基于GIS的车辆行驶安全评价模型及仿真

在现有交通系统四大要素的基础上加入车辆行驶状态,构成"人-车-环境-路-车辆行驶状态"五要素."人-车-环境-路"因素采用打分的形式确定参数的分值,并利用层次分析法(AHP)计算参数权重来构建模型;"车辆行驶状态"因素则是引入加速度干扰的定义,建立了基于道路结构的加速度干扰模型.运用层级分析法建立了总的车辆行驶安全评价模型.在SuperMap软件平台上进行GIS仿真.实现了将评价模型运用到实际车辆行驶过程的安全性评价中,该评价系统可以实时地对车辆当前的行驶安全性进行评价,并根据当前的安全状况对驾驶员进行安全提示.     

基于车路耦合的山区道路交通安全度模型

针对山区道路交通安全现状,提出安全度概念,分析了山区道路行驶车辆的制动器不失效、车辆横向不失稳等安全性条件。并利用车辆参数、道路参数和能量平衡的原理,建立了山区车辆行驶中车路耦合的交通安全条件和安全度模型。     

基于人-车-路协同仿真的山区道路大型车辆行驶适应性分析

为提高山区道路大型车辆的行驶安全性,构建人-车-路协同仿真系统,在3条复杂山区道路上开展代表性驾驶模式的大客车和重载货车虚拟行驶试验,根据仿真输出的车辆运动学/动力学响应参量和驾驶输入量,分别进行设计符合性、车辆通过性、运行速度协调性、行驶舒适性以及驾驶负荷度等5个方面的检验分析。结果表明:通过以上分析能确定危险位置的临界安全速度、超长货车通过急弯时的越出宽度和越出位置、不协调的线形单元以及行驶舒适度和驾驶负荷度较差的位置,进而可以实施靶向性的几何参数改进,增加山区公路与大型车辆之间的适应性,最终达到提高山区公路设计质量和安全性的目的。     

基于人车路协同的车辆弯道安全车速预测

为保证车辆弯道行驶的安全,综合考虑影响车辆行驶安全的人、车、路和环境等因素,运用层次分析法和加权最小平方法建立多层次车辆弯道行驶安全度静态因素综合评价体系。基于车辆动力学理论分析车辆弯道行驶临界车速,通过引入安全系数k,将车辆弯道行驶安全度评价模型与临界车速结合,提出基于人车路协同的车辆弯道安全车速预测模型。仿真结果分析表明,该模型可预测车辆弯道行驶安全车速,为车辆弯道车速预警提供一种方法。     

车路集成环境下车辆防撞预警安全状态判别模型的研究

针对现有安全状态判别模型未能兼顾行车安全与道路空间资源利用率,且忽略了实际行驶环境下动态制动减速度信息的问题,提出了车路集成条件下车辆防撞预警安全状态判别模型。通过车-路通信协作实现对路面类型等实际行驶环境因素的动态识别,并确定车辆采取制动措施时所能获得的动态制动减速度;通过分析前车与自车的有效制动时间和车辆制动全过程,建立了新型临界跟车距离模型,并给出了模型关键参数的获取方法。仿真结果表明,该判别模型具有较强的自适应性,更贴近车辆实际行驶环境下的制动过程,有利于提高道路空间的利用率。     

平曲线路段车辆行驶安全仿真研究

平曲线路段是交通事故高发之处。文中从车、路协同作用对车辆弯道行驶安全性的影响入手,分析了车、路中对弯道行驶安全性可能产生影响的因素,探究不同参数车辆与弯道组合下安全车速的限值。应用TruckSim建立车路耦合模型,通过仿真定性分析了各因素对车辆弯道行驶安全的影响;对不同车、路参数进行正交仿真试验,得出相应临界车速;再利用SPSS对试验结果进行方差分析,筛选出主要影响因素,并对其进行回归分析,建立其与安全车速之间的数学模型,用于计算车辆弯道行驶安全速度,指导车辆和道路设计。     

山区道路车辆侧翻模型与安全分析

车辆侧翻是山区道路行驶车辆的主要事故形态之一.针对山区道路车辆的行驶安全,通过对车辆在坡弯结合路段的受力分析,建立了山区道路行驶的车辆动力学模型,根据横向载荷转移率研究了车辆侧翻与车辆运动状态之间的关系,给出了车辆在山区道路安全行驶的临界速度以及临界侧向加速度.通过车辆在山区道路的实验进行验证,结果表明当车辆自身参数以及道路信息确定时,可通过控制车速及侧向加速度来避免侧翻的发生,提高车辆的行驶稳定性.      

道路几何参数对车辆操纵稳定性影响

为研究道路几何参数对车辆操纵稳定性的影响,本文采用MATLAB/Simulink建立了3自由度整车动力学模型,通过数值仿真模拟,研究了车辆在不同超高、纵坡坡度以及合成纵坡下动力响应,在此基础上进一步分析了在不同车速以及前轮转角输入下,道路几何参数对车辆操纵稳定性的影响.结果表明:与水平路面相比,道路超高和纵坡坡度对车辆...     

