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。     

汽车加速过程动力学仿真模拟研究

对不同附着路面上汽车加速过程的模拟是驱动防滑控制模拟研究的基础。在建立两轮驱动汽车和四轮驱动汽车发动机模型、传动系模型、轮胎模型和车辆模型的基础上，采用MATLAB SIMULINK编制了适于加速过程模拟的动力学仿真模拟程序，并针对样车进行了各种附着路面的车辆加速过程的模拟。     

Road curvature estimation for vehicle lane departure detection using a robust Takagi–Sugeno fuzzy observer

In this paper, a lane departure detection method is studied and evaluated via a professional vehicle dynamics software. Based on a robust fuzzy observer designed with unmeasurable premise variables with unknown inputs, the road curvature is estimated and compared with the vehicle trajectory curvature. The difference between the two curvatures is used by the proposed algorithm as the first driving risk indicator. To reduce false alarms and take into account the driver corrections, a second driving risk indicator is considered, which is based on the steering dynamics, and it gives the time to the lane keeping. The used nonlinear model deduced from the vehicle lateral dynamics and a vision system is represented by an uncertain Takagi–Sugeno fuzzy model. Taking into account the unmeasured variables, an unknown input fuzzy observer is then proposed. Synthesis conditions of the proposed fuzzy observer are formulated in terms of linear matrix inequalities using Lyapunov method. The proposed approach is evaluated under different driving scenarios using a software simulator. Simulation results show good efficiency of the proposed method.     

电驱动系统可靠性目标载荷快速构建方法研究

目标载荷是有效开展车辆可靠性评估与寿命预测的基础。车辆行驶过程中,由于驾驶行为、路面起伏、载重状态等因素的不断变化,不同用户电驱动系统载荷差异巨大,如何构建覆盖一定用户百分位水平的电驱动系统可靠性目标载荷,是当前产品高质量开发面临的共性问题。以用户历史运行数据为基础,结合整车动力学仿真和参数优化,提出了一种电驱动系统可靠性目标载荷快速构建方法。针对车辆行驶过程中道路坡度与整车质量参数数据难以精确获取、不同用户数据差异大的现实,通过等效坡度和等效质量的参数优化,提高电驱动系统载荷仿真精度;针对不同用户间等效坡度和等效质量差异,以95%用户损伤水平为目标,通过多目标优化得到群体用户模型参数的等效统一解;基于整车动力学仿真与实际用户载荷时域及损伤域对比,验证电驱系统可靠性目标载荷的有效性。结果表明,基于得到的统一参数仿真载荷与95百分位用户损伤误差仅为1.09%,为有效开展电驱动系统可靠性评估提供技术支持,为整车及其它系统可靠性目标载荷构建提供参考。     

山区高速公路驾驶人加减速行为建模

山区地形地质条件复杂,各类复杂的组合线形设计更为常见,例如直线与平曲线间组合或不同平曲线间组合。驾驶人在相邻组合路段行驶时会感知到线形的变化,引起驾驶行为的改变,最终车辆的纵向加速度也会随之改变。频繁的加减速行为会引起驾驶人不适,甚至形成安全隐患。目前针对相邻组合路段驾驶行为的研究中,关于加速度的研究主要基于路段特殊点进行计算。随着驾驶模拟技术的发展,高仿真驾驶模拟器为高速公路的设计评估提供了更好的数据及试验条件支撑。在高仿真驾驶模拟器中,基于湖南省永吉高速公路道路设计参数及周边地形环境参数,构建山区高速公路的三维虚拟模型,以山区高速公路中的相邻组合路段为研究对象,获取山区高速公路组合线形路段的车辆纵向加速度数据,提取加减速事件后,基于驾驶人的加减速行为,采用混合Logit模型,分别判定道路线形层和驾驶人层的影响,研究组合线形对驾驶人纵向加减速选择的具体影响变量以及变量的影响范围。研究结果表明：下游路段最大曲率、上游路段圆曲线段比例、下游路段变坡点数量、下游路段曲线数量、上游路段平均曲率和当前位置曲率等对驾驶人加减速行为有显著影响;通过对比混合Logit模型和多元Logit模型,指出驾驶人层面对模型结果的影响显著。研究结果提供了一种山区高速公路连续纵向加减速行为的建模方案,并可为研究驾驶人在复杂线形条件下的纵向加速度选择行为提供基础。     

Directional performance issues in evaluation and design of articulated heavy vehicles

This review of the dynamics of heavy road-vehicle systems emphasizes directional performance. The review presents information on the following topics: why are articulated vehicles used; units, hitches, and combination vehicles; multiple axle suspensions and steering systems; important performance issues; models and simulation tools; and controlling directional performance. The concluding section summarizes the material presented and provides ideas regarding the application of vehicle system dynamics concepts in developing controllers for road trains.     

