Vehicle Motion Analysis in Relation to Vehicle Safety

SUMMARY

The influence of vehicle handling on the possible avoidance of accident situations is discussed. lit is shown that accident reconstruction at present does not provide the necessary information to relate the cause of accidents to the lack of road worthiness of vehicles. It follows that the vehicle behavior in proximity of its performance limit must be determined in order to infer its accident avoidance potential.

The paper presents a review of the state-of-the-art of vehicle modeling, simulation of vehicle maneuvers and full scale testing. The application of the direct method of the stability theory is suggested as a possible means of obtaining performance limit envelopes which are necessary for establishing standards of the performance of vehicles.     

车路协同下车队避让紧急车辆的换道引导方法

为保证紧急车辆更安全、高效地到达紧急事故现场,基于车路协同系统,提出车队避让紧急车辆的换道引导策略。针对目标车道无车辆、有车辆和有车队3种不同场景,分别提出确保紧急车辆快速通过的协同换道策略。通过协同换道策略引导紧急车辆前方行驶的车队和目标车道的车辆改变速度以调整车辆间距,使其满足换道安全距离,依据换道轨迹规划使车队完成换道,并提出紧急车辆发送紧急避让信号的位置方法,计算当不影响紧急车辆的速度情况下,其发送紧急避让信号时与车队尾车的最短距离。利用SUMO交通仿真软件,实现车路协同环境下3种不同场景车队避让紧急车辆的换道引导,并比较目标车道为车队的场景下,车队换道至目标车队的每个空档中（方式A）和车队换道至目标车队的同一个空档中（方式B）2种不同的换道引导策略。研究结果表明：目标车道有车队的场景下,方式B的协同换道时间更短,发送紧急信号的位置距车队尾车82 m,较方式A的87 m更近,对周围车辆影响更小,因此此场景采用方式B的协同换道策略;在目标车道无车辆、有车辆和有车队3种场景下,紧急车辆分别距车队尾车71,71,82 m时发送紧急避让信号,其可以维持期望速度,验证了最短距离与车辆速度的关系式;与未使用换道引导策略的情况相比,紧急车辆的速度提高,延误减少。     

车辆防追尾碰撞安全系统

高速公路的事故类型中追尾碰撞占了很大的比例,因而开发车辆防追尾碰撞安全系统是非常必要的。文章分析了影响行车安全的各种因素,建立了安全车距数学模型,利用现代技术,构造了一种车辆防追尾碰撞安全系统。指出此安全系统能减少由于驾驶员分心和疲劳等原因导致的交通事故,最大限度地提高车辆行驶的安全性。     

汽车VS二轮车十字路口事故场景研究

为研究十字路口发生的汽车与二轮车事故场景,基于NAIS事故数据库中发生在十字路口的汽车与二轮车事故数据开展研究。选择描述十字路口事故关键参数,依据事故发生时环境照明、十字路口信号灯、汽车所在道路车道数、道路限速、汽车种类、汽车速度、汽车运动方式、第一碰撞点、二轮车种类、二轮车运动方式等参数,对事故数据进行聚类分析,得到5类主要危险场景。基于发生频率最大和骑车人死亡风险最高的场景具有危险场景代表性,最终得到2类十字路口汽车与二轮车的典型事故场景。为十字路口汽车与二轮车的冲突消解、避撞策略研究提供参考。     

电动汽车防火安全策略研究

动力电池热失控是电动汽车安全事故的致命隐患,为了减少电池热失控而引发的一系列电动汽车自燃事故,文章对电动汽车自燃和电池热失控的机理进行分析,从电池包防火能力、电池热失控预警系统、整车非金属阻燃性能几个方面,来提升电动汽车的整车防火安全能力,并对电动汽车的防火安全提出了合理化建议。     

