高速公路苜蓿叶型立交环形匝道侧滑事故仿真研究

环形匝道是一类事故高发的互通立交匝道,为得到环形匝道的事故发生机制,以宜泸高速公路白鹤林枢纽互通对象,在Carsim软件环境下建立该互通的三维数字模型,模拟车辆在主线-匝道-主线的完整运行过程,在仿真中改变汽车行驶工况和道路运行条件,得到了环形匝道行驶的临界条件并提出了安全改善对策,主要结论如下:超速行驶对车辆匝道行驶稳定性及车辆侧向偏移量有显著影响,超速程度越严重,车辆在匝道上的侧滑风险越高.路面条件对行驶稳定性影响较大,车辆行驶超速20%,在较差的道路条件下(路面有积水、浮雪、霜等),也可以安全行驶,车辆侧滑的风险较低;行驶超速50%,车辆在稍差的道路条件下(路面湿润),可以完成行驶,但存在较高的侧滑风险;超速70%,即使在干燥路面(路面附着系数0.65)行驶也一定会发生侧滑;即超速程度越高,道路附着系数对车辆侧滑影响越大.车辆超速进入匝道时,驾驶员减速操作的起点位置对侧滑存在较大影响,减速起点距离匝道圆曲线越近,侧滑风险水平越高.      

高速公路互通立交小半径匝道雨雪天事故风险与限速研究

为了探究车辆通过小半径匝道横向失稳形成机制及横向失稳车辆的临界特征，以重庆境内石渝高速(龙桥互通—丰都东互通段)的8处互通立交小半径匝道作为研究对象，运用Carsim/Trucksim软件探究车辆在不同匝道道路条件下的临界速度，并分别建立小客车和货车的临界速度计算模型，最后结合模型提出车路协同的动态限速方案。研究结果表明：车辆横向偏移量波动较大时极易发生侧滑；建立的临界速度计算模型对于小半径匝道的临界速度计算具有较高的可靠性；货车临界速度具有饱和现象，即当道路摩擦系数大于0.55时货车的临界速度将不再明显变化；道路摩擦系数小于0.45时货车的临界条件为侧滑，当道路摩擦系数在0.45～0.55之间时货车的临界条件会由侧滑转变为倾斜；车路协同动态限速方案能够在不同天气条件下进行限速，并能控制限速差值在30 km/h以内。     

弯道安全车速建模及影响因素分析

车速的合理选择,是影响弯道行车安全的关键.为此,针对车辆在弯道行驶过程中因超速导致的侧滑、侧翻等侧向失稳事故,通过建立车辆转向行驶动力学模型,结合道路环境信息,在分析车辆转向时载荷横向偏移、悬架变形等基础之上,对传统模型进行改进,建立精度更高的弯道安全车速计算模型.并采用车辆动力学仿真软件CarSim和TruckSim进行不同工况下的仿真试验验证.运用正交试验方法对试验结果进行极差和方差分析,获取弯道安全车速对7种主要影响因素的敏感度.结果表明,该模型所得的安全车速值,与车辆侧向失稳时的临界车速值之间的平均误差为1.55%;相比于其他因素,弯道半径和路面附着系数对安全车速的影响最为显著;当路面附着系数达到特定值时,模型考虑了车辆的侧翻危险,使其计算得到的弯道安全车速呈现饱和现象.      

高速紧急转向对大客车侧翻稳定性影响的研究

为了研究大型客车驾驶员不同的紧急转向操作对客车行驶安全性所产生的影响,利用Trucksim软件,采用仿真建模的方法,选用轮胎载荷转移率LTR作为分析指标,通过多组不同路面条件、行驶速度和转角幅度下的车辆动力学的仿真试验,定量地比对分析了不同的紧急转向操作对大客车侧翻稳定性的影响。仿真结果表明,在干燥路面上,行驶速度和转角幅度与客车的侧翻稳定性呈负相关,即行驶速度越高,转角幅度越大,LTR越趋向于1。而在湿滑路面上,行驶速度和转角幅度与客车的侧滑稳定性呈负相关,即行驶速度越高,转角幅度越大,车辆越易发生侧滑。此外,客车在第2次回转时的侧翻风险性或侧滑风险性显著高于第1次紧急转向时的风险。     

