基于行驶稳定性的山区公路弯道最小半径优化

做好山区公路弯道最小半径指标设计是提升山区公路安全性的重要举措.通过对车辆弯道行驶动力学分析,以事故临界状态为限制建立安全模型,讨论了在不同设计车速下,弯道圆曲线最小半径与超高、横向附着系数等参数的关系,通过Carsim仿真软件验证了安全模型的正确性.理论分析及仿真结果表明,弯道设计应重点考虑避免车辆发生横向侧滑失稳,弯道最小半径与超高、横向附着系数值成反比,与车速呈正比,并与车型参数无关,进而提出山区公路弯道最小半径指标优化建议.在实际设计应用中,还应根据预测弯道最大运行车速值和横向附着系数值对最小半径指标进行校核.     

山区弯道景观对行车安全影响的仿真

为研究山区弯道景观对行车安全的影响,构建了仿真流程,研究了车辆横向滑移事故判断方法、驾驶员前方视野范围内障碍物或车辆产生方法、驾驶员视距计算及仿真车辆安全状态判断方法;用VB语言编写仿真程序,仿真分析了不同车速、弯道半径、景观位置对车辆运行安全性的影响.研究结果表明;设计车速为60 km/h且景观至路边距离相同时,大半径弯道较小半径弯道的危险概率减少约58%;曲率半径相同时,较高设计车速的道路景观对行车影响较小,中半径弯道设计车速为80 km/h较60 km/h的危险概率减少约33%.     

山区低等级公路弯坡组合路段安全性仿真

以山区低等级公路弯坡组合路段为研究对象,在考虑非线性汽车动力学特征的基础上,根据车身运动、轮胎力学特性及弯坡组合路段道路特征的内在联系,建立适用于山区低等级公路弯坡组合路段汽车转向制动稳定性的非线性动力学分析模型.运用仿真实验的方法分析汽车在不同弯坡组合路段上的行驶工况,得到山区低等级公路的圆曲线半径、超高、坡度值以及车速之间的耦合影响关系:随着车速减小,公路超高值增大,纵坡值减小,汽车稳定安全行驶最小半径极限值减小;当超高值达到8％ 时,随着纵坡变化,圆曲线半径极限值不变.     

基于ADAMS的汽车侧翻仿真分析

研究了汽车侧翻影响因素对其侧翻的影响程度,应用ADAMS/Car模块建立汽车侧翻的动力学模型,基于ADAMS的仿真原理,对影响汽车侧翻的因素:速度、弯道半径、路面附着系数和质心高度进行分析,获得了各因素对汽车侧翻影响的趋势.应用正交试验法,以轮胎横向荷载转移率的最大值作为侧翻风险的评价指标,对汽车侧翻因素的影响程度进行分析.研究表明所研究的四个主要因素的影响程度由大到小依次为弯道半径、车速、质心高度、数路面附着系数,为提高公路运输安全,提供了很有参考价值的理论数据.     

弯道宽度对车辆行驶轨迹和速度的影响规律

采用虚拟道路行驶仿真方法,在具有不同路宽的弯道上,进行了小客车行驶试验,分析了通道宽度与不同的弯道半径、转角相组合时其变化对行驶轨迹和速度的影响.研究结果表明:当弯道转角在20°～50°时,通道变宽能使轨迹半径和速度明显地、近乎线性地增加,其中受影响最大的是转角为20°、半径低于200 m的弯道.当通道宽度从2 m增加...     

山区圆曲线路段半挂汽车列车行驶安全性分析

根据山区圆曲线路段的特点,分析了轮胎的受力和变形情况,建立了半挂汽车列车与山区圆曲线路段的耦合动力学模型。以牵引车和半挂车的轮胎侧偏角和折叠角为指标,运用提出的动力学仿真法分析了不同车速下圆曲线路段半径、超高、滑动附着系数对半挂汽车列车行驶安全性的影响,并与运行速度法和理论极限速度法的计算结果进行对比。仿真结果表明:当圆曲线半径为125m,路面超高为2%,滑动附着系数分别为0.20、0.35、0.50、0.80时,运用动力学仿真法求得的临界安全车速分别为20、35、55、72km·h-1,运用运行速度法求得的临界安全车速均为50km·h-1,运用理论极限速度法求得的临界安全车速分别为18、20、25、30km·h-1;当圆曲线半径为250m,滑动附着系数为0.35,超高分别为0、2%、4%、6%时,运用动力学仿真法求得的临界安全车速分别为35、38、25、20km·h-1,运用运行速度法求得的临界安全车速均为60km·h-1,运用理论极限速度法求得的临界安全车速分别为30、31、32、33km·h-1;当路面超高为6%,滑动附着系数为0.50,圆曲线半径分别为125、250、400、650m时,运用动力学仿真法求得的临界安全车速分别为58、62、70、72km·h-1,运用运行速度法求得的临界安全车速分别为50、60、68、71km·h-1,运用理论极限速度法求得的临界安全车速分别为28、37、48、60km·h-1。可见,提出的动力学仿真法考虑了车辆悬架动力学特性、天气与路面条件,可以准确描述半挂汽车列车的运行状态。     

