基于ADAMS/Car的雨天汽车行车安全分析

以多刚体动力学仿真软件ADAMS/Car为依托,建立车辆动力学模型、道路模型、车路耦合模型.通过改变ADAMS/Car中道路文件的路面摩擦系数,分别研究了车辆在干燥路面、潮湿路面及雨天路面的行驶状况.通过单移线和斜坡脉冲转向这2种常见工况进行仿真分析,得到了不同的车辆侧向位移曲线和车轮所受的侧向反力曲线,分析雨天对汽车行车安全的影响.单移线仿真试验结果表明:雨天路面摩擦因数为0.4,车速为60 km/h时,车辆变车道容易失去控制发生意外;车速为55km/h,转向盘转角达到70°时,车辆也将失去控制;斜坡阶跃仿真试验结果表明:车速为40 km/h,车辆将会失去控制.      

SMA路面结冰规律与预警阈值研究

道路结冰威胁行车安全,引发交通事故,造成重大损失。路面结冰对于道路交通安全的影响主要体现在路面摩擦因数的降低上,为准确预测结冰时机,目前主要以摆式仪法测量路面摩擦因数。采用室内试验模拟我国南方地区冬季SMA路面结冰过程,分析路面结冰规律,建立了结冰路面摆值与温度、降水量以及干燥路面摆值之间的回归模型;确定了用于判断路面是否出现结冰现象的相对摩擦因数阈值。结果显示:路面薄冰的摩擦因数约为0.635-0.645;存在一临界温度,当试验温度高于临界温度时,路面摩擦因数随时间呈缓慢上升最后达到稳定;当试验温度低于临界温度时,路面摩擦因数随时间呈缓慢下降最后达到稳定。并且降水量越小,两级变化规律越显著。     

基于人-车-路虚拟试验的冰雪道路平曲线路段行车安全分析

为了提高积雪冰冻地区公路行车安全,提出了基于人-车-路虚拟试验的冰雪道路平曲线段行车安全分析方法。首先选取影响行车安全的冰雪路面摩擦系数、曲线半径、曲线超高值3个最重要参数作为安全影响因素,选定松软雪路面、压实雪板路面、结冰路面3种危险路况,采用纬地三维道路软件和多体动力学软件ADAMS/Car,分别建立了超高值为3%、4%、5%、6%和曲线半径为200、400、600、800、1 000m的不同组合的三维路面,改变3D路面的摩擦系数,并考虑不同等级路面粗糙度和车道数的影响,建立了不同曲线要素、超高值的冰雪路面仿真模型;仿真模型以小汽车和载重货车为基准模型,然后与道路模型和驾驶员模型构成人-车-路虚拟试验模型;进行了不同车速在仿真道路上的安全性试验。基于此提出了小汽车和载重货车在松软雪路面、压实雪板路面、结冰路面3种路况下,不同曲线半径和超高值对应的安全行驶速度,为合理确定冰雪道路平曲线段的限速值提供了依据。     

侧风作用下山区高速公路行车稳定性仿真分析

为研究山区高速公路在侧风作用下的行车安全问题,基于CarSim仿真软件构建特定道路模型和侧风模型,选取车辆滑移角和侧向加速度作为行车风险评价指标,将圆曲线半径、路面摩擦系数、行驶速度分别作为单一变量,系统地模拟了侧风作用下山区高速公路行车稳定性.结果表明,降低车速、增大路面摩擦系数和圆曲线半径,可以有效地减小车辆的滑移角和侧向加速度.以7级侧风为仿真条件进行定量分析可知:80 km/h设计速度对应的圆曲线半径极限值应为280 m;路面摩擦系数为0.4和0.18时,分别限速70 km/h和60 km/h可维持车辆稳定性;105 km/h是车辆危险驾驶的临界车速,如进一步考虑舒适性,则应适当减速.      