应急车辆延误情况调查及应对措施研究

因交通拥堵而造成的应急车辆救援延误导致悲剧事件频发。为了解应急车辆救援延误的情况并研究应对措施,以普通机动车驾驶者为对象进行问卷调查,针对驾驶者对应急车辆的认识和对应急车道的占用情况,驾驶者在驾驶过程中对应急车辆是否避让,以及避让方法进行调查。然后利用SPSS数据统计软件筛选出对驾驶者驾驶行为影响权重较大的特征变量,并基于Logistic模型建立了驾驶者特征与占用应急车道和避让应急车辆行为的模型。在此基础上提出相应的应对方案,利用Vissim仿真软件对解决方案进行仿真。结果显示:对有一定驾驶年龄并有本科以上学历的青壮年的驾驶行为对应急车辆延误有较大影响,且正确的避让方法能明显地减少应急车辆的行程时间。      

新能源汽车高压连接器可靠性研究

近几年,随着国家倡导绿色发展,新能源汽车产业发展迅速,我国新能源汽车保有量的快速增长,新能源汽车安全问题愈发得到人们的重视。要保证汽车在任何环境和条件下都能正常运行,这对汽车所有零部件的质量和性能提出了更高的要求,新能源汽车高压连接系统中,往往都应用大量了高压连接器,每一辆新能源电动汽车上所使用电连接器数量将达到600~1500只,故连接器对整个新能源汽车的质量保证起着举足轻重的作用。连接器一旦失效,后果十分严重,汽车温度局部升高或发生燃烧事件,甚至出现交通意外。本文从新能源汽车用的高压连接器发展现状及趋势基础上,对高压连接器的失效分析和性能指标做了概述,为后续研究提供理论基础。     

车辆侧面碰撞性能评价与提高策略

安全性现已成为客户选购汽车的重要因素之一,这促使汽车制造商必须设计出超出法规要求的高安全性车辆,以便在激烈的市场竞争中处于领先地位。由于结构和空间所限,侧面安全性能的提高会更具挑战性。文章介绍了C-NCAP,EuroNCAP,US-NCAP,IIHS的车辆侧面碰撞性能的市场评价规程,总结了基本试验方法和性能指标。在整车开发过程中,为提高车辆的侧面碰撞性能、结构及内饰的设计提供了参考。     

Twenty First Century Transportation System Solutions - a New Type of Small, Relatively Tall and Narrow Active Tilting Commuter Vehicle

There are many problems that face transportation systems as the twenty-first century approaches, and many solutions will be required. Mass transportation systems are one large area of research that will provide some solutions. This paper presents another possible solution at the other end of the spectrum, small relatively tall and narrow tilting commuter vehicles for individual transportation. A historical overview of the various types of tilting vehicles built or proposed over the last forty years is shown and the results of these studies are discussed. If one considers a relatively tall and narrow vehicle, (under 1.0 meters or 40“ wide), to maintain high speed performance in cornering it becomes necessary to bank the vehicle into a corner to prevent overturning. The design of a modem active tilting suspension and control law for a small narrow, one-half width, commuter vehicles is presented. Analysis of the static and dynamic tipping limits illustrates which vehicles are considered tall and narrow requiring active tilting. The performance of such vehicles as they enter a steady corner is considered and how tilt dynamics may feel to passengers is discussed.     

Twenty First Century Transportation System Solutions - a New Type of Small,Relatively Tall and Narrow Active Tilting Commuter Vehicle

SUMMARY

There are many problems that face transportation systems as the twenty-first century approaches, and many solutions will be required. Mass transportation systems are one large area of research that will provide some solutions. This paper presents another possible solution at the other end of the spectrum, small relatively tall and narrow tilting commuter vehicles for individual transportation. A historical overview of the various types of tilting vehicles built or proposed over the last forty years is shown and the results of these studies are discussed. If one considers a relatively tall and narrow vehicle, (under 1.0 meters or 40“ wide), to maintain high speed performance in cornering it becomes necessary to bank the vehicle into a corner to prevent overturning. The design of a modem active tilting suspension and control law for a small narrow, one-half width, commuter vehicles is presented. Analysis of the static and dynamic tipping limits illustrates which vehicles are considered tall and narrow requiring active tilting. The performance of such vehicles as they enter a steady corner is considered and how tilt dynamics may feel to passengers is discussed.     

