高速公路互通式立交单车道减速车道长度研究

针对我国《公路路线设计规范》(JTGD20-2006)中互通式立交减速车道最小长度取值不合理的问题,通过国内外资料调查和互通式立交分流区车辆运行数据调查,研究主线设计速度为120 km/h的高速公路互通式立交分流区驶出车辆的分流位置和减速特性.基于二次减速理论并考虑三角渐变段长度建立互通式立交减速车道长度计算模型,通过调查数据统计和国内外研究分析确定模型中分流点初速度、分流鼻速度和两次减速度等关键参数取值.利用上述模型对减速车道长度取值的合理性进行了分析,并给出了对应不同匝道设计速度的减速车道长度建议值.其研究方法和计算模型可用于不同设计速度的高速公路减速车道长度的确定,而进一步的调查和计算结果可以作为现行《规范》的补充.     

减速丘的速度控制效果研究

减速丘是常用的速度控制设施之一。在对比国内外减速丘应用及效果的基础上,通过实际测量车辆通过减速丘全过程的速度变化情况,对减速丘的速度控制效果进行了分析,结果表明:国外常用的大尺寸减速丘能够有效地控制车辆行驶速度,且行驶舒适性比一般减速带要好。     

路面减速带试验研究

为了规范现有路面减速带的设计,对减速带进行了类别划分,并采用实车试验的手段,研究了车辆通过不同类型减速带时,减速带对车辆振动、噪音警示效果的影响,得到了振动加速度均方根值、噪音增量值与运行速度之间的关系。试验结果表明:运行速度与振动加速度均方根值、噪音增量值均呈线性关系;减速带的高度是影响振动警示作用的关键因素;A类减速带适用于低速路段,B类减速带适用于高速路段。     

基于自然驾驶数据的跨江大桥小客车驾驶行为特征研究

跨江大桥历来都是城市交通的命脉和交通结点,为明确跨江大桥的运行速度特征以及驾驶行为模式,在重庆市菜园坝大桥展开了30位被试的小客车实车驾驶试验,使用航姿测量系统和Mobileye630采集自然驾驶状态下汽车的连续行驶速度、加速度和道路环境信息.基于自然驾驶数据,明确了菜园坝大桥的速度变化模式,分析了车辆合、分流对大桥主线行驶车辆运行特性的影响.研究结果表明,菜园坝长江大桥2个行驶方向都呈"加速-减速-加速-减速"的变化趋势;在自由流状态下,桥头和桥尾15th百分位与85th百分位速度的差值从10 km/h增加到20 km/h,不同驾驶人在大桥上的速度幅值具有较强的离散性,表明车辆之间存在严重的纵向冲突,揭示了跨江大桥车辆追尾事故的本质原因.菜园坝大桥菜苏方向合流区平均减速距离131 m,平均减速度为-0.301 m/s2,分流区平均减速距离213 m,平均减速度-0.406 m/s2,苏菜方向分流区平均减速距离267 m,平均减速为-0.387 m/s2,车辆在合流点附近的减速距离和减速度要低于分流点,合流与分流车辆的换道行为会显著影响大桥主线直行车辆的运行状态,导致驾驶人采取减速行为.匝道出入口与桥头距离越近,车辆速度受到的影响程度就会高,有必要加强分/合流点附近的交通管控和行车引导,提高车辆行驶安全性.      

不同荷载车辆通过减速带的振动特性测试与分析

由于橡胶减速带的高度比路面粗糙度大得多,当车辆以一定的速度通过减速带时会引起车辆和地面的强烈振动。为了分析由此产生的振动特性,文中采用现场实测的方法,首先对现场试验过程进行探讨,确定测试方法,然后对测试结果进行精度分析。结果显示,车辆在不同速度下的振动加速度时域信号中两个振动过程中的加速度波形峰值所对应的位置就是前后两个车轮通过减速带时的位置,而且荷载越重这种现象越明显,即精度越高误差越小,产生的振动加速度也越大;同时前轮通过减速带产生的振动加速度大于后轮产生的振动加速度。     

