山岭重丘地区的沥青混凝土路面设计研究

山岭重丘地区因地形复杂，公路选线设计时为保证几何尺寸达到合理标准，经常遇到最小坡长．最小半径、复曲线、断背曲线、反向曲线．回头曲线、卵形曲线等极限要素，车辆在转弯行驶过程中．根据车辆动态情况，按照三维力学原理进行典型受力分析，经常产生转弯时的横向离心力、下坡时紧急制动力、爬坡时强大的摩擦力等．     

高速铁道车辆稳态曲线通过研究

高速铁道车辆通过曲线时,轮机作用力、抢重减载率、脱轨系数均较低 速车辆同类值高,同时轮轨磨耗加剧。本文村稳态曲线通过的研究,从 理论上给出了高速铁道车辆所能通过的最小曲线的半径、所需超高等, 同时给出了付车辆曲线通过性能有影响的几个参数,以确定最佳的悬挂 参数和结构参数。      

双车道公路平曲线段径向加速度相关实验研究

车辆的径向加速度是车辆在弯道上行驶时驾驶行为的重要表征,通过对加速度的分析,可对驾驶员加速和刹车的行为进行定量描述.通过对双车道公路平曲线处的车辆运行车速现场进行行车实验,获得车辆转弯时的径向加速度,利用Matlab软件建立了车辆加速度与平曲线线形之间的数学模型.实验结果表明,平曲线处车辆行驶时的加、减速行为：车辆从直线进入到曲线时逐渐以较大的减速度减速至该圆曲线半径所对应的运行车速;当汽车离开曲线时,会适当加速至期望车速,然后做匀速行驶.     

门架式转向架迫导向机构曲线通过动力学性能

为了预测安装了迫导向机构的100%ULF(tra low floor)低地板车辆的曲线通过性能,分析了门架式转向架的迫导向机构组成及其导向原理,推导了其导向参数的理论公式,建立了动力学模型,并通过计算机仿真详细分析了迫导向机构对车辆曲线通过性能的影响,对比分析了加装前后车辆的4个曲线通过性能指标.研究结果表明:加装迫导向机构后车辆的一、二位轮组轮轨横向力变化较小,脱轨系数也无明显变化,轮组冲角可以减少0.5左右,约减少60%,外轮磨耗指数减少量均超过了10 kN();在对加装迫导向机构后的车辆在不同曲线半径下的通过性能进行预测,当曲线半径大于100 m时,曲线通过性能较好,当曲线半径小于10 m时,转向架的各项曲线通过性能指标响应变得较为敏感,总体车辆在迫导向机构的作用下具有较好的小半径曲线通过性能.      

铁道车辆系统曲线通过稳态解的延续计算

为了了解车辆从直线进入曲线时的力学行为，研究了车辆系统曲线通过稳态解(平衡点)．采用延续计算的DERPAR算法，使稳态解的计算从直线经缓和曲线到圆曲线能够一次连续完成，提高了计算效率．所求得的稳态解不含瞬态成分，能更明显地揭示系统参数对车辆的某些力学行为的本质影响，为车辆系统设计参数的选取提供理论依据．     

高速公路凹形竖曲线路段防眩设施高度计算及应用

为有效解决防眩设施统一高度在凹形竖曲线路段存在的交通安全隐患,从最不利车道与车型组合角度出发,根据发出眩光车辆、防眩设施位置、受眩光影响车辆3点是否在凹曲线内,建立了一般意义下的凹曲线防眩设施高度计算模型,并推导出防眩高度计算表达式。研究结果表明,凹形竖曲线路段及其前后一段距离内防眩高度比平直路段高,应按修正值进行高度设计。     

缓和曲线长度对车辆行驶轨迹的影响

为揭示自由流交通状态下,缓和曲线长度对车辆行驶轨迹的影响规律,在预瞄最优曲率模型的基础上,引入S-K(弧长-曲率)平面线形模型,提出了面向公路路线安全评价的驾驶员方向控制模型.仿真结果表明:车辆进入曲线段时,行驶轨迹存在朝曲线内侧偏移的运动趋势;出曲线段时,车辆行驶轨迹趋于朝曲线外侧偏移.缓和曲线长度对车辆行驶轨迹的影响显著,缓和曲线越长,车辆行驶轨迹侧向偏差越小,反之则越大.对于二级公路对称基本型平曲线设计,缓和曲线长度建议采用0.4~0.6倍圆曲线半径为宜.     

公路设计中圆曲线超高值的计算方法分析

车辆以一定的车速在圆曲线上行驶,车辆所产生的离心力由路面的横向力系数及超高来共同抵消,不同半径圆曲线对应不同的超高数值和横向力系数,横向力系数与圆曲线半径的倒数成非对称竖曲线关系.     