基于MPC的独立驱动电动汽车稳定性集成控制

针对独立驱动电动汽车在高附着系数路面高速急转时易发生侧翻事故,在低附着系数路面急转易发生侧滑失稳事故,且单一控制器在不同附着系数路面适应性较差等问题,根据独立驱动电动汽车特点设计了基于分层式结构的稳定性集成控制器。建立了整车动力学模型,并进行了车辆状态参数估计;设计了稳定性集成控制器的控制策略,对车辆的侧倾、横向稳定性状态判定条件和协调策略的制定进行了研究,分别设计了侧倾稳定性控制器和横向稳定性控制器;设置了路面附着系数0.9到0.2的对接路面仿真工况,并在此工况下对所设计的控制器的控制性能进行了仿真测试。结果表明,所设计的稳定性集成控制器相比于单一控制器具有更好的适应性,可有效降低车辆高速行驶过程中的横向载荷转移系数、质心侧偏角等状态量,提高车辆行驶的稳定性和安全性。     

基于ADAMS/Car的车辆侧翻风险因素研究

为了研究车辆侧翻风险因素对车辆侧翻的影响程度,运用ADAMS/Car软件建立了某轿车的多体动力学模型,基于仿真分析的方法进行了鱼钩转向侧翻试验设计,并选取横向载荷转移率作为度量车辆侧翻风险的指标.通过正交试验的方法,研究了路面摩擦系数、车辆行驶速度、方向盘角速度以及质心高度对车辆侧翻的影响程度.结果表明,在给定的水平下影响车辆侧翻的因素按其影响的强弱程度依次为:车辆行驶速度、路面摩擦系数、质心高度、方向盘角速度,其中车辆行驶速度对车辆的侧翻具有显著性影响.     

互通式立交小半径匝道超高设计方法研究

通过对相关规范中匝道最小圆曲线半径计算时有关横向力系数及超高横坡的对比分析．结合各相关规范，介绍国道主干线广州绕城公路南环段施工图设计，中小半径匝道超高横坡的取值。     

互通式立交小半径匝道超高横坡分析

该文通过对相关规范中匝道最小圆曲线半径计算时有关横向力系数及超高横咎的对比分析，结合各相关规范，具体介绍国道主干线广州绕城公路南环段施工图设计中小半径匝道超高横坡的取值。     

高速公路强风恶劣天气下车辆行车安全性分析

在强风等恶劣天气条件下,车辆容易发生侧滑和侧翻的安全事故。从车辆空气动力学原理出发,对在强风条件下车辆的侧滑和侧翻极限条件进行了理论公式求解;得出了车辆在强风恶劣天气条件下不发生侧滑和侧翻交通事故的临界安全车速;并对不同天气条件下的数值求解进行了分析。     

基于车辆稳定性的改扩建高速公路横坡方案安全性评价研究

针对改扩建高速公路单侧加宽方案老路利用时可能存在的行车稳定性问题,应用基于车辆动力学的建模仿真方法,采用联合仿真技术,在Carsim/Trucksim仿真软件中得到车辆在横坡组合路段行驶过程中车轮的垂直载荷与车辆侧向加速度;在Simulink中计算车辆的横向载荷转移率和侧向加速度;通过上述指标分析车辆横向侧翻和侧滑稳定性,判断车辆在改扩建公路横坡组合路段上的行驶稳定性;联合仿真结果表明,车辆在横向坡度为2%和1.5%、换道路长为120 m和80 m的横坡组合路段上行驶均具有良好的横向稳定性;该方法可用于其他道路和驾驶行为的车辆稳定性分析.      

