队列行驶领航车辆尾流的粒子图像测速试验研究

为了研究队列行驶时不同的车间距对领航车辆气动阻力的影响,采用风洞试验方法,分别测量了队列行驶工况下领航车辆和领航车辆单独行驶时的阻力系数.又运用粒子图像测速技术对以上工况中领航车辆尾部纵对称面内的流场进行了测量与分析.结果表明:随着车间距的缩短,领航车辆阻力值降低,降幅最大达41.66%,并且尾部流场的涡的拖曳距离、扩...     

带有减阻增稳仿生结构的车辆空气动力学特性仿真研究EI北大核心CSCD

本文中采用CFD数值模拟的方法,研究仿生结构对某轿车空气动力学特性的影响。先对原车进行不同行驶速度下风阻系数的仿真计算,并通过风洞试验来验证数值模拟的有效性。再在原车的尾部加装扰流板和采用非光滑棱纹仿生结构,并进行不同行驶速度下的车辆气动特性仿真。结果表明,棱纹形态的仿生表面能够延迟气流分离,较好地梳理了尾部气流;在高速行驶时,采用带有扰流板和棱纹仿生结构有显著的减阻增稳效果,最大减阻率为2.59%,升力系数下降幅度在55%以上。     

带有减阻增稳仿生结构的车辆空气动力学特性仿真研究

本文中采用CFD数值模拟的方法,研究仿生结构对某轿车空气动力学特性的影响。先对原车进行不同行驶速度下风阻系数的仿真计算,并通过风洞试验来验证数值模拟的有效性。再在原车的尾部加装扰流板和采用非光滑棱纹仿生结构,并进行不同行驶速度下的车辆气动特性仿真。结果表明,棱纹形态的仿生表面能够延迟气流分离,较好地梳理了尾部气流;在高速行驶时,采用带有扰流板和棱纹仿生结构有显著的减阻增稳效果,最大减阻率为2.59%,升力系数下降幅度在55%以上。     

基于CFD的双道超车过程气动特性分析

基于计算流体力学（CFD）中的动网格技术对双道超车进行了数值模拟，研究表明，双道超车过程中，3辆车周围均出现强烈的压强和空气流速变化，当主超车在两车之间时，流场变化更为复杂。随着车辆相对位置的变化，3辆车周围的涡形态发生明显变化，涡的变化消耗流场中的能量，使车身受力发生变化。行驶过程中，3辆车的侧向力、风压中心位置和横摆力矩均发生明显变化。绝对速度增加，主超车与被超车的最大侧向力均呈线性增长，给车辆行驶稳定性带来负面影响。     

强风区串并列储料罐绕流特性的数值模拟

为研究强风作用下的储料罐的抗风性能,以强风区某工程拌和站储料罐为对象,基于商用软件FLUENT,采用CFD数值模拟方法,对储料罐单罐和多罐串并列排放进行了二维数值模拟,对比了不同角度下储料罐的受力性能,得到了不同间距排列下储料罐的阻力系数和升力系数拟合公式,并对储料罐的涡振性能进行了分析.结果表明:双罐绕流分析情况下,双罐并列排放时所受合力较大,不同排列组合工况下涡振发振风速较高,涡振发生的可能性较小;三罐并列情况下,三罐中的阻力系数均较单罐阻力系数大,且中间罐阻力系数较边罐大;多罐排列情况下,中间罐阻力系数可取0.92,边罐阻力系数可取0.60进行抗风验算.     

并列双箱梁的气动干扰效应对阻力系数的影响

为了给实际工程中并列双箱梁的风荷载取值提供参考,针对并列双扁平箱梁和并列双钝体箱梁,通过节段模型测压风洞试验方法,测试了11个不同风攻角(-10°~10°)下并列双箱梁在15个不同间距时[双箱梁的净间距与单箱梁宽度的比值(D/B)为0.025~6]的阻力系数,并与单箱梁的阻力系数进行对比。定义干扰因子为并列双箱梁的上游(或下游)箱梁的阻力系数与单箱梁阻力系数的比值,定量研究并列双箱梁的气动干扰效应对阻力系数的影响,给出阻力系数干扰因子随风攻角和间距变化的等值线。研究结果表明:气动干扰效应对上游箱梁阻力系数的影响较小,上游扁平箱梁和上游钝体箱梁的阻力系数干扰因子的变化范围分别为0.75~1.30和0.88~1.20;气动干扰效应对下游箱梁阻力系数的影响较大,且表现为减小效应,这种减小效应随着间距的变小愈发显著;与下游扁平箱梁相比,气动干扰效应对下游钝体箱梁阻力系数的减小程度更大,影响范围更广,下游钝体箱梁阻力系数干扰因子最小值为-0.3左右,即使当D/B=6时,减小效应仍不可忽略。     