基于层次分析法的驾驶员驾驶倾向性研究

驾驶倾向性是研究微观交通仿真的一个重要生理-心理特征参数，主要受到人、车、路、环境等多方面的影响，具体表现为汽车驾驶员自身状况、驾驶车辆状况、行驶道路及环境状况、交通干扰、气象情况以及所承载的任务缓急等影响因素。如何准确地确定驾驶员驾驶过程中的动态驾驶倾向性是研究驾驶员行为的难点。文章基于驾驶员的生理-心理特征，采用层次分析法（AHP），对驾驶员行驶过程中的决策行为逐层递阶量化，建立基于层次分析法的驾驶倾向性模型,并进行实证分析。结果表明：层次分析法可用于驾驶员驾驶倾向性的识别。     

基于人-车-路环境下的车辆跟驰模型

在现有的跟驰模型基础上,综合考虑驾驶员个体差异、车辆制动性能差异和交通路况因素,并针对前车静止、减速和匀速或加速三种不同行驶状态,以前后车所需的最小安全距离为目标,建立不同行驶工况下的人-车-路环境下的最小安全距离车辆跟驰模型。最后,针对前车不同行驶工况下对最小安全距离进行数值计算,并与现有的传统模型计算结果进行对比。结果表明:在车辆跟驰过程中,前后车之间所需的最小安全距离会受人、车、道路环境影响而有所变化,文中建立的模型更加准确、合理,符合真实交通现象。     

汽车操纵稳定性的理论预测与综合评价

本文建立了人-车-路闭环系统模型。计算了双移线及蛇行道路输入时14种车辆方案的理论综合评价指标。根据驾驶员的主观评价对其进行相关检验。利用本文提出的理论预测评价模型和综合评价指标。可对汽车结构设计参数和控制参数进行优化，改善汽车的操纵性能，提高汽车的主动安全性。     

“人-车-路”闭环仿真研究

汽车行驶的安全性不只取决于汽车自身的性能,还受驾驶员状况及道路状况的影响.文中在对汽车、驾驶员及道路进行分析研究的基础上,选择汽车、驾驶员和道路模型,建立了“驾驶员-汽车-道路”闭环模型,利用MATLAB语言开发了该闭环模型的仿真软件,并进行了汽车稳态转向特性校正试验、角阶跃输入试验及汽车穹道运行对比试验等仿真研究,进...     

面向智能车辆的现役道路设施行驶适应性研究综述

为了总结面向智能车辆的现役道路设施行驶适应性，即现役道路基础设施承载智能车辆行驶的适宜程度，阐述自主智能驾驶定义与驾驶自动化等级分类，在此基础上剖析不同等级间的人机功能差异，并分别从感知层、感知-决策层、决策-控制层探讨与道路设计要素相关联的人机功能差异，通过归纳总结智能车辆与道路几何要素、路面性能及其他道路要素(如道路标线)的相互作用机制研究，从道路工程角度及其他道路要素方面回顾该领域的研究现状，指出存在的问题和未来发展方向。研究结果表明：相比传统车辆，配置高等级自动驾驶系统的智能车辆对现役道路设施行驶适应性最高，主动安全系统次之，而驾驶辅助及有条件自动驾驶系统适应性不足。而目前研究主要问题包括：难以归纳、标定不同驾驶自动化等级间的人机功能差异及其对于道路设计参数的需求设计值；测试道路场景条件过于理想，考虑的驾驶自动化等级单一，试验规模和样本有限；道路几何、路面性能以及道路标志、标线等道路要素与智能车辆间的相互作用机制研究不足，缺乏与不同道路场景相匹配的智能车辆驾驶特征数据的获取手段。因此建议：重视并推动与道路设计要素相关联的关键人机功能差异指标信息共享；联合高保真且可交互的道路场景、高精度感知传感器物理模型、车辆动力学模型及微观交通流模型，利用测试场景自动化生成、极限工况场景搜寻与泛化等技术开展智能驾驶虚拟测试，突破现有研究的深度和广度；探索反映不同等级智能车辆的道路行驶适应性特征指标与评价标准，精准、有效地评估预测复杂道路场景及不利道路条件下的行驶适应性。     

基于实车道路数据的插电式混合动力能耗敏感性分析

为评价插电式混合动力(PHEV)在实际行驶过程中的能耗水平,分析影响PHEV能耗水平的关键因素,本文中基于180人次的实车行驶记录数据,构建车辆行驶状态和驾驶员驾驶行为与PHEV整车综合能耗之间的相关关系。首先,利用主成分分析法,对行驶工况参数矩阵进行特征解耦,提取对整体信息累计贡献度达84%的5项主成分,并根据影响系数矩阵的数值分布对主成分进行指标定义。然后,基于运动学片段,利用K均值聚类算法对各主成分进行依次约束,从而形成目标实车道路工况,并将其代入整车能量流仿真模型中计算综合能耗水平。最后,计算各主成分与综合能耗水平之间的皮尔逊相关系数和协方差值,并对其进行聚类和敏感性定义。结果表明,本文中提取出的人-车-路3项代表性指标与能耗呈现出较强的敏感性关系。本文中的结论对于插电式混合动力汽车整车参数和控制参数的选取有重要的指导意义。     