考虑路面附着系数的行车风险场建模及避障控制研究

针对车辆在不同路面条件下的主动避障问题，提出一种考虑路面附着系数的行车风险场避障路径规划方法。首先，建立了包含道路边界风险场、目标引力场和障碍物风险场的行车风险场；基于容积卡尔曼滤波算法实时估算路面附着系数，并对考虑路面附着系数的行车风险场函数进行负梯度求导，得到风险值下降最快的避障路径；然后，采用5次多项式拟合优化得到满足车辆约束的避障参考路径；最后，采用模型预测控制算法跟踪避障路径。仿真结果表明：在相同车速下，路面附着系数越小，避障时的横向加速度越小，横向加速度的标准差越小，避障效果越平顺。     

半挂汽车列车高速公路弯道下坡路段运行安全研究

为提升半挂汽车列车在高速公路弯道下坡路段的运行安全,采用TruckSim仿真软件,构建了车辆模型、道路模型和驾驶人动力学仿真模型;基于蒙特卡罗可靠性分析法,分别建立了半挂汽车列车发生侧滑失效、侧翻失效、折叠失效和系统失效的功能函数,并选取设计速度80 km·h~(-1)的高速公路为研究路段,通过进行大量车辆动力学仿真试验,对不同圆曲线半径、纵坡坡度、路面附着系数、车速和车辆总质量对半挂汽车列车的运行安全的影响进行了数值分析。研究结果表明:半挂汽车列车发生侧滑和侧翻的概率随着圆曲线半径的增加而显著降低,在一般最小半径400 m的情况下,半挂汽车列车发生侧滑失效和侧翻失效的概率趋近于0;随着下坡坡度的增加,半挂汽车列车发生侧滑失效和侧翻失效的概率基本呈线性增长趋势;车速对于半挂汽车列车运行安全的影响尤为显著,当车速均值由60 km·h~(-1)增加到90 km·h~(-1)时,发生侧滑失效和侧翻失效的概率分别增加了634倍和336倍;车辆总质量的增加对半挂汽车列车侧翻有显著影响;在路面附着系数较低的条件下,半挂汽车列车的主要事故形态为侧滑和折叠,在路面附着系数较高的情况下,半挂汽车列车的主要事故形态为侧翻。因此,在道路设计中,应避免极限最小半径与陡坡组合,严格限速和限载可确保半挂汽车列车的运行安全性能。     

半挂汽车列车高速公路弯道下坡路段运行安全研究（双语出版）

为提升半挂汽车列车在高速公路弯道下坡路段的运行安全，采用TruckSim仿真软件，构建了车辆模型、道路模型和驾驶人动力学仿真模型；基于蒙特卡罗可靠性分析法，分别建立了半挂汽车列车发生侧滑失效、侧翻失效、折叠失效和系统失效的功能函数，并选取设计速度80 km·h^-1的高速公路为研究路段，通过进行大量车辆动力学仿真试验，对不同圆曲线半径、纵坡坡度、路面附着系数、车速和车辆总质量对半挂汽车列车的运行安全的影响进行了数值分析。研究结果表明：半挂汽车列车发生侧滑和侧翻的概率随着圆曲线半径的增加而显著降低，在一般最小半径400 m的情况下，半挂汽车列车发生侧滑失效和侧翻失效的概率趋近于0；随着下坡坡度的增加，半挂汽车列车发生侧滑失效和侧翻失效的概率基本呈线性增长趋势；车速对于半挂汽车列车运行安全的影响尤为显著，当车速均值由60 km·h^-1增加到90 km·h^-1时，发生侧滑失效和侧翻失效的概率分别增加了634倍和336倍；车辆总质量的增加对半挂汽车列车侧翻有显著影响；在路面附着系数较低的条件下，半挂汽车列车的主要事故形态为侧滑和折叠，在路面附着系数较高的情况下，半挂汽车列车的主要事故形态为侧翻。因此，在道路设计中，应避免极限最小半径与陡坡组合，严格限速和限载可确保半挂汽车列车的运行安全性能。     

高速公路横风条件下安全行车速度研究

利用车辆动力学模型,分析了高速公路横风条件下车辆的侧滑问题,在综合考虑横风风速、车型、路面状况和车速的基础上,对我国4种典型汽车的行驶稳定性进行了分析;同时计算了不同类型车辆在不同横风速度下的安全行驶速度。结果表明:在横风作用下,车辆行驶速度越大,侧滑风险越大。因此,在高速公路上需要设置适当的横风限速,以保证横风条件下的行车安全。     