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。     

基于元胞自动机的破损路面车辆换道仿真

针对路面破损条件下,驾驶员为获得更高行驶效益而进行车道变换的现象,以元胞自动机Na Sch模型为基础,引入慢启动规则和换道规则,建立路面破损条件下双车道车辆微观换道模型。以换道需求、车道选择、间隙检测和换道执行4个过程确立仿真流程,对不同路面破损条件下的驾驶员特性、交通流特性和车辆换道特性进行仿真分析。从车辆运行角度对路面破损等级进行划分,依据效用理论计算车辆在不同车道上的行驶效益,建立车辆车道选择模型,并定义换道系数,分析单块路面破损对车辆换道行为的影响。基于驾驶员的行为差异,在仿真过程中将驾驶员分为冒险型、机敏型、谨慎型和迟缓型4类,通过设置仿真参数,对不同类型驾驶员在路面破损条件下的行为特性进行分析。结果表明:换道系数随路面破损等级的增加而不断增大,破损等级越高,车辆在破损路段行驶的效益越低,进一步增大驾驶员进行车道变换的概率,能够很好地模拟路面破损对车辆换道行为产生的影响。冒险型驾驶员在中密度区的换道率最高,随着路面破损程度的增加,车辆换道率和行驶速度方差随之增大,说明破损路面会降低车辆行驶效益,加剧换道行为的产生,同时增加车辆行驶速度的波动性,对交通流正常运行产生一定干扰,不利于行车安全。     

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。     

高速公路隧道(群)风险特征点的临界安全车速及其应用研究

考虑高速公路隧道(群)各风险特征点的行车风险变化规律,对隧道(群)进行空间区段的划分,提出6个典型风险特征点;根据行车制动风险模型,分析隧道路段风险影响要素,如车辆初始速度、驾驶员反应时间、路面摩擦因数及道路纵坡坡度,给出了不同长度类型隧道(群)、不同时间、不同路面型式及灾害性天气下4个风险影响要素的取值;通过分析和对比理论计算结果,得到了隧道(群)各风险特征点在自由行驶状态和跟驰状况下的临界安全车速变化规律,进而得出各点的临界安全车速。结果表明:提出的隧道(群)风险特征点处的临界安全车速,能够为隧道运营安全管理提供理论依据。     

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.      

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.      

高速公路弯道行车轨迹仿真与影响因素分析

针对山区高速公路弯道事故高发的特点,对山区高速公路的弯道行车轨迹进行了仿真研究。首先考虑山区高速公路汽车行驶状态的非线性特性,建立基于非线性的5自由度汽车动力学模型的驾驶员-汽车-道路闭环操纵系统模型,然后应用模型对山区高速公路弯道的行车轨迹进行了模拟仿真,通过对不同道路条件下行车轨迹的对比分析,得到其对高速公路曲线段行车轨迹的影响规律：随着圆曲线曲率的增加,缓和曲线长度的减少,曲线超高的增大,行车轨迹侧向偏移越大。仿真结果对高速公路曲线段道路交通安全管理提供了理论支持。     

行驶于矿山软土路面的自卸车的减振系统协同优化

大吨位矿用自卸车的行驶工况非常恶劣,严重影响车辆的行驶平顺性和操纵稳定性;同时,矿区路面为沙壤土路面,其变形对矿用自卸车的振动也有显著影响。针对此问题,本文中将同时考虑垂向、纵向和侧向相互作用的轮胎-地面接触模型与整车多体动力学模型集成,实现了在变形地面条件下的车辆地面耦合系统的建模,进行ADAMS/Simulink联合仿真,并通过实车道路试验验证了模型的准确性。结果表明,采用计及路面变形的动力学模型,仿真精度提高了7%以上。在此基础上,通过建立2阶响应面近似模型,利用多岛遗传算法对自卸车油气悬架和横向稳定杆参数进行协同优化,保证了在不破坏整车操纵稳定性的前提下,有效改善了车辆的行驶平顺性。     

湿滑路面车辆防滑预警

湿滑路面是一种常见的行车环境,由于这种行车环境的特殊性,导致交通事故的发生率大为提高。针对湿滑路面轮胎临界滑水车速的研究,是一种帮助驾驶员降低发生交通事故的有效行径。影响湿滑路面临界滑水车速的条件有水膜厚度、行驶车速、轮胎状况等。为了更好保证驾驶员的生命和财产安全,通过对车辆进行防滑预警研究可以更为高效明了的为驾驶员安全驾驶提供保障。     