集成化仿真系统在气制动TCS控制器开发中的应用

利用Simulink/xPC实时仿真软硬件环境,设计了集成化TCS仿真软硬件系统。建立了包括整车、动力传动系、制动器、轮胎、路面的动力学模型,应用离线仿真、快速原型仿真和ECU在环仿真等方法开发了气制动TCS控制器控制逻辑。经实车试验表明,系统能有效控制驱动轮的打滑趋势,提高汽车加速性能,改善发动机的工作条件。     

针对主辅路的Vissim仿真模型参数标定方法

微观交通仿真模型的参数标定是保证仿真模型有效性的基础和前提。针对车辆在主路和辅路运行特征的差异,提出了1种针对主辅路的微观交通仿真模型参数标定方法。该方法以进口道的车均延误的偏差作为评价指标,以遗传算法作为求解工具,分别实现了微观交通仿真软件Vissim中主路和辅路驾驶行为参数的标定。同时,结合工程实例将该方法应用于北京市朝阳路与高碑店北路交叉口、南苑路与久敬庄路交叉口仿真模型的参数标定中。结果显示,采用该方法标定后的主路和辅路延误与实测延误的平均偏差分别为2.1s和2.5s ;采用主路和辅路统一标定的方法,主路和辅路延误与实测延误的平均偏差分别为7.1s和7.5s。结果表明,仿真模型参数能够有效地提高参数标定的仿真试验效率与仿真精度,验证了该方法将主路和辅路仿真模型参数分开标定的有效性。     

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。     

车辆系统垂向与横向耦合的侧倾状态估计

为有效解决复杂行驶工况下车辆耦合侧倾运动状态无法精确获取,进而对车辆系统操纵稳定性与乘坐舒适性兼顾优化无法提供准确输入的难题,本文中设计了基于车辆垂向与横向耦合动力学的双非线性状态观测器算法,以实现复杂行驶工况下车辆耦合侧倾运动状态的实时准确估计。首先,建立了路面激励模型与整车系统垂向与横向耦合动力学模型;接着,利用无迹卡尔曼滤波方法(UKF)与非线性模糊观测(T-S)理论,设计了非线性状态观测算法,以在不同路面激励工况下对车辆系统簧载质量与侧倾状态进行联合估计;最后,运用CarSim■动力学软件,对比分析了在标准A级与C级路面上进行J-turn试验工况下,采用联合状态观测器(UKF&T-S)实时估计车辆侧倾角与侧倾率的观测精度。结果表明,本文所设计的UKF&T-S观测器可有效估计车辆侧倾状态,且与CarSim■仿真数据相比识别状态标准偏差不超过10%。     

eTS fuzzy driver model for simultaneous longitudinal and lateral vehicle control

In this paper, evolving Takagi-Sugeno (eTS) fuzzy driver model is proposed for simultaneous lateral and longitudinal control of a vehicle in a test track closed to traffic. The developed eTS fuzzy driver model can capture human operator’s driving expertise for generating desired steering angle, throttle angle and brake pedal command values by processing only information which can be supplied by the vehicle’s on-board control systems in real time. Apart from other fuzzy rule based (FRB) models requiring human expert knowledge or off-line clustering, the developed eTS driver model can adapt itself automatically, even ‘from scratch’, by an on-line learning process using eTS algorithm while human driver is supervising the vehicle. Proposed eTS fuzzy driver model’s on-line human driver identification capability and autonomous vehicle driving performance were evaluated on real road profiles created by digitizing two different intercity express ways of Turkey in IPG© CarMaker® software. The training and validation simulation results demonstrated that eTS fuzzy driver model can be used in product development phase to speed up different tests via realistic simulations. Furthermore eTS fuzzy driver model has an application potential in the field of autonomous driving.     

基于Vissim的驾驶模拟系统交通流仿真

在道路交通驾驶模拟系统开发平台的基础上,加载动态车流,以实现交通流的真实性,利用Vissim的交通流仿真功能,通过编程语言VC对驾驶模拟系统与Vissim的接口进行了研究,实现了道路交通驾驶模拟系统的交通流仿真,并通过实例验证了这一方法的有效性和实用性.     

Differential-Braking-Based Rollover Prevention for Sport Utility Vehicles with Human-in-the-loop Evaluations

An anti-rollover control algorithm based on the Time-To-Rollover (TTR) metric is proposed in this paper. A simple model with steering and direct yaw moment control inputs was constructed to calculate the TTR in real-time. The TruckSim dynamic simulation software was used to verify the control performance, as well as to simulate the system dynamics in the UM-Oakland driving simulator. Both the simple and complex (TruckSim) models were tuned to match the behavior of a 1997 Jeep Cherokee vehicle with lateral acceleration up to 0.6 g. The performance of the proposed control system was compared with other threshold-based rollover-prevention control algorithms. Finally, a human-in-the-loop experiment was conducted to study the performance of the proposed algorithm under more realistic driving conditions.     