关于公路“合成坡度”的探讨

公路在既有纵坡又有超高的情况下,路面上的最大坡度既不在纵坡上,又不在超高方向上,而是在两者的合成方向上。这个合成方向上的坡度叫做“合成坡度”。又叫“流水线坡度”。汽车在这种弯道上行驶时,汽车除受坡度阻力外还受曲线阻力和合成坡度的附加阻力,比直线情况的阻力要大得多。汽车在爬大坡并有小半径平曲线上行驶时,对汽车的行驶更为不利。在弯道上行车,不论上坡或下坡,都有离心力,所以在小半径弯道上应设超高来平衡离心力,保证行车横向稳定性。但过大的超高会引起过大的合成坡     

基于横向稳定性的风区高速公路运行安全研究

高速行驶的车辆经常会受到外界风的作用,极大增加了车辆侧移和倾覆的可能性,严重影响着车辆的稳定性和行驶安全性。从车辆不发生侧倾、侧移的两种失稳的极限状态出发,综合考虑道路线形、路面状况以及交通流组成等多种因素,通过风险分析中事故树分析法综合考虑车辆侧翻、侧滑等多种事故类型,建立在风—车—路三者耦合条件下车辆行车安全性的评价方法体系,用于强横风条件下的道路横向安全性的定量评价以及潜在危险路段的识别。通过实例分析实现了强横风条件下的不同路段间相对安全性比较,为高速公路强横风区间防风设施的设计提供参考依据。     

路面抗滑性能影响弯道行车安全的仿真分析

为研究车辆制动工况下路面抗滑性能对弯道行车安全的影响,以车辆动力学分析软件AD-AMS为仿真平台,提出采用轮胎解析参数、整车参数、路面抗滑值构建耦合关联的车辆-轮胎-路面模型,在此基础上研究不同湿滑路面状态下弯道行驶车辆的运动学参数值变化情况,探索路面抗滑性能与表征行车安全风险的运动学参数值之间的关系.研究结果表明,路面抗滑性能影响车辆运动学参数值变化是诱发交通事故的主要因素.较低的弯道路面抗滑性能易使车辆在制动时出现急速横摆、甚至侧翻的交通事故;车辆两侧轮胎接地面抗滑值不均衡对弯道行车安全的影响高于对直道行车安全的影响,车辆极易在弯道制动时出现因抗滑值不均衡而无法保持有效转弯半径、进而冲出车道的交通事故.研究可为制定弯道行车安全的保障措施提供理论依据.      

货车专用匝道超高取值仿真评价

为验证和修正规范中规定的超高值(最大值及推荐值)在货车专用匝道应用的合理性,分析对比点质量-刚体(PMR)与点质量-悬挂(PMS)计算模型的优缺点,提出适用于大货车专用匝道的超高计算模型;参考日本规范,建立货车专用匝道的超高与横向力系数分配模型,并提出推荐值.运用Trucksirn仿真软件,验证新的力学计算模型和分配模...     

立交匝道的超高与横坡

为配合建设部《城市道路交叉设计规程》的编写 ,本文根据目前道路超高与横坡设计的习惯做法 ,结合国内外已取得的成功经验 ,针对城市立交匝道 ,从道路条件和行驶舒适性分别阐述了最大横坡和横向摩阻系数的取用原则 ,对比了超高与横向摩阻系数在平衡车辆行驶于弯道所产生的侧向离心力的各种组合及协同作用 ,总结提出了适合我国的立交匝道超高与横坡设计的各项设计指标和设计方法。     

考虑路面平整度影响的车辆侧滑与侧翻临界风速

为了研究路面平整度对车辆侧滑和侧翻临界风速的影响,建立了二自由度车辆振动模型,依据路面平整度指标和路面功率谱密度之间的关系,利用傅里叶变换推导了基于公路工程技术标准的动荷载系数计算公式,在此基础上根据车辆运动模型推导了车辆侧滑和侧翻的临界风速计算公式,利用MATLAB编制了计算程序,以典型货车为例计算了考虑路面平整度影响和不考虑路面平整度影响的车辆侧滑、侧翻临界风速.研究结果表明:路面摩擦系数,车辆速度和路面平整度对车辆侧滑临界风速都有一定的影响;考虑路面平整度影响时,典型货车临界侧滑和侧翻风速都会相应降低,降低幅度为1 ～2 m/s.