磁流变耦合轮对车辆的超高速曲线通过性能

为了探讨磁流变耦合轮对车辆的动力学性能和超高速运行的可行性,基于磁流变双粘度本构关系,建立了具有抗蛇行运动减振器的磁流变耦合轮对整车曲线通过模型．研究表明：当磁流变屈服应力较小时,车辆具有较高的临界速度,但车轮和钢轨在曲线上易出现两点接触;在确定的车辆悬挂参数、合适的磁流变屈服应力和抗蛇行运动阻尼的条件下,抗蛇行减振器磁流变耦合轮对车辆具有较好的超高速曲线通过性能．     

混合交通下高速公路防眩板高度的研究

为了研究混合交通下高速公路平曲线路段防眩板高度对车辆防眩效果的影响,提出了平、竖曲线路段防眩板高度的计算方法,并通过研究弯道平曲线防眩板高度对驾驶员视线的影响,建立平曲线防眩板高度对道路行车视线安全影响模型,从车辆行驶平曲线的防眩板高度及防眩板位置形成的静视距与车辆行驶时驾驶员期望得到的动视距之间的关系,运用面向对象的VB编程语言实现模型仿真来分析防眩板高度对道路行车安全的影响程度。     

智能电动车弯曲道路场景中的避障路径规划

为研究智能电动车在弯曲道路场景下进行避障规划的有效性, 提出了一种将笛卡尔坐标系转换为曲线坐标系的方法, 利用5次贝塞尔曲线对弯曲道路场景中的车道线进行逼近得到参考路径, 通过对参考路径进行弧长参数化, 以弧长为横坐标, 横向偏移为纵坐标的方法建立曲线坐标系, 根据车辆和子目标点在曲线坐标系中的位置关系, 采用3次多项式实时生成候选路径, 利用序列二次规划算法对候选路径进行优化; 为验证所提算法的有效性, 以某智能电动车为平台, 利用单目相机、64线激光雷达、工控机等设备搭建试验车, 通过Apollo平台对车辆在弯曲道路场景中的避障算法进行在线仿真, 在园区实车试验中对避障算法进行了GPS位置误差和航向角累计误差分析。研究结果表明: 在曲线坐标系中进行车辆弯曲道路场景下的避障路径规划, 能有效地描述规划路径曲率半径、车辆中心位置偏移车道线距离等信息, 容易确定自身车辆的可行驶区域、前方障碍物位置信息, 从而生成最优路径; 在园区场景的避障过程中, GPS位置误差发生在初始点、转弯点以及避障点, 最大误差为0.15 m, 航向角累计误差为12°, 突然增大的弯道位置误差主要由车辆姿态瞬时改变及障碍物匹配过程引起, 但是误差都能够很好地控制在一定范围之内, 利用曲线坐标系解决弯曲道路场景中的避障路径规划是可行的。      

竖曲线设计公式的推导及讨论

首先推导了考虑行车视距的公路竖曲线设计公式,发现中国路线设计规范中的竖曲线长度建议值不能满足行车视距要求的问题,尤其是没有照明的凸曲线路段夜间行车情形。建议我国的竖曲线设计应当考虑车辆前照灯所约束的夜间视距,提高竖曲线长度建议值。     

避让行为导致车辆在平曲线驶出路面的机理

通过仿真获得了平曲线上避让过程中车辆的动力学响应．根据轮胎侧向力的变化,分析曲线内外侧车辆避让轨迹的曲率变化,车辆驶出路面事故的机理是避让时产生了过大的附加曲率,驾驶者在避让之前应适当减速,以减小附加曲率导致的附加离心力;与对向来车交会之后应平缓地驶回到原来行车线。     

曲线轨道上重载货车悬挂相对位移的仿真计算方法及应用

为准确求解曲线轨道上重载货车悬挂的相对位移,首先,建立曲线轨道数学模型,推导出曲线外轨超高、顺坡角、侧滚角和中心角随线路长度的变化公式,再根据车辆各刚体部件进出曲线的时间和所处曲线位置差异,编程计算悬挂点刚体间的超高及转角差;其次,以刚体质心为坐标原点建立本体坐标系,分别给出悬挂点在两刚体本体坐标系中的坐标表达式,通过坐标变换法将本体坐标转换到同一坐标系下,计算悬挂点瞬态相对位移;最后,结合车辆曲线动力学仿真程序计算,即可求出车辆曲线通过时各悬挂点的动态相对位移.计算结果表明：车辆悬挂相对位移是车辆参数和曲线轨道参数综合作用的结果,当单独不计线路侧滚角差、顺坡角差、中心角差时,对应悬挂相对位移的最大偏差率可达42.85%、24.03%、71.42%;利用坐标变换结合动力学仿真计算的方法可全面考虑车辆和轨道参数,求解车辆悬挂相对位移更为准确.     

