浅谈汽车制动距离计算分析

近年来随着汽车保有量的增加,汽车技术速度的提高,交通安全已被列为交通管理的首要日程,而汽车的制动性能则是汽车行驶安全的关键,因而《机动车运行安全技术条件》(国家标准GB7258-2004对机动车的制动距离、制动减速度和制动力的检测作了明确具体的规定,行驶中的车辆从踩制动踏板开始到车辆安全停止汽车所移动的距离,称为制动距离。用制动距离来表示车辆的制动性能是最直观的,也是最容易被人们认识和接受的性能指标,因为车辆紧急制动时,人们的愿望是踏下制动踏板后,制动距离越短越好。若车辆急接制动,车轮迅速抱死后车辆的动能就消耗在轮胎与地面的摩擦上,所以制动过程是一个能量转化过程,而且这个过程的精确分析非常困难,通常难以建立模型来处理。1制动过程中的能量转换从以上讨论可见,由于实际制动过程是一个能量转换过程,因此,根据能量守恒定理可知在制动过程中也应该是能量守恒的。通常当车型固定时,装载质量越大,车辆的惯性越大,则制动时动能消耗的转换过程就越长,制动距离也就越长,根据惯性公式:E=mu2/2式中E———动能;m———车辆当量质量;u———运动速度。对于同一辆车来说,动能与质量成正比,同时与车速的平方成正比,这说明制动初速度对制...     

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。     

考虑前后车速度关系的车辆跟驰模型

分析了传统车辆跟驰模型的局限性,建立了考虑前后车速度关系的车辆跟驰模型：前后车以相同速度匀速行驶时的跟驰模型;前后车以不同速度匀速行驶,后车速度小于前车速度时的跟驰模型;前后车以不同速度匀速行驶,后车速度大于前车速度,当前车速度不变时的跟驰模型和前车减速时的跟驰模型．以四种跟驰模型为基础,分别建立了相应的速度一间距关系和车辆追尾模型．追尾模型表明：最小车头距离是后车速度的二次函数,随后车速度急剧缩小;当实际车头距离小于该值时,则会发生追尾事件．     

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。     

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.     

重型载重车辆加载安全区域与极限载荷分析

重型载重车辆的加载重心位置是重型载重车辆安全行驶的关键因素.文章结合相关项目,对重型载重车辆的加载重心安全区域进行了详细的分析和计算,突破了项目的一个技术关口,同时也给出了加载重心安全区域一种研究方法和思路,为后续相关的研究和车辆开发奠定基础.     

基于车轴图谱的城市道路汽车运行特性分析

为探究城市道路不同行车道汽车运行特性,在烟台市滨海东路进行汽车运行速度样本测试试验,采用AxleLight RLU11系列路侧交通数据采集系统分车道采集试验路段汽车运行速度及车头时距样本,利用SPSS软件对试验路段不同车道运行速度样本及车头时距进行统计处理,分别绘制了不同车道运行速度及车头时距累积频率曲线,计算得到不同车道运行速度V_(85)及车头时距T_(85)。结果显示:试验路段内侧车道运行速度V_(85)比外侧车道运行速度V_(85)大,内侧车道车头时距T_(85)比外侧车道车头时距T_(85)小。建立了内侧车道和外侧车道车头时距T与运行速度V的关系模型,基于试验路段内外两条车道运行速度V_(85)及车头时距T_(85)不同,城市道路不同车道的限速值也应采取不同的限速标准,采用不同的限速标准使得内侧车道交通流能够高速运行,提高城市道路通行能力,减少城市道路拥堵问题。     

智能车辆自适应巡航控制策略研究

为满足车辆自适应巡航安全性要求,提出了一种分层式自适应巡航控制策略。首先将车辆行驶模式分为定速巡航与跟车巡航两种,并设计控制模式切换策略,针对不同模式,分别建立基于PID控制和基于可变车头时距的安全车间距策略与最优控制的控制器模型,获得期望加速度;然后建立下层制动/节气门开度切换模型及其逆模型,得到车辆期望的节气门开度和制动压力,实现对车辆的控制;最后基于CarSim与Matlab/Simulink联合仿真平台进行测试。结果显示,所设计的安全车间距策略和控制策略能够保证巡航稳定性及安全性。     

基于有机玻璃简支梁桥模型的动载试验研究

随着交通车辆的迅速增长,车辆行驶速度和载重量的较大提高,对公路桥梁的安全性能产生了较大的影响.运用相似理论,参照杨梅洲大桥建立了1∶10的有机玻璃简支梁桥模型,验证了模型的有效性;分别以不同的车速和载重量对模型的跨中应变进行动态测试,通过对采集数据的分析,得出以下结论：模型跨中动、静应变随荷载增加而线性增加;静应变比动应变略大;在一定的速度范围内,动应变与小车行驶速度关系不大.     