不同转鼓加载阻力下的轻型汽车WLTC油耗差异

对车辆在转鼓上的运行过程进行受力分析,提出通过计算修正后的循环能量需求来对油耗结果进行定量分析的方法。对10辆车分别使用国六标准中规定的两种阻力加载方式——"滑行法"和"计算法"进行WLTC油耗测试,结果显示,修正后的循环能量需求差异比值同车辆综合油耗的差异比值基本一致。比较了不同参数车辆各自采用这两种不同加载方法下的WLTC循环能量需求的差异,结果表明,当车辆空气阻力系数小于0.4时,采用滑行法的油耗结果要小于计算法;而对于空气阻力系数较大的载货汽车或多用途乘用车,两种加载方式下油耗差异较小。两种阻力加载方式下的油耗差异随着车辆空气阻力系数的增大呈下降的趋势。研究结果对WLTC循环的油耗测试中车辆阻力加载方式的选择提供了依据。     

桑塔纳2000型轿车外流场的有限元分析

本文将CFD（计算流体动力学）技术应用于桑塔纳2000型轿车的气动特性研究，采用FEM（有限元方法）模拟其外流场。通过数值计算得出车速在30m/s时的阻力系数，并与风洞试验的结果进行比较，误差公为6%。     

杭州湾跨海大桥车桥空间耦合振动参数分析

将整个车桥系统划分为车辆与桥梁两个子系统,引入车桥系统几何协调条件和力学平衡关系,采用含增量动力平衡迭代格式的Newmark-β方法编制了汽车-桥梁系统空间耦合振动分析程序,并采用弹簧质量系统匀速通过简支梁对程序的可靠性进行了验证。然后以杭州湾跨海大桥为工程实例,运用所编制程序详细研究了车辆数目、车辆间距、不同车道、车辆相向行驶、不同路面粗糙度以及不同车速时车流通过桥梁时主梁跨中的动力响应和冲击系数。研究发现:主梁跨中冲击系数随着路面粗糙度变坏而明显增大,与车辆数目、车辆间距、车辆相向行驶以及车速没有必然联系。     

不同雷诺数下车辆队列尾车发动机舱盖气动特性研究

数值仿真与模型风洞试验相结合研究了典型工况下两车队列中尾车发动机舱盖气动特性和两车间隔区域的流场,对比了缩比模型和实车模型对应雷诺数下车辆队列的流动形态。缩比模型仿真结果与风洞试验结果一致表明采用数值方法的可行。对比不同雷诺数下车辆队列气动特性发现,缩比模型与实车模型发动机舱盖表面平均静压分布基本相同,但在纵向对称面上,实车模型的前车尾迹比缩比模型更加上扬,底部区域气流速度更高。非定常条件下,实车模型前车尾涡相对尺度明显小于缩比模型,且扩散得更充分,尾迹区涡的分布状态更加混沌,发动机舱盖表面脉动能量的分布更加混乱。涡在两车间隔区域的运动并非简单的移动,而是一个由涡破裂、涡配对和涡融合构成的复杂过程。     

A Comparision of Spacing and Headway Control Laws for Automatically Controlled Vehicles1

SUMMARY

This paper investigates two different longitudinal control policies for automatically controlled vehicles. One is based on maintaining a constant spacing between the vehicles while the other is based upon maintaining a constant headway (or time) between successive vehicles. To avoid collisions in the platoon, controllers have to be designed to ensure string stability, i.e the spacing errors should not get amplified as they propagate upstream from vehicle to vehicle. A measure of string stability is introduced and a systematic method of designing constant spacing controllers which guarantee string stability is presented. The constant headway policy does not require inter-vehicle communication to assure string stablity. Also, since inter-vehicle communication is not required it can be used in systems with mixed automated-nonautomated vehicles, e.g for AICC (Autonomous Intelligent Cruise Control). It is shown in this paper that for all the autonomous headway control laws, the desired control torques are inversely proportional to the headway time.     