路线及路面条件设计阶段的安全性评价仿真系统

以公路横断面数据为型值点,应用multi-quadric插值函数先后拟合出路面单元节点的平面坐标以及高程,并用大量的小三角形单元来逼近连续的路表曲面,从而获得适于行驶动力学仿真的三维路面模型。在ADAMS软件环境下,建立了轻型客车和轿车的整车模型以用于仿真时的动力学解算。研究了轮胎-路面的耦合方法及跟踪路中线的闭环路径控制策略、维持车速的速度控制策略。最后在ADAMS环境下形成了路线-驾驶员-车辆仿真识别系统,通过道路上的运行仿真,获得沿路线上的车辆行驶动力学响应,进而对公路几何线形和路面条件的安全性做出判断以及评价,并以某段二级公路为实例进行了仿真分析。结果表明:该仿真系统对于道路建成后事故多发路段的安全改善具有重要意义。     

山区道路车辆行驶安全预警系统开发

当发现车辆发生安全事故机率达到一定程度时,及时警示驾驶员采取恰当措施操纵车辆,可有效地减少交通事故的发生。通过对基于车路耦合的汽车山区行驶安全度模型的分析,确定了可用来预测车辆在山区道路行驶过程中安全程度的参数,同时提出山区道路车辆行驶安全预警系统设计方案。该系统可以根据测试车辆的某些运行状态参数,结合车辆前方道路参数计算车辆当前的安全度量化值及其变化趋势,预测车辆安全事故发生的可能性大小。     

重型车辆与路面耦合作用的仿真分析研究

针对车-路系统以及车-路耦合作用的特点,运用ADAMS动力学仿真软件,建立了某重型车的多自由度仿真模型,并利用ADAMS对模型进行了仿真计算,分析了车辆以不同载重量、不同速度行驶于不同等级路面时,车辆对路面的动载荷作用。结果表明：车-路耦合产生的动载作用受路面工况的影响较大,随着路面等级的降低,车辆对路面的动载荷有着显著的增大;在车辆正常行驶速度范围内,车辆对路面的动载荷也随着车速的增加而增大;而在相同条件下。满载车辆较空载车辆对路面的动载荷要大很多,即满载对路面的破坏作用更为显著。     

双车道公路平曲线段行车轨迹偏移实验研究

双车道公路弯道处行车轨迹是车辆自由行驶时的重要特征,通过对行车轨迹及运行速度综合效应的分析,得出双车道公路自由行驶的车辆在弯道上行驶时行车轨迹偏移规律,并建立了自由行驶状态下道路线形与行车轨迹和速度之间的相关模型.据此可对弯道处行驶时的驾驶行为及行车安全进行分析,并对道路弯道处线形和断面进行改善.     

风环境下大跨度斜拉桥上的车辆驾驶舒适性评价

建立了风环境下行驶于大跨度桥梁上的车辆驾驶舒适性评价体系.在综合考虑汽车-桥梁系统空间耦合关系的基础上,提出了能够考虑桥梁的静风响应、抖振响应、汽车-桥梁耦合振动、系统的时变特性以及结构几何非线性和气动荷载非线性影响的风-汽车-桥梁系统空间耦合分析模型,该模型可以预测风环境下桥梁上通行车辆的行驶安全性及驾驶舒适性;建立了车辆驾驶员位置处驾驶舒适性评价方法,并采用ISO 2631-1-1997标准对不同路面粗糙度下行驶于杭州湾跨海大桥的车辆驾驶舒适性进行了评价.评价结果表明:路况越差,车辆的驾驶舒适性越差,且所计算工况下车辆的竖向和侧向驾驶舒适性均满足ISO 2631-1-1997标准.     

山区高速公路组合线形路段车道偏移行为

为在道路设计阶段确定平纵组合与相邻路段线形对车道偏离的影响,并为减少因道路线形因素引发的侧碰、追尾甚至车辆驶出路外事故提供改善依据,基于真实的山区高速公路道路设计参数及周边地形,搭建驾驶模拟场景,利用驾驶模拟试验获取小客车车道偏离数据,并对应获取车辆当前所在路段及上、下游路段的线形参数。以车辆车道内行驶为参照,沿道路行进方向,将车道偏离行为分为左偏驶离车道与右偏驶离车道。因车道偏离受驾驶人影响,采用双层Logit模型,分别判定道路线形及驾驶人层的影响。研究结果表明：相比直线路段,曲线更易引发车道偏离行为,驾驶人易偏向于曲线内侧行驶;上游300 m路段曲率差越大、平均车速越大,则车道偏离的概率增大;相对于缓坡（-2%≤坡度S≤2%）,行驶于上坡（S>2%）或下坡（S<2%）路段时,车辆车道偏离概率减小;车辆行驶于外侧车道的左偏驶离车道概率大于行驶于内侧车道;驾驶人因素对左偏驶离车道的影响比例为8.8%,对右偏驶离车道的影响比例为25.6%。研究结论可从组合线形角度帮助工程师设计更安全的山区高速公路。