半径为100 m时,回旋线太短会使轨迹的局部曲率增大;对于半径为200 m的弯道,过长或过短的回旋线都会造成车辆轨迹的局部曲率增大;对于半径为300 m及以上的弯道,回旋线长度和车辆轨迹的最大局部曲率成正相关。     

K型线与回旋线在卵形曲线上行车稳定性分析

为研究K型线作为公路缓和曲线的可行性,对比分析K型线和回旋线在卵形曲线中车辆横向加速度、横摆角速度、横向荷载偏移率及横向加速度变化率4种指标的差异,分析车辆在K型线上行驶的行车稳定性.根据K型线数学模型和设置方法,求解K型线的逐桩坐标,并将其导入动力学仿真软件CarSim,建立小客车在K型线上行驶的仿真模型.通过改变缓...     

山岭区高速公路坡长限制研究

探讨山岭区高速公路纵坡坡长限制的确定方法.以我国高等级公路上行驶的典型车型(EQ140)为研究对象,通过对3条正在运营的山岭区高速公路7个断面运行车速的调查、分析,建立了车辆第15%位车速与道路纵坡坡度之间的关系模型;以车辆的第15%位车速、第85%位车速为速度限制条件,提出了依据道路纵坡坡度值大小来确定容许车速的方法;利用汽车行驶理论,分析了车辆在纵坡上的减速距离;以分析结果为基础,提出了我国公路路线设计规范适当放宽坡长限制的建议,同时给出了山岭区高速公路纵坡坡长限制的修改建议值,以供设计人员在山岭区高速公路路线设计时参考.     

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。     

融合自适应曲线预瞄的驾驶机器人转向操纵粒子群优化滑模控制

为提高不同工况下驾驶机器人操纵试验车辆的转向精度和自适应能力,提出了一种基于自适应曲线预瞄的驾驶机器人转向操纵粒子群优化滑模控制方法。首先建立了试验车辆动力学模型和驾驶机器人转向机械手动力学模型,并构建了驾驶机器人转向操纵试验车辆的集成系统动力学模型,接着研究了一种融合路径曲率和车速的驾驶机器人转向操纵自适应曲线预瞄方法,其预瞄点位置能够根据车速和路径曲率做出自适应调整。在此基础上,设计了用于驾驶机器人转向操纵的粒子群优化滑模控制器,并进行了稳定性分析,同时利用粒子群算法在线优化滑模控制切换项的反馈增益系数,以减小控制抖振。仿真及试验结果表明,所提出的方法能够在不同工况下根据路径曲率和车速做出自适应调整,实现驾驶机器人操纵车辆的精确转向控制。     

一种汽车自适应前大灯控制系统的控制方法

为了解决夜间行驶时车辆在弯道上的视线盲区的问题,提高驾驶人夜间行车的安全性。基于汽车方向盘转角,建立基于方向盘转角的AFS模型,同时基于预瞄角度建立基于预瞄角度的AFS模型。在matlab/simulink的环境中建立相应的汽车前大灯水平角度调整的控制算法,并在40km/h、60km/h、80km/h和100km/h的车速下进行了仿真对比。仿真结果表明：汽车AFS的前大灯水平调整角度的变化对车速不敏感,基于预瞄角度的AFS的水平调整角度的变化曲线更加平滑,并且没有出现调整角度的突然增大和减小。     

分布式驱动电动汽车动力转向系统混杂系统动力学及其切换控制

分布式驱动电动汽车是燃油汽车和电动汽车过渡的一种新型新能源汽车,动力转向系统(ECIPS) 作为电动化底盘集成控制系统(ECIS)的主要组成部分,对电动汽车的设计与装配具有重要的影响. 动力转向系统具有典型的不确定性、未建模动态、测量噪声和干扰等非线性动力学特征,是包含离散事件与连续事件的混杂动力学系统. 分析了分布式驱动电动汽车动力转向系统的控制结构、控制功能及其动力学行为,基于动力转向系统的输入/输出功能、控制状态和控制系统实现流程,建立了反映连续和离散控制行为的混杂控制系统模型. 建立了动力转向系统的混杂控制流程和切换控制结构,进行了25km/h和45km/h下的蛇形实验. 结果表明：在25km/h下,转向系统转矩的峰值和平均值分别降低了41.68%和41.79%, 在45km/h下,转向系统转矩的峰值和平均值分别降低了30.92%和30.67%,转向轻便性得到明显改善.混杂系统动力学模型及其混杂控制结构反映了分布式驱动电动汽车动力转向系统的动力学行为及其控制特征,不仅揭示了动力转向系统的连续系统工作行为,也反映了离散事件特征,对分布式驱动电动汽车控制性能的改善、智能化水平的提高提供了理论研究意义和工程研究价值.     