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。     

Design and Evaluation of Robust Cooperative Adaptive Cruise Control Systems in Parameter Space

This paper is on the design of cooperative adaptive cruise control systems for automated driving of platoons of vehicles in the longitudinal direction. Longitudinal models of vehicles with simple dynamics, an uncertain first order time constant and vehicle to vehicle communication with a communication delay are used in the vehicle modeling. A robust parameter space approach is developed and applied to the design of the cooperative adaptive cruise control system. D-stability is chosen as the robust performance goal and the feedback PD controller is designed in controller parameter space to achieve this D-stability goal for a range of possible longitudinal dynamics time constants and different values of time gap. Preceding vehicle acceleration is sent to the ego vehicle using vehicle to vehicle communication and a feedforward controller is used in this inter-vehicle loop to improve performance. Simulation results of an eight vehicle platoon of heterogeneous vehicles are presented and evaluated to demonstrate the efficiency of the proposed design method. Also, the proposed method is compared with a benchmark controller and the feedback only controller. Time gap regulation and string stability are used to assess performance and the effect of the vehicle to vehicle communication frequency on control system performance is also investigated.     

路段上集群智能网联汽车的车队形成机制

智能网联汽车是解决城市交通问题的关键技术之一,对于未来城市智能交通体系建设有着关键作用。集群的智能网联汽车已经具备了涌现的基本条件,设计科学合理的交互规则,可以实现车辆的自组织,分布式涌现控制。以微观仿真软件VISSIM及C2X模块为研究平台,修改驾驶模型参数,在C2X模块中编程实现3条交互规则:速度一致、尽量靠近、避免碰撞,在仿真软件中构建单车道仿真模型,运行仿真实验,统计车辆在路段上不同距离形成车队情况,利用车头时距分布的熵值来衡量车流的有序性。仿真结果表明,车辆在运行至50s后初步形成车队,随着时间的增加,形成的车队越稳定,车流熵值在路段上随距离增加而减小,说明形成车队后更加有序,在路段上呈现出涌现现象。     

基于预测恒定车头时距策略的自适应巡航控制研究

为了进一步提高车辆跟车过程中的跟踪性、安全性、舒适性和燃油经济性，针对已有间距策略表现过于保守或反应过于激烈等不足之处，提出了一种预测恒定车头时距策略。该策略考虑了相对加速度，建立了一种预测型期望车间距模型，进而应用于模型预测控制的多目标自适应巡航控制系统中，能进一步提高模型预测控制对多个控制目标的综合协调能力。搭建上层控制器、下层PID控制器、油门制动切换、逆纵向动力学模型。在多工况下仿真，通过建立性能评判指标对多目标进行量化分析。结果表明，所提出的间距策略在保证安全性的前提下，提升了自适应巡航控制系统的综合性能。在不同驾驶风格的车头时距下，跟踪性、舒适性和燃油经济性均有良好表现。     

基于滑模控制的时滞自动车辆跟随系统数学模型

基于非线性车辆动力学方程和固定车辆间距跟随策略,对具有时间滞后的自动化公路系统车辆纵向跟随控制问题进行了研究。在假定车队中的每个被控制车辆能够接收到车队领头车辆以及该车前面一个车辆的位移、速度和加速度信息的情况下,应用滑模变结构控制方法,通过对滑模运动方程的分析,得到了关于车辆间距误差的车辆纵向跟随系统的数学模型。该模型属于一类具有时间滞后的无限维非线性关联大系统。在具有时间滞后的车辆纵向跟随控制器设计中,利用该类非线性关联大系统的稳定性判定条件来设计控制参数,可确保车辆纵向跟随控制系统的稳定性。     

队列车辆碰撞严重性及车队排布策略

针对自动驾驶车辆队列发生不可避免碰撞的事故场景,研究以整体碰撞严重性达到最低为目标的车队排布策略.首先根据引发事故的障碍物是否会明显影响领航车运动,将碰撞划分为队内碰撞和队外碰撞.队列几何构型一定时,针对均质化队列发生一维碰撞过程建立理论模型,计入碰撞前车辆对前车紧急制动的感应及自车进行紧急制动的过程,计算并定义时间截...     

纯电动商用车异质队列的多目标控制

队列行驶的研究能有效解决商用车货运安全、能耗浪费和环境污染等问题,但现有研究多基于单一跟车目标控制的匀质队列,这在货运场景中无法达到很好的控制效果。本文中构造了纯电动异质商用车队列,为其设计了分布式非线性模型预测控制器。根据道路环境信息和车辆跟车、安全、舒适和节能等特性,分别建立了领航车和跟随车的控制器模型,实现异质队列的多目标控制。为验证所提出控制方法的有效性,由5辆动力学特性相异的商用车组成队列,并搭建了控制仿真平台进行Trucksim/Simulink联合仿真。结果表明,本文中提出的控制算法能有效实现异质商用车队列的多目标控制,与PID定速巡航控制相比,能耗可降低5.3%以上。