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。     

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.      

半挂汽车列车转弯制动试验方法研究

转弯制动性能对半挂汽车列车的制动安全有重大影响,针对我国目前半挂汽车列车转弯制动试验标准缺失,传统的单车试验设备不适用于半挂汽车列车等问题,本文中从试验系统搭建、系统安装方式和试验方法与评价等方面对半挂汽车列车转弯制动试验进行了探索性研究。结果表明:半挂汽车列车转弯制动过程中侧向加速度、制动减速度、横摆角速度和牵引车的俯仰角随车速的升高而增加。建议半挂汽车列车转弯制动试验中车速不超过30km/h,转弯半径不小于25m。     

重型半挂车ADAMS建模及极限工况仿真

在ADAMS/car下建立重型半挂车模型,并选取双移线这一典型工况.在不同附着系数路面上对极限工况下重型半挂车在不同车速时的侧翻,折叠和挂车摆振问题进行了稳定机理分析.结果表明,重型半挂车辆在附着系数较高的良好路面上容易发牛侧倾失稳,而在附着系数较低的湿滑路面上则更容易发生横摆和折叠失稳.提出了相应的改进措施.     

半挂汽车列车转弯制动稳定性模糊控制

针对半挂汽车列车转弯制动时易发生折叠等危险工况的现象,采用Trucksim和Simulink联合仿真的方法,建立了半挂汽车列车转弯制动的动力学模型,并利用实车道路试验数据验证了模型的准确性.设计了半挂汽车列车转弯制动稳定性的控制器和模糊控制策略,并选择高、中、低三种附着系数路面对模糊控制策略和传统逻辑门限控制策略的效果进行了对比分析.结果表明:半挂汽车列车在三种附着系数路面上转弯制动时,模糊控制比逻辑门限控制在车辆制动稳定性能上有所改善,可有效地缩短制动距离和预防折叠现象的发生.     

基于Trucksim的客车侧翻临界车速优化设计

客车由于质心高、车身长等特点,高速通过弯道时容易发生侧翻失稳。文章以弯道半径、路面附着系数为主要因素,研究其对客车侧翻的影响进行侧翻临界车速优化计算。首先选用某型客车为研究对象,运用Trucksim软件建立了整车动力学模型,设计不同弯道半径、不同附着系数交互组合的仿真路面进行实验,根据横向载荷转移率进行侧翻临界分析得到各路面环境下的侧翻临界车速,然后再通过Matlab进行函数拟合建立了侧翻临界车速与附着系数、弯道半径的数学模型。设计检验弯道,对比计算可得该数学模型仅存有0.98%的计算误差降低传统模型误差,提高了计算精度。提出客车侧翻临界车速优化计算方案。简要分析其对客车侧翻的影响。     

半挂汽车列车横向稳定性试验与仿真分析

随着JT/T 1178.2-2019《营运货车安全技术条件第2部分:牵引车辆和挂车》的发布与实施,汽车列车必须进行单车道变换、蛇形、稳态回转以及抗侧翻稳定性等试验。其中单车道变换试验主要测量牵引车与挂车的侧向加速度,对车辆抵抗横向翻车与横向侧滑的能力进行评判,是汽车横向稳定性的重要指标之一。从车辆动力学的角度分析了影响汽车列车横向稳定性的主要因素,并通过TruckSim整车仿真软件,依据JT/T 1178.2-2019和GB/T 25979-2010标准对半挂汽车列车的横向稳定性进行了仿真与评价。最后利用先进的测试设备进行了半挂汽车列车的单变道试验,同时提出了在试验和评价方面的注意事项。     

基于侧向附着系数的车辆侧滑车速鉴定与研究

车辆侧滑的根本原因是高速行驶的车辆在转弯或是制动时所产生的侧向力大于车轮的侧向附着力而引发侧滑,车辆侧滑引发的道路交通事故是一类常见的事故形态。侧滑会使弯道上行驶的汽车冲出道路向外倾翻、直线道路上行驶的汽车闯入对向车道与其他车辆发生碰撞,更严重的会使重心较高的车辆发生侧翻。由于侧滑事故的特殊性以及勘察人员专业知识的有限性等原因,许多侧滑事故在最初的鉴定工作中可能会被当做普通的道路交通事故案件来进行处理。待鉴定人员发现过失再重新进行测量时,很可能会因印痕消失等原因,从而失去了正确计算肇事车辆速度的关键信息,给事故的鉴定工作带来诸多不便。文章依托于某道路交通事故司法鉴定中心参与的多起车辆侧滑事故鉴定工作,总结了轮胎侧滑印迹曲率半径侧滑车辆车速计算法和侧向附着系数侧滑车速计算法这两种计算侧滑车辆速度的方法。并且以实际车辆侧滑事故为例,利用侧向附着系数侧滑车速计算法加以分析计算得出最终鉴定结论与实际情况相符。因此,分析侧滑事故形成原因,找出避免事故发生的方法,提出准确的侧滑事故处理与鉴定方法,不仅为广大事故鉴定人员提供了工作上便利,而且为侧滑事故的预防起到了积极作用,也为安全出行提供了重要的保障。     

基于车辆侧向稳定性分析的弯道行驶安全评价

为提高车辆在弯道路段的行驶安全性,在分析弯道路段事故形态的基础上,提出弯道行驶安全性评价指标.同时,从车辆侧向稳定性分析角度,建立道路圆曲线半径与弯道路段行驶安全性的定量关系.通过TruckSim与Simulink的联合仿真实验,利用3种典型的弯道行驶工况,对现行规范中规定的标准弯道的行驶安全性进行评价.结果表明:道路圆曲线半径与车辆侧向稳定性呈正相关,车速与其呈负相关.在给定实验工况下,车速为120 km/h,圆曲线半径为500 m时,侧向加速度超过0.4g,横向载荷转移率达到0.7,车辆极易发生侧滑/侧翻;而当车速为40 km/h,圆曲线半径低于60m时,车辆动态响应的幅度虽有所增加,但车辆并不会发生侧滑与侧翻现象.      

