公路线形的操纵负荷分析及设计控制

以路线-驾驶者-车辆仿真系统为行车试验手段,根据行驶过程中方向盘角输入和转速的时域变化,分析了多条路线的操纵负荷特性,试验路线的设计车速Vd为20～120km/h,含长大圆曲线、卵型、凸型、回头曲线等组合.结果表明:在Vd≥80km/h的山岭区高速公路上操纵车辆是非常容易的;当曲线半径大到一定程度时,曲线行驶和直线行驶已经不存在差别,但仍需要方向干预;当行驶速度偏离设计车速不多时,二、三级公路的操纵负荷虽比高速公路大,但还不至于造成驾驶者紧张,不过三级公路可能会使快速车辆操纵困难;卵型线是一种有利于操纵的组合形式,因为可以在中插回旋线上调整方向盘转角;相邻同向曲线的圆直点 (YZ)和直缓点(ZH)共点时,YZ/ZH点处的曲率跳跃会导致操纵困难,建议处理成卵型;回头曲线使四级公路上的车辆操纵变得困难,省略回旋线会造成驾驶者紧张,为此应提供至少25 m的回旋线.     

低交通量公路柔性路面典型结构探讨

提出低交通量公路的概念及编制低交通量公路典型路面结构的必要性.结合低交通量公路交通状况,划分了交通等级;在低交通量公路土基回弹模量已有实测资料基础上,划分了土基等级.以弹性层状体系理论计算得到不同交通等级、不同路面材料与土基模量组合下的柔性路面典型结构,供设计参考使用.     

浅谈低等级道路超高设计

超高设计是公路线形设计的重要组成部分,其设计的主要目的是为了抵消汽车在平曲线上行驶产生的部分离心力作用,提高行车的安全性和舒适性,因此超高设计合理与否,直接影响到行车的安全性和舒适性。针对低等道路超高设计,笔者根据自己的设计经验,结合规范和标准．就低等级道路超高设计提出几点自己的看法。     

基于驾驶人视觉感知的低等级公路行车速度预测

低等级公路环境下的行车速度变化特征比较复杂,已有的基于几何线形指标的车速模型不足以全面地表述这种特征.通过大量实车实验发现,低等级公路环境下驾驶人所采用的行车速度和其视觉感知到道路条件之间存在很好的相关性.驾驶人感知的道路条件分为视觉车道信息和视觉路侧环境信息.采用Catmull-Rom样条曲线拟合的视觉车道模型能够反应驾驶人感知的低等级公路几何特征,根据视觉车道模型形状参数,使用遗传算法优化BP神经网络(GABP)建立了基于几何信息感知的几何车速模型.同时,基于路侧环境信息利用Logistic回归模型建立了路侧车速修正模型.将上述模型结合起来,形成了基于驾驶人视觉感知的低等级公路行车车速预测方法.由此方法计算的驾驶人行车速度与实测情况吻合性好,能够很好地描述驾驶人在低等级公路环境下通过对道路条件视觉认知而产生行车速度的行为特征,是低等级公路运行车速预测计算的一种有效方法,不仅可以作为道路安全评价的基础,也可以为基于行车速度的公路几何设计提供有力支持.     

山区低等级改建公路线形设计初探

山岭区低等级公路建设的主要特点是公路等级低,公路建设资金有限,且多为改建工程。在进行设计时,公路的线形设计直接关系到工程量大小、公路总投资的大小、施工工期的长短和公路建成后的使用品质。为了降低工程造价,改建时往往希望对旧路尽可能利用,而山岭区地形情况复杂,展线比较困难,旧路的线形指标一般比较低,这样一来,在线形设计时,解决好造价和线形指标这两方面的问题是设计成败的关键。应注意将现场实际情况仔细分析,以确定哪方面的问题是矛盾的主要方面。     

山区低等级改建公路线形设计若干问题

山岭区低等级公路建设的主要特点是公路等级低,公路建设资金有限,且多为改建工程。在进行设计时,公路的线形设计直接关系到工程量大小、公路总投资的大小、施工工期的长短和公路建成后的使用品质。为了降低工程造价,改建时往往希望对旧路尽可能利用,而山岭区地形情况复杂,展线比较困难,旧路的线形指标一般比较低,这样一来,在线形设计时,解决好造价和线形指标这两方面的问题是设计成败的关键。应注意将现场实际情况仔细分析,以确定哪方面的问题是矛盾的主要方面。     

基于人-车-路的类菱形车侧向动力学分析

车辆在高速行驶时,驾驶员和道路环境对车辆的操纵稳定性会有很大影响.考虑驾驶员特性和道路特性的人—车—路闭环系统更能评价车辆的操纵稳定性,采用"单点预瞄最优曲率"驾驶员模型和蛇行道路模型,在类菱形车二自由度模型的基础上构建了类菱形车闭环系统并进行了仿真分析.通过蛇行试验验证了类菱形车良好的操纵稳定性,并将试验结果与仿真结果进行了对比分析,分析表明,模型仿真结果与试验结果具有很好的一致性.     