着火列车隧道内行驶时的速度场数值模拟

地铁隧道火灾中,列车着火的可能性较大,目前的应急处置办法是尽量带火运行到前方车站进行救援.运用STAR-CCM+的滑移网格功能,研究着火列车以不同的速度行驶时,隧道内速度场的变化规律.结果表明:距离车头较近的位置,活塞风速大小不均匀;当离开车头大于3 m后,活塞风速分布区域均匀;当列车车速较大或在隧道内运行足够长的距离,列车前方活塞风速约为列车行驶速度的1/3.研究结果将为科学评估隧道列车火灾的安全风险和疏散能力提供参考.     

基于模糊控制的纯电动汽车距离控制

提出了一种电动机模型和动态安全距离模型,并在Carsim平台上搭建纯电动汽车整车动力学模型.设计了模糊距离控制器,并建立Simulink和Carsim联合仿真平台,在该平台上对纯电动车辆模糊距离控制器进行仿真分析.结果表明:同没有控制器的车辆相比,被控车辆能始终保证同前车车距在5 m以上的安全距离,同前车起始车距在50,80,100 m车距时均能将两车的最小距离控制在5 m以上,相邻车道切入工况下也能够有效防止追尾事故,避免碰撞,提高了车辆的主动安全性和道路的通过效率.     

混合交通环境下降雨对车辆跟驰行为的影响分析与模型构建

针对混合交通环境下车辆跟驰分析时缺少对降雨环境考虑的问题,通过研究驾驶人在降雨环境下驾驶行为的改变,构建在不同降雨强度下适用的跟驰模型。首先,通过Python程序从云控平台数据库中提取车辆跟驰数据和降雨强度数据,分析了车辆在不同降雨强度和交通流状态下的跟驰速度、加速度和车头间距等变化特征以及其相互作用关系,进一步探索了降雨与正常天气下车辆跟驰行为的差异。其次,从优化速度跟驰模型出发,使用加速度衡量跟驰行为特性,综合考虑降雨对前后车相对距离和相对速度的影响,提出了适用于不同降雨强度下的安全间距和驾驶人期望速度确定方法,构建了不同降雨强度下的跟驰模型,并采用遗传算法对新模型进行了参数标定。最后,通过交叉验证方法对标定结果进行了评估,计算了模型输出值与实际值之间的误差。研究结果表明：降雨环境下车辆速度和加速度随着降雨强度的增加有不同幅度的降低,但是车辆加速度变化程度比车辆速度变化程度明显,这说明加速度对于降雨反应更加灵敏;降雨环境下,车头间距受前车速度影响,进而控制后车跟驰速度,不同降雨强度和不同前车速度区间都影响车头间距大小,后车跟驰速度随着车头间距的增大而增大;模型计算结果与实测值的均方...     

VANET安全应用中安全消息传输参数的自适应控制

车联网VANETs(Vehicular ad hoc network)被认为是下一代汽车系统的重要部分.VANETs的多数安全应用依赖于周期的基础安全消息BSM(Basic Safety Message)的可靠传输.然而,由于车辆密度、速度的不断变化,固定传输参数如BSM传输范围以及产生率会引起数据包碰撞,降低控制信道利用率,为此,传输参数应自适应VANETs安全应用的变化,而不是固定传输参数.考虑到车辆安全以及最大化控制信道利用率,提出了自适应设定传输范围以及数据包产生率ASRR(Adaptive-Set Range-Rate)算法.首先,先测量车头时距作为车辆安全的性能指标,并依据车头时距产生BSM产生率,然后再利用BSM产生率、车辆密度以及网络负载3个参数计算传输范围,使得BSM产生率、传输范围随车辆密度自适应地变化.仿真结果表明,在变化的车辆密度、车辆速度场景,提出的ASRR算法可以提高安全消息的传输成功率以及控制信道利用率.     