停车场出入口人车避让装置的设计与研究

随着汽车保有量的增加,地下停车场的数量随之大量涌现,停车场出入口作为人车共存的地带,极易造成人车之间的交通事故,本文分析用于停车场出入口的人车避让装置的结构原理,论述了避让装置的控制方式,设计了完整的人车避让的解决方案.     

Vehicle dynamics control using an active third-axle system

This paper introduces the active third-axle system as an innovative vehicle dynamic control method. This method can be applicable for different kinds of three-axle vehicles such as buses, trucks, or even three-axle passenger cars. In this system, an actuator on the middle axle actively applies an independent force on the suspension to improve the handling characteristics, and hence, its technology is similar to slow-active suspension systems. This system can change the inherent vehicle dynamic characteristics, such as under/over steering behaviour, in the linear handling region, as well as vehicle stability in the nonlinear, limit handling region. In this paper, our main focus is to show the potential capabilities of this method in enhancing vehicle dynamic performance. For this purpose, as the first step, the proposed method in both linear and nonlinear vehicle handling regions is studied mathematically. Next, a comprehensive, nonlinear, 10 degrees of freedom vehicle model with a fuzzy control strategy is used to evaluate the effectiveness of this system. The dynamic behaviour of a vehicle, when either uncontrolled or equipped with the active third axle is then compared. Simulation results show that this active system can be considered as an innovative method for vehicle dynamic control.     

基于车辆动力学模型的换道轨迹规划研究

针对自动驾驶车辆换道轨迹规划时的操纵稳定性问题，基于CarSim/Simulink仿真平台建立了车辆动力学模型，构建了轨迹规划系统框架，通过轨迹信息后处理并提出了目标函数设计，进行了横向控制序列采样以保证车辆的稳定与极限性能，完成了算法对轨迹的综合评价选优。随后开展了仿真试验，对比分析了轨迹跟踪控制系统下的实际轨迹、最优规划方法所规划的换道轨迹。仿真结果表明，该轨迹规划系统框架及算法模型能有效提高车辆的操纵稳定性，可实现冰雪路面等极端工况下自动驾驶车辆换道轨迹规划。     

基于胎侧表面擦痕的车速估计

从两车刮擦交通事故的实际现象出发,分析了各种相对速度情况下,一辆车的车身凸起刮擦另一辆车的轮胎胎侧表面所遗留的刮擦痕迹。提出了基于胎侧表面擦痕估计交通事故车速的新方法,推导出根据这类痕迹估计两车相对速度的公式,给出了在交通事故处理中应用的实例。     

基于碰撞相容性因素的车辆追尾事故深入数据分析

为详细了解北京市追尾事故车辆的分类对比情况,基于车辆碰撞相容性因素构建了追尾事故的深入数据分析模型,包括追尾事故车辆的基本类型、结构形式及几何特征对比、车辆碰撞损坏特点、车内乘员伤害情况及其相关性等方面内容。利用真实交通事故案例对车辆碰撞相容性相关因素进行统计分析,为车辆追尾事故的预防与伤害减轻等项研究提供参考,指出今后研究的侧重点。     