桥梁柔性对中低速磁浮车辆平曲线通过的影响

为研究桥梁柔性对中低速磁浮车辆在曲线半径为70.0 m的平曲线上运行时的动态响应影响,对通过柔性桥梁和刚性轨道时的车辆动态响应开展了对比分析. 首先,建立了122个自由度的车辆空间动力学模型,模型中考虑了具有主动悬浮与被动导向特性的二维磁轨关系;其次,利用三维铁木辛柯梁参数化建模方法,建立了由柔性桥梁组成的平曲线有限元模型;最后,通过悬浮力的联系形成了车辆-曲线桥梁系统刚柔耦合动力学模型. 研究结果表明:17.0 m跨径的圆曲线桥梁的自振特性和动位移响应满足相关标准要求;与车辆通过刚性轨道相比,柔性桥梁作用下的车辆系统动态响应更为剧烈,这种差异在车辆系统的横向动态响应上体现明显,而悬浮间隙和车体垂向加速度的响应差异较小,考虑刚性轨道时将高估车辆的曲线通过能力;柔性桥梁和刚性轨道两种模型计算得到的电磁铁最大横向位移不超过6.0 mm,悬浮间隙可在额定值的 ± 4.0 mm内波动,表明在开展对比计算的工况下车辆具有良好的曲线通过性能.      

机车车辆非线性稳态曲线通过的逐步逼近法

通过对一客车车辆的稳态曲线通过计算，采用改进了的Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ法，通过逐步曲线曲率逼近法求得对于一系列曲线半径的稳态解，使机车辆非线性曲线稳态解问题获得准绝对的整体收敛性；还可一次性获得对一系列半径的稳态通过性能指标。     

桥面不平度和车辆行驶速度对曲线梁桥动力响应的影响

以三跨混凝土曲线连续梁桥为例,通过数值模拟计算,分析桥面不平度、车辆行驶速度对控制截面弯矩、扭矩及位移动态增量的影响。研究结果表明:桥面不平度对混凝土曲线连续梁桥动力响应的影响较大,随着桥面状况的恶化,各控制截面内力和变形的动态增量显著增长;车辆行驶速度对混凝土曲线连续梁桥动力响应有一定影响,随着车辆行驶速度的增加,各控制截面内力和变形的动态增量呈波状变化;在桥面不平度等级和车辆行驶速度相同的情况下,混凝土曲线连续梁桥的扭矩动态增量位移动态增量弯矩动态增量。     

山岭重丘地区沥青混凝土路面的耐久性设计研究

山岭重丘地区因地形复杂,公路选线设计时为保证几何尺寸达到合理标准,经常遇到最小坡长、最小半径、复曲线、断背曲线、反向曲线、回头曲线、卵形曲线等极限要素,车辆在转弯行驶过程中,根据车辆动态情况,按照三维力学原理进行典型受力分析,经常产生转弯时的横向离心力、下坡时紧急制动力、爬坡时强大的摩擦力等,这些都通过车轮对路面的作用,导致路面结构产生巨大拉应力,极易导致路面拥包、车辙、开裂破坏,在同样理论设计前提下,平原微丘地区破坏几率极小,山岭重丘地区比较典型,根据地形、地质及水文条件,故提出用大孔隙OGFC沥青混合料改变组成设计的原理以及实验方法解决该问题。     

按超长车辆外廓尺寸验算平曲线加宽值

车辆的外廓尺寸是公路几何设计中的重要控制因素。《公路工程技术标准》明确规定了设计车辆的种类及其外廓尺寸,作为确定道路交叉布置和道路几何形状的基本依据。而实际上因某些特殊需要,公路上经常出现外廓尺寸超出设计车辆最大尺寸范围的超长车辆,现行路线规范中平曲线加宽值不能满足其转弯要求。结合水东服务区设计实例,对超长车辆转弯时平曲线半径加宽值验算进行详细论述,具有一定的实际意义。     

山区公路回头曲线的车道偏移行为与自由行驶轨迹模型

为揭示山区公路回头曲线路段的车道偏移行为和轨迹特征,建立了自由行驶轨迹模型;在一条山区复杂线形公路上开展了实车驾驶试验,使用高精度车载设备收集自然驾驶状态下的车辆行驶轨迹、速度和偏移数据;基于轨迹相对位置曲线定义了回头曲线路段左右转车辆的自由行驶轨迹模式;以曲线转角180°为界,建立了回头曲线路段车辆相对位置拟合模型,设计了基于偏移量的自由行驶轨迹计算方法,并以其他道路的回头曲线作为算例进行模型验证。研究结果表明:回头曲线左转车辆呈现出4种轨迹模式,右转车辆呈现出3种轨迹模式;车辆轨迹在回头曲线的入弯、弯中和出弯阶段均出现了较大的偏移,偏移量大于40%,此时车身侵占对向车道,不同的轨迹模式具有不同的偏移特征;不同位置所对应的速度与偏移量的分布较离散,当速度折减小于6.5 km·h-1时,驾驶人可以通过占用对向车道来降低回头曲线行驶时的速度折损;基于横向偏移量建立的不同曲线转角下的轨迹拟合模型中,当回头曲线转角约为180°时,拟合模型的精度最大,左转拟合精度介于0.90~0.97,右转拟合精度介于0.65~0.97;当回头曲线转角大于180°时,拟合模型最大拟合精度0.97发生在右转,当回头曲线转角小于180°时,拟合模型最大拟合精度0.89发生在左转。可见,本文建立的轨迹模型具有较强的适用性,可为山区公路回头曲线的行驶轨迹预测提供手段和方法。