基于典型汽车爬坡的高海拔地区公路最大纵坡

以典型车型实地行车试验数据为基础,建立了载重汽车在不同海拔、坡度下的运行速度-距离曲线.结果表明:在3 000~5 000 m海拔范围内,海拔越高,汽车在相同坡度路段的爬坡速度下降越快,达到的稳定速度也越低;高海拔地区设计速度为100、80和60 km·h~(-1)公路的最大纵坡与现行标准中规定的相同设计速度下一般地区的公路最大纵坡相比降低了1%~2%.     

山区公路回头曲线车辆横向加速度特性研究

为了明确车辆在山区低等级公路回头曲线段的横向加速度特性,选择重庆市彭水县境内的一段含有12处回头曲线段的山区公路作为研究对象,开展了20位驾驶员的实车驾驶试验,采集了自然驾驶状态下车辆运行参数,包括速度、轨迹和横向加速度等,分析了回头曲线段横向加速度的幅值特征、变化模式以及峰值位置分布。研究结果表明:（1）车辆在回头曲线段内的横向加速度整体变化特征分为三个阶段:入弯增大阶段、弯中稳定阶段、出弯减小阶段;（2）根据横向加速度85th百分位值的整体变化趋势,将横向加速度划分为四种变化模式;（3）回头曲线段左、右转横向加速度的85th百分位值分别是3.85m/s2和3.69m/s2,相比一般弯道,驾驶员在回头曲线能容忍更高程度的横向不舒适;（4）车辆在左、右转过程中,每个弯道的横向加速度峰值多集中在曲线中点和圆缓点之间,即圆曲线的后半段。     

四轮转向车辆转向特性分析及试验研究

为了深入研究四轮转向车辆的操纵稳定性,运用自动控制理论对采用质心零侧偏角控制策略的四轮转向车辆的转向特性进行了计算机仿真研究.主要就车速、轮胎侧偏刚度、整车质量、重心位置等因素对整车操纵稳定性的影响趋势进行了分析.同时对四轮转向样车的研制进行了说明,并将其用于仿真及试验.仿真和试验结果表明,相对于前轮转向车辆,高速时四轮转向车辆总体上有利于操纵稳定性,但不同因素的变化也会导致出现一些不利于操纵稳定性的趋势.     

基于道路工况分析的HEV控制策略优化方法

以某并联式混动公交车为研究对象,建立了四种典型工况模型,采用蚁群算法优化了最小等效燃油消耗控制策略中四种工况的充放电等效因子;分析了路面坡度与电池荷电状态(state of charge,SOC)目标值域调整之间的对应关系,设计了相应坡度自适应模块;提出了基于道路工况分析的混合动力汽车(hybrid electric vehicle,HEV)控制策略优化方法.典型工况下的仿真对比分析表明,该方法具有良好的工况适应能力,燃油经济性明显优于几类典型HEV控制策略.     

自适应模型预测控制的车道保持控制策略

建立车辆侧向动力学模块、车辆传感模块、道路曲率预瞄模块.在传统模型预测控制(MPC)算法的基础上,利用辛普森法则,结合车道保持优化性能指标和系统约束,设计基于自适应模型预测控制的车道保持控制策略.在Simulink环境下,将其与基于传统模型预测控制器进行比较分析.仿真结果表明:相较于模型预测控制,自适应MPC能够在各控制周期实现车辆模型更新,在强非线性工况下具备较好的鲁棒性,进而能够保证行车安全的前提下,获取较好的乘坐舒适性.     

基于ADAMS/Car的危险路段仿真识别系统模块开发

基于ADAMS／Car软件平台，结合VB6．0开发与ADAMS软件相匹配的道路生成模块、驾驶员控制模块、仿真识别方案模块、危险路段识别模块，完善了危险路段仿真识别系统的软件平台，使基于ADAMS／Car的危险路段仿真识别系统更具有实用性．     

室内实验的不同景观环境对受试者 心理影响初步分析

针对实驾实验成本较高且样本量有限的问题,本文进行了室内模拟实验的探讨. 选取22个实验样本,初步运用疲劳量表及实验心理学仪器进行高速、山区、草原路段室内模拟实验,研究不同景观环境对受试者心理影响. 疲劳量表统计及实验心理学仪器操作结果均表明,不同公路环境导致受试者心理影响程度不同且适度的线形及适宜的景观可以延迟受试者疲劳状态出现的时间.     

