公路平曲线半径可靠性设计理论与方法

将车辆运行速度、路面摩擦因数作为随机变量,分别构建了基于质点模型与考虑车辆侧倾作用的侧滑失效功能函数,分析了曲线路段行车安全可靠性。计算了《公路工程技术标准》(JTGB01—2003)中规定的各极限最小半径下发生车辆侧滑的概率,并通过改变路面摩擦因数和车辆运行速度,对比研究了2种不同功能函数下的行车失效概率,提出了公路平曲线半径的可靠性设计流程。研究结果表明:考虑车辆侧倾作用计算的侧滑概率明显高于由质点模型计算出的侧滑概率;在同样道路环境下,卡车发生侧滑的概率会大于轿车;公路平曲线设计将车辆简化为质点,忽略侧倾作用以及车型间差异会导致对卡车行驶安全不利。     

高速公路转弯匝道雨天小客车行车安全性及限速研究

为提升高速公路转弯匝道雨天行车安全,提出一种基于路段线形、行车速度、降雨影响的小客车行车安全性量化方法.面向人-车-路协同,基于CarSim建立行车仿真模型,以最大侧向偏移量、峰值反应时间、过渡反应时间为安全评价指标,采用单因素实验法分析雨天场景下圆曲线半径、超高、纵向坡度以及车辆目标速度对转弯匝道行车安全性的影响.结果表明:匝道行车安全性与圆曲线半径正相关,与目标速度、纵向坡度绝对值负相关;车辆速度较小时,过大超高将导致侧向偏移量增加,危害行车安全;坡度、圆曲线半径、超高、车辆目标速度对行车安全性的敏感度分别为0.67,0.92,0.99,0.99.最后,运用MATLAB多元回归,建立了转弯匝道小客车雨天行车安全度量化模型,获得了最大侧向偏移量与行驶速度的量化关系,并提出安全及限速建议.     

基于行驶稳定性的大风天气下桥梁行车安全研究

随着我国基础设施建设的快速发展,越来越多跨越江河湖海以及悬崖峭壁的桥梁被修建出来。驾驶员在这些地区的桥梁行车时,很容易受到外部风环境的影响发生交通安全事故。尤其是在侧风环境作用下,车辆发生事故的概率更大。近年来,随着工程建设的实践、交通事故的追因、相关研究的发展,工程技术和科研人员逐渐认识到桥梁行车过程中外部风环境对于行车安全的重要影响。以德州至上饶国家高速公路合肥至枞阳段的桥梁行车安全为例,首先从静力学角度对侧风环境下的行驶车辆不发生侧滑、侧翻以及虽然发生侧滑但侧滑距离在安全范围内的安全风速进行了分析,然后结合项目路段的实际情况给出了侧风区安全行车的具体措施,以期为其他高速公路项目的桥梁行车安全评价提供借鉴。     

基于MPC 的大型车辆防侧翻控制方法

大型车辆由于其具有重心位置较高、质量较大且轮距相对较窄等特点,比其他车辆更易发生侧翻事故.本文通过建立大型车辆三自由度动力学模型,采用LTR侧翻评价指标,对侧翻状态进行预测.进而基于模型预测控制（Model Prodictive Control,MPC）方法建立车辆防侧翻控制系统的状态空间方程,并以侧偏角和横摆角速度作为状态变量,通过差速制动方式对车辆施加横摆力矩以保持行车稳定性.通过Trucksim 与MATLAB/ Simulink 联合仿真实验,对该控制算法在典型工况下进行验证.结果表明,防侧翻控制系统能有效抑制车辆发生侧翻,保障行车安全,且侧翻控制的实时性和有效性满足要求.     

汽车急转向安全车速的研究

汽车急转向时受离心力作用易发生侧滑、侧翻事故。通过对急转向行驶工况的汽车受力分析,建立汽车以不同转向速度、转弯半径,确定不同附着系数路面上发生侧滑、侧翻的阈值条件,分析不发生侧滑和侧翻所允许的最高转向速度,可为汽车急转向行驶工况的安全性研究和主动控制研究奠定理论基础。     

汽车急转向安全车速的研究

汽车急转向时受离心力作用易发生侧滑、侧翻事故.通过对急转向行驶工况的汽车受力分析,建立汽车以不同转向速度、转弯半径,确定不同附着系数路面上发生侧滑、侧翻的阈值条件,分析不发生侧滑和侧翻所允许的最高转向速度,可为汽车急转向行驶工况的安全性研究和主动控制研究奠定理论基础.     

基于行驶稳定性的山区公路弯道最小半径优化

做好山区公路弯道最小半径指标设计是提升山区公路安全性的重要举措.通过对车辆弯道行驶动力学分析,以事故临界状态为限制建立安全模型,讨论了在不同设计车速下,弯道圆曲线最小半径与超高、横向附着系数等参数的关系,通过Carsim仿真软件验证了安全模型的正确性.理论分析及仿真结果表明,弯道设计应重点考虑避免车辆发生横向侧滑失稳,弯道最小半径与超高、横向附着系数值成反比,与车速呈正比,并与车型参数无关,进而提出山区公路弯道最小半径指标优化建议.在实际设计应用中,还应根据预测弯道最大运行车速值和横向附着系数值对最小半径指标进行校核.     

