基于三维线形的双车道公路运行车速预测模型

为预测双车道公路平曲线段运行车速,评价其线形设计的安全性,以曲率、曲率变化率、转角、纵坡度、车道数、车道宽度、路肩宽度等线形技术指标为参数建立公路三维线形综合指标;采用断面法现场观测平曲线几何特征点小客车的车速.经试验数据统计分析,得到各观测断面处小客车的运行车速.最后,采用回归分析法建立基于三维线形的双车道公路运行车速预测模型.     

公路线形空间几何特性模型及其应用

根据高速公路线形的空间几何特性,采用高等数学几何中曲线空间曲率的计算方法,结合高等级公路平纵组合设计方法,对公路线形进行空间曲率计算,并结合运行车速方面的特征进行修正;根据修正后的空间曲率指标,以及高速公路中不同车辆运行特征、运行分布与安全的相关性分析,结合客车占有率提出了多个针对高速公路断面运行状态的空间曲率指标模型;通过数学回归,进行评价模型与道路事故率统计的相关性分析研究。结果表明:部分空间曲率指标与事故率具有较好的相关性;建立的以高速公路空间曲率为主要指标的道路安全评价模型能够为道路线形设计提供理论支持。     

双车道公路线形一致性分析及评价

车速是对线形状况最直接的反映.通过研究地点车速的分布规律,提出用样本均值、方差、标准差、偏度、峰值等车速分布特征指标分析线形设计的一致性.通过对运行车速和设计车速的研究,提出用速度差值评价线形一致性的方法,并给出双车道公路线形一致性评价标准,经实例分析证实较为合理,为双车道公路的设计和改造提供了重要依据.     

基于运行安全的公路隧道进出口线形设计

为提高公路隧道进出口区域的运行安全,对该区域的线形设计进行深入研究。针对隧道进出口区域的运行环境过渡特征,基于隧道进出口前后5 s设计车速行程范围的平纵面线形要素的科学组合,构建了隧道进出口线形过渡技术指标,用于衡量隧道进出口区域线形设计的安全性。鉴于我国目前隧道进出口事故资料的统计尚不完善,选用运行车速差作为中介指标采用间接分析法进行研究,提出了基于运行车速差的隧道进出口区域运行安全性的评价方法和评价标准。并在理论分析的基础上,对实测隧道进出口线形和运行车速数据进行了统计分析,建立了隧道进出口线形过渡技术指标与运行车速差的二元回归关系模型。据此提出了基于运行安全的隧道进出口区域线形设计的建议值。     

基于运行速度的双车道公路平面线形安全评价

为解决目前双车道公路安全平面线形安全设计与评价缺乏科学可靠的方法问题,从几何设计标准以及双车道公路平面线形指标与交通安全的关系出发,提出以平曲线半径和曲率变化率作为平面线形安全评价的几何指标,通过运行速度反映几何指标与事故关系。基于双车道公路不同平曲线半径下大量运行速度实测数据,利用统计分析的方法,得到了运行速度分布规律,建立了双车道公路运行车速预测模型。基于运行速度一致性评价标准和跟驰理论,将曲线间直线长度区分为独立直线和非独立直线,对于非独立直线,曲线与曲线的关系是安全评价的控制因素;对于独立直线,直线与曲线的关系是安全评价的控制因素。提出了基于运行速度和直线独立性分析的平面线形安全性评价程序,可用于指导双车道公路安全设计与评价。     

基于标准通行能力的山区高速公路特殊路段线形安全评价研究

为了给道路线形质量提供检核依据,在定义了特殊路段的基础上,根据车辆运行的特征,利用流量与车速的关系建立了特殊路段实际通行能力的理论分析模型。将道路按照"平纵线形+结构物类型"的原则进行分段,通过实测代表断面的车速与交通组成计算了不同路段的实际通行能力,并根据交通组成将其标准化,得出了特殊路段线形与标准通行能力的预测模型。以相邻路段标准通行能力的差△C作为路段线形安全性评价的指标,并根据其与运行车速差的关系得到了线形安全等级划分的临界标准。结果表明:在隧道与弯坡段,使用标准通行能力指标评价线形安全性比使用运行车速指标的结果与事故的相关度更高,可弥补传统运行车速评价模型不能考虑道路类型的不足。     

基于线形风险指数的高速公路线形风险评估方法研究

为使高速公路线形风险评估最终有一个量化的综合评估结果,并克服现有线形风险评估方法的缺陷,在线形风险评估指标研究的基础上,将运行速度协调性线形评估和驾驶员心理指标线形评估相结合。评估过程中综合考虑驾驶员因素及线形本身的影响,规避两方法各自的局限性,提出了一种量化的高速公路线形风险评估综合指标——线形风险指数,实现了高速公路线形风险评估的多元考虑。以湖南某高速公路为依托,通过现场试验对3名驾驶员心率变异指标及实时车速进行采集,采用线形风险指数对试验段线形分段进行了风险评估。通过将2009年至2012年试验段交通事故情况与评估结果进行对比分析,发现试验段线形风险指数与路段事故数变化规律基本一致,验证了线形风险指数进行高速公路线形风险评估的可行性与可靠性。     