双车道公路直线路段运行速度模型研究

为了建立直线段运行速度模型,针对直线段运行速度现有模型存在的一些不足,首先通过调查实验研究了车辆在不同长度直线段上的加速度变化特征,表明直线段上车辆的加速度与直线长度、进入直线时的初速度以及期望速度有关,采用统计回归的方法建立了直线段加速度模型.其次通过运动学理论进一步研究了直线段长度、初速度、加速度以及期望速度与运行速度之间的关系,结合调查数据建立了直线路段的运行速度模型.最后通过实地数据对模型进行了验证,结论表明所建模型的适用性良好.     

平纵组合曲线的加减速特征

平纵组合曲线对驾驶人的加减速行为产生直接影响,不良的线形组合易诱导不利的加减速行为进而导致安全问题。研究了凹、凸两类共6种典型平纵组合曲线上的车辆加减速特征,收集了二广高速公路41条平纵组合曲线的实车运行速度数据。根据组合曲线上最大速度与最小速度的差值定义了5种加减速特征：保持稳定车速、显著加速、显著减速、先加速后减速及先减速后加速。使用多元Logistic回归模型分析了两种组合曲线及其几何特征对车辆加减速特征的影响。结果表明：凸形组合曲线、凹形组合曲线上加减速特征明显不同。对于凹型组合曲线而言,圆曲线长度、进弯缓和曲线长度对加速行为有显著负效应,随着进弯缓和曲线长度的增加,发生显著加速的概率将显著降低。对于凸形组合曲线,组合曲线半径、组合曲线长度对加速行为有显著负效应。     

高速公路振动减速标线路段运行速度变化规律研究

选取山区高速公路3类代表性的振动减速标线进行了实地交通流检测。对不同检测断面的速度、交通流量等进行了统计分析;对各检测断面小车、大车速度分布的正态性进行了验证,研究了车辆通过3类振动减速标线的速度变化特征;利用回归分析方法,分别建立了高速公路振动减速标线路段小车、大车的运行速度变化规律模型,并针对模型所反映出的车辆在高速公路振动减速标线路段运行速度呈现先减速、后加速的变化特点,提出设置振动减速标线提醒标志、延长振动减速标线长度及组间距等安全管理建议。结果表明:模型与实测数据吻合较好。     

减速台车波形发生器研究与应用

文章以减速台车的波形发生器为对象,研究了波形发生器中吸能钢板长度、减速台车初速度对吸能钢板的加速度曲线的影响。在此基础上,以座椅动态试验的加速度曲线为目标曲线,进行了真实的台车碰撞试验和计算机模拟试验,试验得到的加速度曲线与目标加速度曲线是吻合的,可见对波形发生器的研究是有效的,该研究成果可以降低汽车碰撞试验成本和缩短研发时间。     

一类减速下坡车道的机理与试验分析

简述了避险车道的研究现状,分析了避险车道存在的问题,提出了减速下坡车道的措施。基于车辆下坡运行阻力,研究了减速下坡车道的设置位置、长度、路面材料、料坑深度、车道宽度、入口速度、养护及相应交通工程措施等,并通过试验分析验证,结果表明减速下坡车道避免了避险车道的诸多弊端,对长大下坡失控车辆的速度控制起到了很好的作用。     

Fuzzy Logic Traction Controllers and their Effect on Longitudinal Vehicle Platoon Systems

This paper presents two fuzzy logic traction controllers and investigates their effect on longitudinal platoon systems. A fuzzy logic approach is appealing for traction control because of the nonlinearity and time-varying uncertainty involved in traction control systems

