基于汽车动态安全边界的山区圆曲线路段可变限速策略研究

发布时间：2017-09-24 22:13

  本文关键词：基于汽车动态安全边界的山区圆曲线路段可变限速策略研究

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【摘要】：近年来,山区高速公路的快速发展有力提高了我国公路网的整体技术水平。然而,随之而来的交通安全问题也引起了政府和研究学者的广泛关注。在三维几何线形较为复杂的路段,如圆曲线路段,汽车在恶劣天气下容易出现侧滑、转向失稳等危险工况。因此,有必要针对不同的天气状况在山区圆曲线路段设置合适的可变限速,从而确保行车安全。本文首先采用能量法确定车辆横向失稳条件,依据AASHTO模型计算一定能见度和路面附着系数下的纵向安全边界,综合两者,提出圆曲线路段车辆安全边界的计算方法。其次,考虑汽车横向、横摆及侧倾运动,构建耦合Fiala-桥石非线性轮胎模型和预瞄最优曲率驾驶员模型的人-车-路闭环系统模型,借助数学工具MATLAB/Simulink进行车辆行驶动力学仿真。通过仿真,归纳出圆曲线路上超高、圆曲线半径、路面附着系数对车辆行驶稳定性的影响规律,并得到不同天气、超高以及圆曲线半径下轿车、货车的限速值。最后,通过本文方法与运行速度法、侧滑极限速度法的对比,分析了本文方法的优越性及适用范围。
【关键词】：可变限速 圆曲线路段 动态安全边界 车辆行驶稳定性 人-车-路闭环系统
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U491
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 绪论15-24
• 1.1 研究背景15-16
• 1.2 国内外研究现状16-21
• 1.2.1 可变限速方法研究现状16-18
• 1.2.2 汽车行驶稳定性研究现状18-19
• 1.2.3 人-车-路闭环系统仿真研究现状19-21
• 1.2.4 现有研究工作的不足21
• 1.3 研究意义21
• 1.4 研究内容21-24
• 1.4.1 研究思路21-22
• 1.4.2 主要内容22-24
• 第二章 汽车动态安全边界计算方法24-31
• 2.1 基于能量法的横向安全边界24-29
• 2.1.1 横摆角速度的动力学边界26-28
• 2.1.2 质心侧偏角的动力学边界28-29
• 2.2 基于驾驶员视距的的纵向安全边界29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第三章 人-车-路闭环系统模型31-45
• 3.1 考虑超高的圆曲线路段三自由度车辆模型建立31-36
• 3.1.1 汽车运动坐标系及运动形式31-33
• 3.1.2 车辆系统动力学方程的建立33-34
• 3.1.3 非线性轮胎建模34-36
• 3.2 驾驶员方向控制模型的建立36-39
• 3.2.1 最优预瞄曲率驾驶员模型基础理论37-38
• 3.2.2 考虑实际道路输入的驾驶员模型38-39
• 3.2.3 预瞄时间的确定39
• 3.3 人-车-路闭环系统仿真模型建立39-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第四章 道路关键参数对汽车横向稳定性的影响规律45-61
• 4.1 仿真参数设置45-48
• 4.1.1 道路相关参数45-47
• 4.1.2 轿车及货车结构参数47-48
• 4.2 仿真结果分析48-60
• 4.2.1 道路超高对横向稳定性的影响48-53
• 4.2.2 路面附着系数对横向稳定性影响53-55
• 4.2.3 圆曲线半径对横向稳定性影响55-58
• 4.2.4 两种车型在行驶稳定性上的区别58-60
• 4.3 本章小结60-61
• 第五章 不同可变限速方法的对比分析61-71
• 5.1 山区圆曲线路段三种限速方法介绍61-64
• 5.1.1 运行速度法61-63
• 5.1.2 侧滑极限速度法63-64
• 5.1.3 动态安全边界法64
• 5.2 三种方法的比较64-70
• 5.3 本章小结70-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 6.1 总结71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况77

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