路段动态特征中的交通组成因素研究

基于对交通流建模过程中将车型单一考虑为标准小汽车,忽略了现实交通量中车型的不同构成,本文通过对不同车型的动力特性进行标定,将其特性反映在跟车模型与车道变换模型中,并且利用交通仿真技术,分析了交通量构成对路段行程时间、车速、延误等动态特性指标的影响。     

基于安全车速的北京冬奥会山地道路冰雪路面通行能力研究

复杂山地线形和道路冰雪路面结合条件下的安全车速设置及通行能力保障是交通管理面临的新挑战。针对北京冬奥会延庆赛区复杂山地道路冰雪路面场景,建立了安全车速与道路线形设计及路面附着系数之间的关系,以安全车速为依据得到了不同路面条件下山地道路的通行能力。依据道路平曲线、竖曲线和横断面数据建立了山地道路三维空间模型;分析了车辆在山地道路平纵组合路段的受力情况,构建了车辆安全行驶速度与圆曲线半径、道路超高、纵坡坡度和路面附着系数的关系模型,并分析了基于安全车速模型的道路通行能力。为了验证模型,选取2种常见的冰雪路面状况和2种常用的车辆类型,获得不同条件下山地道路冰雪路面的安全车速。采用VISSIM软件设计了20种仿真场景,结合道路实测数据验证了安全车速模型的对山地道路冰雪路面车辆安全行驶的提升作用。实测与结果表明：相比全程单一限速模型,所建立的安全车速模型在冰膜路面的行程时间缩短了约38%（小汽车）和32%（大客车）,雪板路面的行程时间缩短了约26%（小汽车）和24%（大客车）。山地道路交通流量存在1个自由流到饱和流的相变过程,冰膜路面小汽车下行最大交通量为241辆/h（单向行驶）和231辆/h（双向行驶）,大客车下行最大交通量为227辆/h（单向行驶）和222辆/h（双向行驶）;雪板路面小汽车下行最大交通量为319辆/h（单向行驶）和249辆/h（双向行驶）,大客车下行最大交通量为301辆/h（单向行驶）和236辆/h（双向行驶）。     

电动汽车多自由度整车建模与仿真分析

多自由整车动力学模型是开发电动汽车虚拟样机的核心技术.为研究不同自由度整车动力学模型的适用工况,文章根据经典的汽车动力学思想,利用Matlab/Simulink分别建立了整车动力学模型DOF_2、DOF_7和DOF_10,并进行了单移线工况的仿真实验.实验结果表明,2自由度和7自由度整车模型可适用于模拟低速转弯的行驶工...     

Differential-Braking-Based Rollover Prevention for Sport Utility Vehicles with Human-in-the-loop Evaluations

An anti-rollover control algorithm based on the Time-To-Rollover (TTR) metric is proposed in this paper. A simple model with steering and direct yaw moment control inputs was constructed to calculate the TTR in real-time. The TruckSim dynamic simulation software was used to verify the control performance, as well as to simulate the system dynamics in the UM-Oakland driving simulator. Both the simple and complex (TruckSim) models were tuned to match the behavior of a 1997 Jeep Cherokee vehicle with lateral acceleration up to 0.6 g. The performance of the proposed control system was compared with other threshold-based rollover-prevention control algorithms. Finally, a human-in-the-loop experiment was conducted to study the performance of the proposed algorithm under more realistic driving conditions.     

快速路车路协同场景交通流运行效率仿真评价

为研究车路协同系统在不同车间信息交互水平下对快速路交通流的影响,采集并提取北京市四方桥快速路段早高峰交通流轨迹,同时分析车路协同场景下快速路车辆运行特征,实现对常规驾驶场景和信息交互场景的车辆行驶模型标定.选取期望速度行驶车辆占比、横向车距收缩比、纵向车距收缩比、通行能力拓展比对车辆运行效率进行评价,提出车辆横向偏移距...     

AMESim仿真软件在汽车机电技术中的应用

AMESim是一款专业的液压系统仿真软件,可进行液压系统、机电系统、伺服控制、热计算等多方面的仿真。文章介绍了AMESim软件基本仿真环境,及其在汽车机电、汽车发动机、自动驾驶等方面的应用。并对某型号的汽车发动机齿轮组进行了仿真模型的建立,通过转速输入控制,得到了齿轮组末端转速响应情况,可对发动机齿轮动力学进行预演仿真分析。将AMESim应用于汽车机电系统设计中,为其设计及优化提供仿真环境和设计参考。