运行车速预测新方法及其应用

为了在道路设计阶段预测车速,保证公路几何线形的协调性,建立了考虑侧向容许加速度、纵向加速度、制动减速度、制动热衰退和环境速度与线形参数关系的模型,计算了期望速度;建立了公路-驾驶者-车辆-环境仿真系统,对在三维路面上的行驶车辆进行仿真,得到并分析了试验道路的运行速度曲线.结果表明:(1)为有效控制速度波动,应取相近的曲线半径和直线长度,且直线不宜过长;(2)出弯道加速长度大于进弯道减速长度,且二者都大于回旋线长度;(3)山区路线由多个急弯构成时,速度曲线频繁波动的部分原因是车辆自身旋转动能和平动动能的相互转化;(4)运行速度协调性方法不适用于四级公路的线形评价;(5)偏角越小,轨迹对弯道的切角作用越大,弯道车速越高.     

基于行人自适应行为的弯道几何设计研究

针对轨道交通弯道精细化和人性化设计问题,量化行人自适应特性指标及计算原理,采用行人可控实验采集相关数据,并运用基本图原理验证行人可控实验数据;开展弯道行人自适应特性研究,分析了弯道设计对行人自适应特性的影响.结果表明:弯道角度越大,行人自适应行为的稳定性越强,安全性越高;弯道半径的临界点为7 m,7 m前行人自适应特性随半径增大而趋于一致,稳定性增强,7 m后则降低;角度在[120°,160°]和半径[4,10]m范围下的行人自适应特性表现最稳定,效率最高;角度[100°,110°]与170°和半径[11,15]m次之;角度90°和半径1 m的行人稳定性最差,最不安全.在客流较大时,建议参考的弯道角度范围为[120°,160°]和半径范围为[4,10]m.     

高速铁路挡风墙高度和距离优化分析

为探讨挡风墙对列车横向气动性能的影响,基于可压缩粘性流体Navier-Stokes方程和k-两方程湍流模型,采用有限体积法,计算了列车在直线和不同半径曲线线路上运行时,不同挡风墙高度和距离的275种工况下列车侧向力和侧翻力矩,获得了最佳挡风墙高度和距离.研究结果表明:在列车速度为200~400 km/h,风速为20~40 m/s的条件下,列车在直线线路上运行的最佳挡风墙高度和距离分别约为1.90和3.90 m;当弯道半径为1 000~7 000 m时,曲线线路最佳挡风墙高度随弯道半径增大线性减小,最佳挡风墙距离与弯道半径关系不大,约4.50 m;风速和列车速度对挡风墙的最佳高度和最优距离影响很小;如果挡风墙高度过低或距离过近,头车和尾车所受侧向力和侧翻力矩方向不同.      

公路平曲线半径可靠性设计理论与方法

将车辆运行速度、路面摩擦因数作为随机变量,分别构建了基于质点模型与考虑车辆侧倾作用的侧滑失效功能函数,分析了曲线路段行车安全可靠性。计算了《公路工程技术标准》(JTGB01—2003)中规定的各极限最小半径下发生车辆侧滑的概率,并通过改变路面摩擦因数和车辆运行速度,对比研究了2种不同功能函数下的行车失效概率,提出了公路平曲线半径的可靠性设计流程。研究结果表明:考虑车辆侧倾作用计算的侧滑概率明显高于由质点模型计算出的侧滑概率;在同样道路环境下,卡车发生侧滑的概率会大于轿车;公路平曲线设计将车辆简化为质点,忽略侧倾作用以及车型间差异会导致对卡车行驶安全不利。