低附着路面电动助力转向系统助力控制研究

对传统的电动助力转向系统,当车辆在低附着系数路面上转向时,转向阻力矩会大幅降低,容易导致车辆侧滑甚至侧翻,因此助力控制必须考虑附着系数的影响。本文中在建立了整车动力学模型和Dugoff轮胎模型的基础上,利用横摆角速度和轮速实时估算出当前的附着系数,并据此设计了电流补偿助力模糊控制器。在MATLAB/Simulink环境下构建了系统的仿真模型并进行仿真。结果表明,在低附着系数路面上,该控制策略可在保证转向轻便性的前提下提高驾驶员的转向力矩,且附着系数越小或车速越高,转向力矩增加的程度越大,有效地防止了车辆转向过度,提高了路感。     

基于安全仿真模型的小半径环圈匝道超高设置研究

为加深对互通立交小半径匝道的行车安全性和匝道超高之间关系的认知,综合天气,道路线形等因素,利用行车动力学仿真软件建立小半径环形匝道仿真模型,选取车辆的临界附着系数和横向荷载转移率为侧滑和侧翻风险指标,通过改变超高e值,分别分析了不同天气条件下大货车在小半径匝道段行车的侧滑和侧翻风险。研究结果表明:《公路立体交叉设计细则》中规定的匝道圆曲线半径最大值为8%,当因工程特殊性采用最大值时,在晴天路面干燥或雨天路面湿滑等条件下,大货车侧滑,侧翻危险性均较低,但横向力系数较大,驾驶员及乘客有车辆行驶不稳定,有倾覆的危险感的心理活动;当在路面积雪的车辆行驶条件下,e=7%和e=8%对应的路段侧滑风险较大,但当超高值增大至9%时,小客车侧滑风险显著降低。     

半挂汽车列车的牵引动力学计算

在对整车静止和加速行驶时的受力分别进行分析的基础上，提出了半挂汽车列车最大牵引力和合理拖载的理论计算公式。指出合理拖载即确定汽车列车的最大总质量时必须考虑到汽车列车在最大坡道上能用头档或二档起步，能经常用直接档行驶，运行时符合路面附着条件等因素。同时讨论了汽车列车的轴载质量转移系数。     

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。     

高速公路大型车弯道行驶安全性及限速研究

为了提高大型车在高速公路弯道行驶的安全性,分析了大型车在弯道路段发生交通事故的统计特性,确定了大型车在弯道行驶横向稳定性的研究范畴为侧滑和侧翻,并给出了刚性车辆、带悬架车辆的准静态侧翻极限车速以及瞬态侧翻极限车速的计算方法。最后从实际调查、视距模型和VISSIM仿真三个方面研究了大型车在弯道行驶的安全车速,对其结果进行对比分析,得出了大型车在不同弯道半径条件下的限速建议值。研究结果表明:当弯道半径R分别为1 000m、650m、500m、400m、300m、200m时,建议限速值分别为75km/h、65km/h、60km/h、55km/h、45km/h、35km/h,为提高大型车的弯道安全性提供了理论依据。     

冰雪路面驾车四要点

冰雪路面上的驾驶,由于路面附着系数最小,所以这种路面最滑,给汽车的行驶造成困难,危险率增高,处理不好甚至会发生如轮胎打滑、侧滑、制动后停不住车等危险事故.那么,冰雪路面应该如何驾驶车辆呢?首先,由于制动距离会随着车速的提高而加大,所以控制车速和加大前后车距是冰雪路面行驶的关键.其次,还要注意以下4点:     

基于侧向稳定性的圆曲线路段设计指标研究

车辆在附着系数较小的圆曲线路段转向时，轮胎会处于非线性区内工作，此时基于线性理论的侧向稳定性分析方法会产生较大误差。建立6自由度非线性车辆系统模型，分析其处于非线性域与线性域下不同的特性状态，得到不同车速、路面附着系数下使车辆系统处于临界状态的圆曲线路段半径、超高设计指标。对线性域与非线性域内的车辆系统分别采用基于线性理论的根轨迹法与基于非线性理论的相平面法分析侧向稳定性，得到综合考虑2种状态下车辆临界失稳状态的圆曲线路段指标。结果表明，车速为60 km/h，路面附着系数为0.24，超高小于6% 时，车辆发生侧向失稳时轮胎处于非线性域，此时使用相平面法分析得到侧向失稳临界指标；车速为60 km/h，路面附着系数为大于0.4，超高处于4%到10%之间时，车辆发生侧向失稳时轮胎处于线性域，此时使用根轨迹法分析得到侧向失稳临界指标。      

冰雪路面安全行车须“九防”

冬季在冰雪路面上行车时，路面附着系数非常低，容易发生制动跑偏、甩尾、侧滑、侧翻、制动距离延长等现象，对行车安全极为不利。因此，驾驶员在冰雪路面行车时须做到“九防”。     

冰雪路面行车须九防

冬季在冰雪路面上行车时，路面附着系数非常低，容易发生制动跑偏、甩尾、侧滑、侧翻、制动距离加长，对行车安全极为不利。因此，驾驶入朋友在冰雪路面行车时须做到“九防”。     

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.     

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.