纯电动汽车驱动控制器研究与开发

 驱动控制器是电动汽车的核心部件,其性能的优劣直接关系着纯电动汽车的整车性能和传输效率。本文针对大中型纯电动汽车,研究开发了一款基于Freescale S12单片机的纯电动汽车驱动控制器。根据纯电动汽车的特殊要求和运行环境,给出驱动控制器总体设计方案,其中硬件电路包括电源模块电路、主控制器最小系统电路、信号调理模块电路、PWM输出电路、数据通信模块电路和IGBT驱动模块电路等;控制策略采用模糊自整定PID控制策略。对安装该驱动控制器的纯电动汽车进行道路试验,试验表明,该驱动控制器能够满足车辆复杂的行驶工况,纯电动汽车具有较好的加速性能和良好的速度跟随性,满足相关国家法规要求,控制器适用于各类大中型纯电动汽车。     

地下道路横断面对驾驶行为的影响

基于8自由度的驾驶模拟器研究了地下道路车道宽度、车道位置、侧向净宽对驾驶行为的影响.受试者在一条单向三车道的地下道路场景中进行了试验.试验结果表明车道宽度和侧向净宽对车速、偏移及主观感知都有影响,而车道宽度的影响更为显著.不同车道上,驾驶行为表现出与驾驶人的主观感知不一致.基于横向偏移状态分析了不同条件下的行车安全性,并为地下道路设计车速、车道宽度、限速、车道组合等方面提出了建议.     

8×8轮毂电机全轮驱动车辆动力学建模与仿真

建立了8×8轮毂电机全轮驱动车辆的整车驾驶模型,该模型包括驾驶员输入处理模块、路面条件和22自由度车辆动力学模型,给出了在一定路面条件下,从驾驶员输入到车辆动力学和运动学状态输出的数学方程. 采用模块化的方法,在Matlab/Simulink中建立了计算机仿真模型,对所建立的模型进行了操纵稳定性和行驶平顺性的仿真试验,并与常规8×8车辆模型及二自由度线性模型进行了对比分析. 仿真结果表明所建立的模型能正确反映车辆在各种工况下的动力学特性,非簧载质量的增加一定程度上降低了车辆的操纵稳定性,尤其降低了车辆的行驶平顺性.      

重载货车挂档下坡速度变化特征仿真

为提高长大下坡道路大型车辆行车安全,建立了重载货车整车模型和道路模型,分析了载重量、挂档档位、路面坡度与挂档车速之间的关联和影响,探讨了挂档车速的波动特性及挂档机理,得到了不同坡度各档位挂档车速变化范围,提出了在挂档决策基础上结合驾驶人操纵行为特征谱的新型仿真模式。仿真结果表明:在挂档决策基础上结合驾驶人操纵行为特征谱分析长大下坡车辆行驶安全更具可靠性,从而为驾驶人挂档决策、道路行驶安全研究提供依据。     

基于H8/3048F智能模型车出入库功能设计与应用

基于H8/3048F单片机设计了一款具有自动出入车库功能的智能模型车.单片机H8/3048F根据模型车前后两排光电传感器检测的赛道与车库信息判断模型车的当前位置,确定行驶状态,控制电机转速和舵机转角,从而使模型车精确快速的出入车库.本文分析了模型车倒车出库时的前轮转向特点,同时针对模型车出入车库特点提出了闭环PD调节的车速控制与开环PWM控制舵机转向的控制策略.试验结果证明,利用本控制策略的模型车能够快速平稳精确地出入模型车车库,具备响应速度快、抗干扰能力强等特点,具有一定的参考与应用价值.     

基于RPC的汽车驱动桥虚拟多轴道路模拟试验系统研究

为了研究虚拟试验技术在驱动桥多轴道路模拟试验中的应用,分析试验系统组成及原理,分别利用AMEsim和ADAMS建立电液伺服控制系统和机械系统刚柔耦合多体动力学模型并验证,通过Simulink平台建立机-电-液系统联合仿真模型。结合远程参数控制（RPC）技术中系统辨识和模拟迭代算法,利用MATLAB编写虚拟试验系统加载控制程序并验证。以某驱动桥为例进行虚拟试验,最终平均迭代误差在5%以内,迭代效率和精度大大提高,为驱动桥道路模拟试验提供一种行之有效的方法。