The fuzzy logic traction controllers we present regulate brake torque to control wheel slip, which is the normalized difference between wheel and vehicle speed. One fuzzy controller estimates the peak slip corresponding to the maximum tire-road adhesion coefficient and regulates wheel slip at the peak slip. The controller is attractive because of its ability to maximize acceleration and deceleration regardless of road condition. However, we find through simulations the controller's performance degrades in the presence of time-varying uncertainties. The other fuzzy logic controller regulates wheel slip at any desired value. Through simulations we find the controller robust against changing road conditions and uncertainties. The target slip is predetermined and not necessarily the peak slip for all road conditions. If the target slip is set low, stable acceleration and deceleration is guaranteed, regardless of road condition

We also study the effect of traction control on longitudinal vehicle platoon systems using simulations. The simulations include acceleration and deceleration maneuvers on an icy road. The results indicate traction control may substantially improve longitudinal platoon performance, especially when icy road conditions exist.     

微型汽车发动机尾气污染排放分析

建立了用于模拟车辆实际运行状况的汽油发动机尾气排放实验测试系统,模拟荣光6450B微型车的不同行驶工况,对其主要有害排放物HC、CO、NOx进行采样,并对各排放物与行驶工况相对应的排放趋势及原因进行了分析。分析结果表明,不同行驶工况和行驶状态对HC、CO和NOx的排放影响较大,各行驶工况中,怠速、加速及减速比例越高,各有害气体的排放越高;当行驶工况匀速比例较高时,排放相对较低。     

自动驾驶汽车基础测试场景构建研究（双语出版）

针对L2/L3级自动驾驶汽车的仿真测试和封闭场地测试认证需求，结合现有L2/L3级自动驾驶汽车量产车型的主要功能特点，提出自动驾驶汽车基础测试场景群的构建方法。首先针对指定的道路交通环境，分析主车和周围交通参与者可能的相对位置和运动方向的组合，确定复杂场景群。其次分别以主车功能所确定的各个可能运动方向，依此与各干扰车辆的可能运动方向（包括任一干扰车辆不存在的情形）进行组合，组合时采用PICT组合测试工具，并添加必要的运动约束条件，选择参数组合覆盖标准自动生成全部的组合场景群。最后结合场景筛选规则，筛选出具有测试价值的覆盖各个层级及功能的基础测试场景群。采用场景构建方法，对于主车处于三车道中间车道的路段场景和无红绿灯的十字路口场景，分别构建62种和33种基础测试场景。根据驾驶人行为特性、交通规则、汽车在城市、郊区和高速公路工况下的典型车速、加减速度、横向加速度、交通事故和自然驾驶数据库的有关场景数据等，设计主车换道工况的测试用例。采用模型预测控制框架建立主车局部路径规划和控制仿真模型，并对主车危险换道场景进行仿真。研究结果表明：主车在邻车道前车大减速的情况下实现了减速换道并避免了与本车道前车和邻车道前后车的碰撞，同时跟踪到期望跟车间距，验证了该换道测试用例的有效性。     

路肩隆声带应用安全性试验研究

路肩隆声带是警示驾驶人提高注意力,减少单方事故的一种有效的道路安全设施。为了评价路肩隆声带对车辆的安全性影响,提出了采用车辆前轴振动加速度值、方向盘振动角加速度值作为车辆冲击状况和方向稳定性的评价参数。在3种车型、5种型式隆声带道路试验的基础上,建立了定量描述路肩隆声带主要结构尺寸与安全性能评价参数之间的经验模型,为路肩隆声带的应用安全效果分析提供了工程计算方法。     

基于整车模型的车-路耦合作用仿真分析

为研究车‐路系统耦合作用下汽车行驶平顺性,运用车辆动力学仿真软件CarSim建立整车模型,并采用傅里叶逆变换法对 GB7031中规定的A~D级路面进行数值仿真与验证,分析了车辆以不同速度行驶在不同等级路面上的加速度和车轮法向动载系数。结果表明:①随着路面等级的降低和车辆行驶速度的提高,车身加速度显著增大,由50 km/h、A级路面上的0.2599 m/s2变化为120 km/h、D级路面上的1.6889m/s2,增加了5.5倍,车辆行驶平顺性下降;②车‐路耦合产生的动载作用受路面工况和车速的影响也较大,由50 km/h、A级路面上的0.0833变化为120 km/h、D级路面上的0.7754,增大8.3倍。路面等级越低,车速越高,动载系数越大,对路面的破坏作用越严重。      