基于ADAMS/Simulink联合仿真的电动汽车四轮轮毂电机驱动控制

使用ADAMS/View软件根据车辆动力学建立了国内某款电动汽车的整车动力学模型,使用MATLAB/Simulink搭建了直流无刷电机(BLDCM)的转速和电流双闭环控制模型。通过ADAMS与MATLAB/Simulink的联合仿真,实现BLDCM驱动电机与建立的整车动力学模型的连接,模拟4WD轮毂电机驱动,并设计了4个轮毂电机的转矩分配与补偿控制系统,通过联合仿真分析验证了该控制系统的有效性。模拟低摩擦路面上行驶的仿真结果显示,与单电机前驱相比,改进为4WD轮毂电机驱动的该款电动汽车在低摩擦路面上的动力性与稳定性有显著提高。     

空气悬架车辆ADAMS与MATLAB联合仿真研究

利用虚拟样机技术建立了基于ADAMS/Car模块的空气悬架车辆多体模型,并在MATLAB中设计了主动悬架PID控制器.通过ADAMS的路面编辑器建立了脉冲输入和随机输入两种路面模型,进行了ADAMS与MATLAB联合仿真研究.仿真结果表明,由车辆虚拟样机模型和PID控制策略组成的空气悬架系统有效改善了车辆平顺性.     

基于制动转向协同控制的智能车紧急避障研究

为使车辆在紧急情况下能够快速稳定地完成换道避障,本文中将车辆纵向控制和侧向控制结合在一起,综合考虑车辆在紧急制动转向避障的过程中由于路面附着条件的限制可能会造成车辆失稳问题,在上层进行避障规划过程中加入基于哈密顿能量函数的理想纵向力和侧向力分配,并搭建稳态预测动态校正驾驶员模型跟踪规划的期望路径。然后利用Matlab/Simulink搭建3自由度车辆动力学模型,并基于Carsim和Labview的硬件在环试验对理想纵向力和侧向力的分配进行验证,仿真结果表明,所计算的纵、侧向力分配规律能够在车辆紧急制动转向避障时,在较短的时间和纵向距离条件下行驶到相邻车道。最后通过实车试验进一步验证了所提出方法的有效性。     

雨季行车的安全驾驶技术

近年来,我国南方及长江、淮河中下游地区多个省份一直遭遇暴雨袭击,部分地区的灾情已经非常严重。降雨以及由此造成的路面积水,都会给行车安全甚至车辆本身带来隐患。它既是对驾驶员的考验更是对车辆的考验。因此当雨季来临时,如何在雨天安全行车成为驾驶员关心的话题。     

基于MATLAB/Simulink的工程车辆座椅悬架仿真分析

座椅悬架对驾驶员乘坐舒适性具有重要影响。文章采用了滤波白噪声作为路面激励,综合路面仿真结果和车辆实际使用工况确定了仿真路面输入模型,对商用车进行了适当简化,通过Matlab/Simulink仿真,验证了安有座椅的"车辆—座椅—人体"三自由度模型与未安装座椅的"车辆—人体"模型相比具有较好的乘坐舒适性。     

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.      

基于人-车-路虚拟试验的道路线形安全性评价

为了避免由于线形设计不良造成日后事故多发路段的产生,提出了基于人-车-路虚拟试验的道路线形设计安全性评价方法。首先基于对公路线形导致交通事故的分析,选取并构造了轨道跟踪误差、转向任务间隔、方向盘峰值转速、侧向加速度、垂直荷载和路段通行极限车速为道路线形安全性评价指标;采用EICAD和多体动力学软件ADAMS/Car实现了道路设计方案的三维建模,然后与车辆模型、驾驶员模型构成仿真环境完成了对安徽至浙江某高速公路线形设计方案的安全性评价;多数评价指标显示该设计路线安全性较好,但路段通行极限车速显示该路段前段(里程0~2.47 km)行车速度分布较分散,容易诱发超速行驶,为潜在的事故多发路段。