林区公路纵坡下坡路段驾驶员心率的特性分析

为了研究驾驶员在林区冰雪路面纵坡下坡路段行车过程中的心理生理特性,提高林区冰雪路面行车安全性,选取林区冰雪路面纵坡路段作为试验路段,通过实车试验采集驾驶员行车过程中的运行车速和心电信号等数据,分析驾驶员心率增长率与试验路段线形指标、运行车速之间的关系,建立驾驶员心率增长率与线形指标、运行车速的回归模型。结果表明:在林区冰雪路面纵坡下坡路段行车时,驾驶员心率增长率与坡度、运行车速均呈正相关,而与坡长的相关性不显著;驾驶员心率增长率与坡度、运行车速均存在三次函数关系,心率增长率随着坡度增加而增加,随着运行车速的增大而增大;坡度和运行车速2个因素共同作用时,驾驶员心率增长率增加更显著,坡度越大、运行车速越高,驾驶员心率增长率越大。     

基于运行车速的公路线形安全性检验CAD系统开发

运行车速是检验公路线形设计质量的重要指标,基于运行车速的线形安全性检验越来越受到设计部门的重视,但是与之配套的CAD软件还比较欠缺,文章采用《公路项目安全性评价指南》(以下简称指南)推荐的运行车速计算模型,利用ObjectARX开发了相应的CAD软件,实现了运行车速安全性检验与公路设计系统的结合,并在高速公路路线中成功应用。     

驾驶模拟条件下高速公路线形指标对驾驶绩效影响特征分析

驾驶绩效是衡量驾驶员维持正常驾驶能力的重要指标。为研究高速公路平、纵线形指标对驾驶员行车过程中纵向和横向驾驶绩效的影响,利用模拟驾驶实验平台开展了模拟驾驶实验。按照几何线形对实验场景进行路段划分,统计分析了不同线形指标路段单元上车辆速度、车道偏移量等驾驶绩效指标的变化规律。实验结果表明,车辆运行速度随着平曲线半径增大而上升;下坡路段车速随着纵坡坡度的增大出现先上升后下降的小幅度变化;车辆横向偏移量随道路线形指标无明显变化规律,其变化受驾驶经验、车速、线形指标等多因素影响。这一研究可为高速公路人性化道路线形设计提供参考。     

高速公路分段限速值研究

通过对山区高速公路行车速度进行分析,提出限速的必要性。对85%位车速与圆曲线的曲率变化率CCRs进行回归分析,建立85%位车速与CCRs的回归模型,并结合金丽温高速公路,对如何确定高速公路直线段和曲线段的限速值给出建议。     

The role of the contact geometry in wheel-rail impact due to wheel flats

A thorough investigation of wheel-rail impact due to wheel flats is presented, together with a quantitative characterization of the main mechanisms and parameters. A criterion for the speed with respect to contact loss between wheel and rail is derived. In the subcritical speed regime, the magnitude of the impact force is shown to be directly related to the geometry of the flat, whereas in the transcritical speed regime a fictitious or effective flat depth exists, which decreases with the second order of the speed. In this domain, the position of impact shifts towards the end of the flat with increasing speed. The impact force increases with the second order of the speed in the subcritical speed regime and approximately the first order of the speed in the transcritical speed regime. The magnitude of the impact force is inversely proportional to the minimum circumferential curvature of the wheel tread defect in the subcritical speed regime, and to the effective minimum curvature in the transcritical case. The variation with the flat depth is less; the impact varies with the square root of the flat depth. The presented theory is in accordance with measurements reported in the literature and explains characteristic features in them.     

The role of the contact geometry in wheel–rail impact due to wheel flats

A thorough investigation of wheel–rail impact due to wheel flats is presented, together with a quantitative characterization of the main mechanisms and parameters. A criterion for the speed with respect to contact loss between wheel and rail is derived. In the subcritical speed regime, the magnitude of the impact force is shown to be directly related to the geometry of the flat, whereas in the transcritical speed regime a fictitious or effective flat depth exists, which decreases with the second order of the speed. In this domain, the position of impact shifts towards the end of the flat with increasing speed. The impact force increases with the second order of the speed in the subcritical speed regime and approximately the first order of the speed in the transcritical speed regime. The magnitude of the impact force is inversely proportional to the minimum circumferential curvature of the wheel tread defect in the subcritical speed regime, and to the effective minimum curvature in the transcritical case. The variation with the flat depth is less; the impact varies with the square root of the flat depth. The presented theory is in accordance with measurements reported in the literature and explains characteristic features in them.     