汽车紧急制动响应的分析

汽车紧急制动时,制动力矩、制动减速度、车速、车体俯倾角及其角加速度与时间呈非线性关系。本文对BJ212轻型越野汽车满载紧急制动进行了试验,以试验结果为依据,讨论了汽车紧急制动时诸参数之间的关系。其结论是:在瞬变过程中,制动减速度及车体俯倾角加速度与其制动初速度无关;在平稳过程中,制动减速度及车体俯倾角加速度随制动初速度增大而减小,而且大致成线性关系。     

基于轨迹数据的交叉口相位切换期间危险驾驶行为实证分析

基于交叉口相位切换期间的车辆轨迹数据,分别根据单车和跟车行驶状态,识别和分析了相位切换期间可能发生的危险驾驶行为。通过视频拍摄和图像处理的方式,提取了曹安公路沿线3个交叉口共312条单车状态和四平路-大连路交叉口共449条跟车状态的高精度车辆轨迹数据。针对交叉口相位切换期间的危险驾驶行为特征,利用速度、加减速度、减速度变化率、潜在碰撞时间（TTC）等指标,研究在此期间车辆发生危险驾驶行为的特点和类型。对于单车状态下行驶的车辆,按停止、通过分类,依据减速度、减速度变化率、减速度变化率的峰值差等指标将停止车辆的危险驾驶行为分为紧急减速型、增强减速型和持续急减型,依据过停车线时间、速度、加速度等指标将通过车辆分为闯红灯型、超速过线型、激进加速型和持续高速型。对于在跟车状态下行驶的车辆,按前、后车不同的停止、通过决策组合分类,依据连续5个时间间隔（0.12 s）的TTC分析前、后车的危险驾驶行为及发生追尾事故的危险程度。针对识别出的危险驾驶行为类型,讨论车辆的关键行为参数与危险驾驶行为之间的内在关联。研究结果表明：单车状态下有17%的车辆存在危险驾驶行为,其中53%为紧急减速行为;跟车状态下有19%的跟车行为是危险的,其中停止车辆的比例是通过车辆的2倍以上。研究成果可进一步应用于驾驶行为模型的参数标定、基于车辆轨迹的交叉口安全评价以及预防危险驾驶行为的主动安全控制策略等。     

电动轮汽车车速与道路坡度估计

针对电动轮汽车车速与道路坡度估计问题,本文中基于纵向非线性动力学方程设计1阶扩张状态观测器对车速与坡度进行联合估计,分析了估计稳态误差;同时,采用带遗忘因子的递归最小二乘估计算法分离加速度传感器信号中的坡度信息,并设置了比例系数来融合两类坡度信息,最终得到道路坡度估计值。搭建MATLAB/Simulink-Carsim联合仿真平台进行变坡度路面仿真,并在实际坡道路面完成实车测试。仿真与试验结果表明,所提出的方法简单、可行。     

Accelerated Service Life Testing of Automotive Vehicles on a Test Course

The accelerated service life testing of automotive vehicles for durability to road roughness induced dynamic loads is often accomplished in the laboratory using road roughness simulation facilities [1-5]. However, such tests can also be accomplished by a carefully designed field operation on a test course [6], where both the speed of the vehicle and the roughness of die test course become variables that control the degree of the test acceleration. Field tests are generally harder to control than laboratory tests, but offer a greater degree of realism since the vehicle is fully operational during the test exactly as it will be in service. This paper formulates the criteria for accelerated service life tests on a test course, evaluates the assumptions that must be enforced to obtain valid results, and explores the sensitivity of the results to the critical test parameters, namely, the vehicle speed and the road roughness severity of the test course relative to the service environment.