面向动态避障的智能汽车滚动时域路径规划

为解决城市低速条件下智能汽车在避障过程中的路径规划问题，提出面向动态避障的智能汽车滚动时域路径规划方法。首先，划分车道可行区域，利用3次拉格朗日插值法拟合车道边界，并根据"车-路"的相对位置关系将车道区域进一步划分为车道间区域与车道内区域两部分。其次，以区域虚拟力场进行动态交通场景模拟，包括在障碍车周身沿车道方向的虚拟矩形区域斥力场，行驶目标位置的虚拟引力场和车道保持虚拟区域引力场3个部分，然后结合划分的车道区域确定各虚拟力场的作用区域。再次，建立主车动力学与运动学模型，障碍车运动学预测模型，把主车与障碍车无碰撞，主车行驶在车道内区域，趋向目标位置以及保证车辆稳定性作为优化目标，综合车辆模型的控制输入、状态变量等动力学约束条件，构建多目标的滚动时域控制器用于车辆避障路径规划，求解获得前轮转角作为控制量。最后，利用MATLAB和veDYNA软件对提出的路径规划控制系统分别在静态障碍和动态障碍工况下进行联合仿真。研究结果表明：该方法能够很好地解决躲避静态障碍和低速动态障碍车的问题，控制车辆驶向目标位置，并且在避障过程中满足车辆的动力学约束，同时又不会与道路边界发生碰撞，保证了车辆的安全性和稳定性。     

基于REINFORCE算法和神经网络的无人驾驶车辆变道控制

针对无人驾驶车辆变道超车场景，研究基于REINFORCE算法和神经网络技术的无人驾驶车辆变道控制策略。通过车辆动力学模型确定模型的反馈量、控制量和输出限幅要求; 设计神经网络控制器的结构，根据REINFORCE算法设计控制器训练方案; 分析经验池数据数值和方差过大的问题，提出1种经验池数据预处理的方法以改进控制器训练方案; 结合无人驾驶车辆运行场景，分析和研究强化学习过程中产生的奖励分布稀疏问题，并针对该问题提出1种基于对数函数的奖励塑造解决方案; 与PID控制器和LQR控制器进行对比实验验证。实验结果表明，与PID相比，该控制策略有更小的最大误差，变道过程更安全; 与LQR相比，该控制策略性能表现接近，以此证明其用于无人驾驶车辆变道控制任务的可行性。此外，记录在不同平台下该控制策略的执行时间以证明其实时性和在轻量级平台运行的可行性。      

车载总线通讯安全分析

随着汽车智能化和网联化的快速发展,车辆上应用的电子控制单元(ECU)数量越发庞大。在成本有效控制的基础上保证不同种类的电子控制单元可以有效地通讯,不同的总线协议被应用到车辆上。车辆作为对于安全性要求非常高的一种产品,不同的总线协议有着其独有的特点。对不同总线应用过程可能出现的安全性问题进行分析,是保证车辆安全开发的必要的条件。文章对不同的车载总线应用情况进行简要介绍,明确常见总线类型的各自特点,归纳不同协议类型的总线在应用过程中的面临的共性问题,分析风险问题的产生,可能风险点并提出简要防护措施。     

基于主动转向技术的汽车防侧翻控制的研究

以汽车2自由度模型作为参考模型，建立了一种汽车防侧翻的控制方法。该方法采用主动转向技术来改变转向轮的转向角度，有效地减少了汽车的侧向加速度，提高了汽车的防侧翻的能力。在8自山度汽车动力学模型的基础上，运用主动转向技术的控制策略进行了汽车的性能仿真分析。与末采用汽车防侧翻控制系统的汽车动力学分析结果相比，汽车的主动安全性得到了增强。     

并联混合动力汽车整车控制仿真

新能源汽车3大关键技术包括动力电池及其电池管理系统、驱动电机及其电机控制以及整车能量管理控制策略,整车控制策略直接决定能量流在汽车内部的流动及整车性能的好坏。文章利用模糊控制策略建立了详细的动力总成多能源能量管理控制模块,并通过ADVISOR仿真平台对所设计的控制策略进行仿真分析。仿真结果显示100km油耗仅5．1L,0-100km／h加速时间为23．1s,最大行驶速度168.3km／h;表明该能量管理策略能明显改善燃油经济性。动力性也具有较好表现。