基于汽车侧向安全边界的公路圆曲线路段限速策略研究

发布时间：2020-04-26 04:41

【摘要】：近年来,随着我国公路建设的不断发展完善以及汽车保有量的飞速增长,行车安全成为当前社会舆论普遍关注和亟待解决的问题。与直线路段相比,当汽车行驶于圆曲线路段时,容易因侧向失稳引发道路交通事故,而超速行驶又进一步增加了事故风险。因此,在圆曲线路段设置科学、合理的限速值,对于改善道路行车安全有着至关重要的作用。然而,现有的限速策略中,存在着汽车稳定性评价指标不准确、轮胎模型过于简化等问题。针对上述问题,本文基于汽车动力学理论深入分析汽车在圆曲线路段的侧向失稳模式,依据各失稳模式的安全边界,提出一种圆曲线路段临界安全车速的理论推导方法,从而为公路圆曲线路段限速策略的制定提供可靠的理论依据。首先,从汽车稳定性出发,分析推算设计速度的不足,将汽车侧向失稳状态解耦为转向失稳、失去轨迹保持能力、侧翻三种模式,提出各失稳模式安全性评价指标。其次,构建7自由度非线性整车—圆曲线路段耦合Simulink模型,通过理论推导、回归拟合得到各评价指标的安全边界。再次,采用Carsim仿真验证不同路面附着系数和圆曲线半径条件下各评价指标安全边界的准确性。最后,以大别山斑竹园至天堂寨两圆曲线路段(桩号为K46+106.308—K46+267.726、K50+337.028—K50+414.988)为例,基于7自由度非线性车—路耦合模型和各评价指标安全边界,修正考虑汽车侧向稳定性的推算设计速度并提出基于汽车侧向安全边界的公路圆曲线路段限速策略,比较该限速策略与推算设计速度、运行速度、设计速度等限速策略的差异。结果表明,当路面干燥、潮湿时,采用推算设计速度或设计速度限速过于保守;当路面潮湿、积雪时,运行速度往往大于修正推算设计速度,应降低限速值,以保障行车安全。本文提出的限速策略充分考虑了汽车侧向运动的非线性特征,可作为面向行车安全、通行效率等公路圆曲线路段限速策略的有益补充。
【图文】：

第四章 汽车侧向安全边界精度验证，选择[Constant target speed]速度控制模块，通过输入速度值 中的运动状态。在制动控制方面，考虑到汽车进入圆曲线路减速状态，在离心力作用下，汽车制动时极易出现失去轨迹保能力甚至出现侧翻等失稳现象，故正常行驶状态下，汽车在圆动，因此，在[Braking: brake contral]制动控制模块中选择具体设置界面如图 4.1 所示。

图 4.2 基于 Carsim 人—车—路动力学仿真模型Fig 4.2 The driver-vehicle-road CarSim model车侧向安全边界的验证验证横摆角速度、前轮侧偏角均值安全边界的准确性，首先，基 中建立的人—车—路动力学仿真模型，分别在不同路面附着系数和件下，获取汽车在圆曲线路段失稳时横摆角速度、前轮侧偏角均值偏移量等动力学指标的数值。然后，通过观察仿真过程中本文提出横向力系数与各自安全边界之间的关系，并与 Carsim 中车辆的实际比较，，验证各指标安全边界的准确性。过 Carsim 仿真过程中汽车的横向偏移程度来判断汽车是否失稳。设轨迹是沿道路中心线行驶，其横向偏移程度为[74]：0( )( )W tD tW W 为汽车实际行驶轨迹与道路中心线间的横向距离，W0为车道宽
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U461.6;U492.8

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本文编号：2641100