基于诱导行车视线与防眩功能的高速公路中央分车带植物种植间距研究

【目的】研究既满足行车视线诱导又满足防眩要求的中央分车带植物合理种植间距,以进一步提高高速公路行车安全。【方法】通过驾驶员视觉特性分析,根据《公路工程技术标准》(JTG B01—2014),构建基于诱导行车视线的直线路段和曲线路段植物种植间距模型,计算不同速度下植物诱导视线的种植间距;以几何关系及《高速公路交通安全设施设计规范》(DB 33/T 704—2013)构建公式,计算出基于防眩功能的植物间距,并与诱导视线的植物间距进行对比,得出高速公路中央分车带植物合理种植间距。【结果】基于植物诱导行车视线的直线路段,车速分别为60、80、100、120 km/h 时,使驾驶员形成连续景观感受的植物种植间距分别为3.33、4.44、5.56、6.67 m;曲线路段车速分别为60、80、100、110 km/h 时,中央分车带植物最佳视线诱导种植间距分别为3.33、4.44、5.56、6.11 m。基于防眩要求的直线路段植物种植间距为2.45~17.14 m,曲线路段为2.29~16.00 m。【结论】高速公路直线路段车速分别为60、80、100、120 km/h 时,既满足行车视线诱导又满足防眩要求的中央分车带植物合理的种植间距分别为2.45~3.33、2.45~4.44、2.45~5.56、2.45~6.67 m;高速公路曲线路段车速分别为60、80、100、110 km/h 时,中央分车带植物合理种植间距分别为2.29~3.33、2.29~4.44、2.29~5.56、2.29~6.11 m。     

Vehicle Crashworthiness Simulation Based on Virtual Design of Auto-body

Trafficaccidentshavebecomeseriousmenacesthat threatenpeopleandpropertyatanacceleratingrate,particularlyindevelopingcountriessuchasChina, Althoughthecarownershipislow,thenumberoffatalities intrafficaccidentsisrelativelyhigh.Sosafety,asoneof basicperformancesofautomobile,isattachedimportance byautomotivemanufacturersnow.In2000,CMVDR294 “Designregulationonoccupantprotectioninautomotive frontalimpact”promulgatedinP.R.Chinaisbeneficialto evaluatethepassivesafetyofautomotives. Thestructurali…     

前轮主销后倾角对汽车自激摆振影响研究

文章为了获得前轮主销后倾角对汽车自激摆振影响的机理,以国产某型非独立悬架汽车为样车,建立了考虑主销后倾角产生转向系附加刚度的摆振系统三自由度模型,选用了Pacejka H.B.轮胎模型对样车自激摆振动力学行为进行数值分析。在后倾角α=4°时,不考虑后倾角α产生的转向附加刚度时样车自激摆振速度区间为34～92km/h;考虑后倾角α产生的附加刚度时样车自激摆振速度区间为41～76km/h,表明α产生的转向附加刚度有减小自激摆振速度区间的功能,但随着α增加,样车自激摆振速度区间加大。     

基于驾驶模拟的紧急避险车道断面宽度设置

在紧急避险车道断面宽度为4.5,7.7,9.0和12.2m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次驶入紧急避险车道的几何运动参数.选取方向盘转速、方向盘转角、横向偏移率指标分别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、转向角频率和起弯点指标进行提取,采用多因素方差分析,检验断面宽度、驶入速度、断面宽度与驶入速度的交互作用对5个指标影响的显著性,通过多重分析检验不同断面宽度下各指标差异的显著性.研究结果表明:断面宽度4.5m时最小转向半径、转向角频率、转向角幅值与其他3组存在显著性差异,失控车速90km·h~(-1)时车辆即面临侧滑风险,车辆驶入紧急避险车道的难度大,驾驶员心理紧张程度高.仅断面宽度12.2m时起弯点位于渐变点之后,其起弯点与渐变段起点的差值与其他3组存在显著性差异.断面宽度对方向调整时间影响显著且不同断面间的方向调整时间存在显著差异,方向调整时间与断面宽度呈幂函数关系.综合分析,紧急避险车道的设置宽度不宜低于7.7m.     