基于随机决策的公交车辆滞站策略

公交车辆在线路运行中受到多种随机因素的影响,如道路交通状况、站点乘客上下车等,导致同一线路公交车辆的车头时距产生较大波动,降低公交车辆的运载效率及服务质量。滞站策略能够有效保持公交车辆车头时距的稳定性。鉴于随机因素对公交线路的影响,将公交滞站问题看成多阶段随机决策过程,利用随机决策理论和动态规划的最优化原理,确定出每辆车到达控制点时的最佳滞留时间,使整个线路车头时距波动方差的期望值最小化,进而得到最佳公交车辆滞站决策方案。通过实例分析,随机决策滞站策略,能够显著降低乘客的平均等待时间,提高公交服务质量,且在稳定性及抗干扰性具有明显优势。     

大跨度斜拉桥在车辆动力加载作用下的振动响应计算与监测

大跨度斜拉桥形式多样,结构轻柔,动力响应明显。为研究车辆动力加载作用对大跨斜拉桥的影响,基于健康监测系统长期监测数据建立车辆-桥梁动力相互作用分析模型,并编写相应计算程序。以福州市青洲大桥为工程背景,对随机车流进行模拟,考虑不同车辆类型及随机车流动态加载作用,建立车辆-桥梁动力平衡微分方程,验证车桥耦合振动模型,计算不同工况下由车辆载重、车距、车速等汽车荷载引起的桥梁振动响应。研究结果表明：车辆载重是影响桥梁位移变化的重要因素;控制行车间距有利于控制桥梁位移;行驶车速的提升和车辆数量的增加会在一定程度上引起主梁振动响应的加剧。研究成果可为大跨度斜拉桥的结构设计以及安全运营提供参考。     

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。     

基于多智能体的车路协同环境下单车道微观交通流模型

介绍车路协同系统(cooperative vehicles infrastructure system,CVIS)下车辆多智能体(vehicle multi-agent,VMA)的概念及其属性列表.提出传统交通环境和CVIS下的车辆决策机制,分析两者在交叉口及路段上对于交通状态判断与决策的差异.建立CVIS下的单车道微观交通流模型,给出车辆的微观动力学模型,包括加速模型和减速模型,同时考虑交叉口的信号灯对车辆行为的影响.最后,数值试验将分析车辆在两种不同环境中的时空轨迹图以及宏观的交通参数.结果表明:CVIS下的车辆比传统交通环境下的车辆总行驶时间、平均行程时间以及平均延误均有极大降低,提高了通行的效率;车队车头时距降低、速度方差减小,提高了车队行驶的稳定性.     

基于动态安全车距的车辆跟驰模型及稳定性分析

为了更好地模拟车辆的跟驰特性,在全速度差(full velocity difference, FVD)模型的基础上考虑前车与跟随车的车头间距、速度差、速度和加速度等因素,建立了一种基于动态安全车距的改进FVD跟驰模型。构建了可变车头时距模型量化前车加速度对跟驰车头间距的影响程度;应用小振幅扰动分析和长波展开进行了模型线性稳定性分析,推导了改进FVD模型的临界稳定性条件;设计环形道路上微扰动数值仿真实验,分析了扰动后的车辆跟驰行为特性,解析加速度参数对模型抗扰能力的影响。研究结果表明：考虑前车加速度信息可以降低扰动演化时的波动振幅,有助于提高车流的稳定性。     

基于高逼真驾驶模拟器雾霾天气下跟驰行为分析

为研究雾霾天气下车辆跟驰行为,基于8自由度高逼真驾驶模拟器,设置晴天和雾霾天两个实验场景,采集不同交通状态下跟驰驾驶行为数据,分析车头时距、车头间距、车头延迟时距、加速度、减速度等跟驰行为关键变量.实验结果表明,雾霾天气显著影响了跟驰行为,最大车头间距在自由流、拥挤流和阻塞流跟驰状态下分别增加了8.7%、19.4%和25.6%;自由流跟驰状态下最小车头间距减小了13.0%;阻塞流跟驰状态下最小车头时距减小了47.9%,但延迟时距及其离散性增加了15.5%和28.2%;雾霾天气下后车的加速行为更为谨慎.不同交通状态下的跟驰行为存在显著差异.随着跟驰车速增加,最大、最小车头间距及其离散性显著增加;最大、最小车头时距及其离散性则呈先增加后减小趋势,延迟时距显著增加.     

单目视觉的前车位置识别及安全车距监测

针对自动驾驶中的前车位置识别及安全车距监测问题,提出了基于单目视觉的解决方案:首先,通过图像中前车轮廓与本车道及同向车行道分界线是否相交判断前车是否为监测车辆;其次,根据图像中像素坐标系与空间坐标系的对应关系构建转换模型,计算前方监测车辆与本车的真实车距;最后,根据可跨越的同向车行道分界线在连续图像帧中的位置变化计算本车的行驶速度,并依据交通法规判断本车与前方监测车辆之间是否为安全距离.实验结果表明,该解决方案可以有效地识别前车位置、监测安全车距并降低系统成本.