复杂动态环境下智能汽车局部路径规划与跟踪算法研究

路径规划及路径跟踪控制是智能汽车研究的关键技术，而复杂、时变的交通环境给智能汽车的路径规划与跟踪提出严苛要求。针对现有局部路径规划方法只适用于较为简单的工况，无法应对多车道、多静/动态障碍等复杂工况的问题，提出一种基于离散优化思想的动态路径规划算法。该算法利用样条曲线曲率变化均匀的特性，在s-ρ曲线坐标系中生成了一组参数化候选路径簇；考虑动态碰撞安全影响，在碰撞带约束下结合道路法规限制及车辆动态安全要求，规划车辆速度；此外，综合考虑静态安全性、舒适性、目标车道、道路占用率等影响因素，以选择最优路径。在路径跟踪层面，基于预瞄理论设计鲁棒性好、跟踪精度高的分数阶PID路径跟踪控制器，以跟踪误差最小为目标，采用粒子群优化算法对分数阶PID控制器参数进行整定。最后，基于Simulink/CarSim建立联合仿真平台，设计多车道，多静/动态障碍的复杂工况以验证该算法的有效性。研究结果表明：由于在评价函数中引入动态安全评价指标、目标车道评价指标以及道路占用率指标，极大地提升了规划器性能，使车辆在行驶过程中根据驾驶环境自主调整速度，降低换道次数，从而保证智能汽车的主动安全性能，提升了通行效率，使该算法能够较好地处理复杂动态环境下的避障问题。     

Conceptual design of high-speed semi-low-floor bogie for train-tram

Train-tram railway vehicles implement the connection between urban tramlines and the surrounding railway network. Train-tram railway vehicles, which use existing infrastructure, can help to avoid large investments in new railways or tramlines and make interchanges between city center and surrounding cities unnecessary. However, present train-tram rail vehicle cannot carry out the integration of operating by means of high speed in intercity railways with operating on small radius of curvature in inner city tramlines. This paper aims to develop a new model for solid wheelsets train-tram railway vehicles, which will not only pass the curve of 25mR radius of curvature traveling on inner city tramlines with the speed of 18 km/h, but also can travel on straight railway with 200 km/h high speed between intercity. In this paper, a new train-tram model, including five car-body and five motor bogies with ten traction motors, is addressed. Expect as a real rail vehicle testing, this study prefer virtual simulation, which is an effective way to show the rail vehicle performance, such as ride stability, ride comfort and ride safety, by means of evaluating the dynamic characteristics of rail vehicle. Moreover, Design of Experiment (DOE) method is used to optimize solid wheelsets bogie system on improving passenger comfort, safety and stability of train-tram. Parameters of components of bogie system are tuned to minimize the derailment coefficient and the ride comfort index. The results shows that the best comfort index for passenger and minimum derailment coefficient are found. The results also show that this optimized new train-tram model is reliable and practical enough to be applied on real rail vehicle design.     

基于运行速度的高速公路隧道出入口安全设计

针对高速公路隧道事故多发的现状,调查了高速公路隧道路段运行速度,分析了隧道出入口车速变化规律,采用线形过渡技术指标、抗滑过渡技术指标和照明过渡技术指标对隧道出入口过渡性进行分析评价,提出基于运行速度的高速公路隧道出入口安全设计方法,可为高速公路隧道群出入口设计及安全管理提供参考.     

智能汽车路径跟踪精度及操纵稳定性耦合机理分析

针对现有智能汽车路径跟踪算法研究中存在的智能汽车路径跟踪精度与操纵稳定性相互耦合和相互制约问题,在车辆二自由度模型基础上,设计了基于传统预瞄误差模型的PID控制方法,研究了智能汽车在蛇形道路工况、定曲率变车速工况和定车速变曲率工况下,车速及道路曲率对智能汽车路径跟踪精度和操纵稳定性的影响。仿真结果表明,随着车速和道路曲率的增加,智能汽车路径跟踪精度以及操纵稳定性降低;智能汽车的路径跟踪精度提高,操纵稳定性变差。     

燃油品质对柴油机燃烧循环变动特性及性能的影响

燃用3种柴油进行了柴油机性能试验,研究了不同转速和负荷下柴油对燃烧循环变动特性及柴油机性能指标的影响。研究表明:在全负荷速度特性下,随着转速的升高,最高燃烧压力和最大压力升高率的循环变动率逐渐减小;相同转速下,负荷越小,最高燃烧压力和最大压力升高率的循环变动率越大;燃油的十六烷值越小,其自燃性越差,着火滞燃期越长;初馏温度较低时,轻馏分含量较高,参加预混合燃烧的份额大,容易造成燃烧速度加快,压力升高速度快,导致最高燃烧压力和最大压力升高率的循环变动率变大,对应燃烧过程变粗暴,由此实现的动力性能和经济性能变差。