基于自然驾驶数据的信号交叉口车辆跟驰行为特征分析

为明确城市信号交叉口的车辆跟驰行为特性,基于自然驾驶试验数据,对车辆在减速、加速跟驰状态的车头间距、车头时距和相对速度进行了分布特征分析以及与跟驰速度的相关性分析。结果表明：减速跟驰状态的相对速度主要集中于[-3m/s,1m/s],加速跟驰状态主要集中于[-1m/s,3m/s];减速跟驰状态和加速跟驰状态的车头时距随后车跟驰速度变化趋势相同,确定了跟驰速度小于20km/h的车头时距阈值;去掉跟驰速度小于6km/h的数据后得到的减速跟驰、加速跟驰状态车头时距和车头间距均呈正偏态分布,车头间距集中于5-30m,车头时距集中于1.5s-3.5s;两种跟驰状态车头间距、车头时距的5th、50th、95th特征值与跟驰速度具有较强的相关性。     

面向侧翻试验的线控主动转向试验台架构建

为了研究通过线控主动转向系统实现的侧翻控制,需要建立合适的试验台架.首先分析了面向侧翻的线控主动转向硬件在环实验平台结构,建立了整车模型、实验管理软件和硬件平台.硬件平台中包括转向器、磁粉制动器转矩模拟加载装置和数据采集装置.分别在75°方向盘角脉冲、25°方向盘角阶跃、20km·h~(-1)车速紧急调头、80km·h~(-1)车速双移线和70km·h~(-1)车速蛇形工况下,对仿真和实验下的表征整车侧翻程度的车身侧倾角进行了监测,得到两种结果相近,说明了该试验台架的侧翻实验的适用性.     

轮式拖拉机转向特性仿真分析

为分析轮式拖拉机转向特性,建立三自由度动力学模型和转向轨迹数学模型.选取速度、质心到前轴的距离、簧载质量及轮胎侧偏刚度等参数,通过MATLAB软件进行建模仿真分析.对比仿真结果表明,速度、质心到前轴的距离及轮胎侧偏刚度对横摆角速度影响较大,速度、侧倾刚度及侧倾中心到质心的距离对侧倾角的影响较大,速度、侧偏刚度和质心到前轴的距离对转弯半径的影响较大.仿真结果可为拖拉机转向系统设计提供参考.     

纯电动汽车驱动电机参数匹配与仿真

通过分析纯电动车整车动力系统的结构特点及纯电动汽车对驱动电机的要求,从汽车行驶动力学出发建立了纯电动汽车电动机性能参数的数学模型, 探讨总结了电机基本特性参数的设计方法. 整车动力系统仿真实验结果表明,最高车速为48.6 km/h,常规车速为35.2 km/h,0～40 km/h加速时间为15.2 s,最大爬坡度为19.7%,满足设计目标,从而验证了该方法的正确性和可行性.     

汽车动力性计算机仿真

建立汽车动力性数学模型,由此推导出汽车动力性参数灵敏度公式,并开发出汽车动力性计算仿真程序.以东风EQ140型汽车为例进行仿真计算,仿真结果与其使用参数较为吻合.仿真计算得到空载时汽车的最高车速91km/h,与东风EQ140的使用参数最高车速90km/h(单车)相比,误差为 1.1%;满挂时汽车最高车速为72km/h,与东风EQ140的使用参数满载、满挂时最高车速为70～75km/h一致.同时对其参数灵敏度进行了分析,各参数对汽车动力性的影响以传动系的机械效率和汽车的总质量最为显著,滚动阻力系数、空气阻力系数与迎风面积的影响则小一些.