基于AdaBoost算法的重型车辆侧翻预警研究

为有效解决复杂行驶工况下无法准确预测重型车辆侧翻的难题,设计了基于机器学习方法的自适应提升(AdaBoost)算法,实现了复杂行驶工况下重型车辆非绊倒型侧翻判据的实时准确计算.首先建立了基于重型车辆仿真模型与侧翻预警模型;其次,利用AdaBoost学习算法理论,设计了基于单层决策方法构建多个弱分类器的架构并对其进行了模拟训练与加权求和;最后,结合商业软件TruckSim?动力学软件,对比分析了双移线(DLC)与鱼钩(Fishhook)工况下重型车辆侧翻预警失效的侧翻效果.仿真结果表明:所设计的基于AdaBoost算法侧翻预警判据可在复杂行驶工况下有效预测重型车辆侧翻,且对应的测试集正确率比Logistic回归算法预测精度改善24.9％,且模型评估预测 ROC(receiver operation characteristic)曲线面积为0.958.     

基于纵向力控制的客车侧向稳定性研究

为提高客车在极限工况下的侧向稳定性,建立了某客车的8-DOF整车动力学模型,采用Dugoff轮胎模型。以横向载荷转移率作为触发条件,设计了基于纵向力控制的综合控制器。当横向载荷转移率小于侧翻因子时,控制器计算出驱动力矩,对后轮进行差动驱动,以控制车辆侧滑;当横向载荷转移率大于侧翻因子时,计算出制动力矩,对前轮进行差动制动,控制车辆侧翻。通过对角阶跃试验和鱼钩试验进行仿真,结果表明:综合控制系统在车辆行驶过程中不仅具有良好的抗侧翻能力,而且提高了车辆的道路跟随能力。     

基于运行速度的喇叭形立交匝道超高设计研究

通过分析喇叭形立交匝道行车过程特点,提出了将汽车行驶过程与匝道线形指标相结合的运行速度分段预测方法,并在运行速度预测的基础上确定匝道超高,最后结合实例具体阐述了其应用过程,对传统的基于设计速度确定匝道超高的方法进行了改进。     

基于车路协同的高速公路弯道危险预警系统设计

针对车辆在高速公路弯道处容易发生侧滑和侧翻等交通事故的情况,以道路本身为研究点,提出了一套基于车路协同的弯道安全度预警系统;详细阐述了预警系统组成模块、各模块功能以及数据参数选择和工作流程。     

拥堵条件下的快速路出口匝道交叉口与下游交叉口协同控制方法研究

在快速路系统中,出入口匝道是联接快速路与地面道路的纽带,同时也是最易发生拥堵的瓶颈路段。针对快速路出口匝道车辆拥堵问题,建立拥堵条件下的快速路出口匝道交叉口与下游交叉口协同控制模型,由两个子模型组成,分别是目标交叉口通行能力最大优化模型和下游交叉口车辆疏散最大优化模型。前者旨在提高出口匝道的通行能力,后者旨在保障目标交叉口方向来车到达下游交叉口后尽快疏散,案例分析结果表明:在快速路出口匝道拥堵疏解路径中,该模型求得的交叉口信号配时方案比采用Webster配时模型求得的单点信号配时方案在通过车辆数、车均延误以及平均排队长度方面分别优化了18%、22.3%和71.6%,大大加快了出口匝道拥堵疏解效率。     

互通式立体交叉设计若干问题探讨

随着我国交通事业的蓬勃发展,作为高速公路及城市快速路车辆出入门户的互通式立体交叉大量修建.它是高等级道路与干道解决交叉口拥挤,减少交通事故,行车便捷的重要措施.从平面设计、纵面线形设计、匝道超高及变速车道等几个方面剖析了互通设计中的若干问题,为互通式立体交叉设计提出参考.     

典型川藏高速公路路线动力学分析与运行速度评价

高速公路已成为当前国内的重要出行方式选择,车辆行车的安全性与舒适性也越来越受到社会的广泛关注.利用车辆动力学分析软件,选取雅康高速公路第C3—C14合同段进行建模分析.该模型主要模拟在3种不同天气环境状态下的路面摩擦系数,并进行比较,给出车辆在不同路面环境下的建议行驶速度,以此验证该路线的设计合理性.仿真结果表明:在干燥及雨天路面环境下,车辆的建议行驶速度为100 km/h以内,该速度能使车辆的横向加速度保持在1.83 m/s2以下;在冰雪路面环境下,当车速超过85 km/h时,车辆容易发生侧滑,行车速度建议在80 km/h以内.     

互通式立体交叉设计若干问题探讨

随着我国交通事业的蓬勃发展,作为高速公路及城市快速路车辆出入门户的互通式立体交叉大量修建。它是高等级道路与干道解决交叉口拥挤,减少交通事故,行车便捷的重要措施。从平面设计、纵面线形设计、匝道超高及变速车道等几个方面剖析了互通设计中的若干问题,为互通式立体交叉设计提出参考。     

解决古城互通立交车流交织的方案比选

为解决拟建古城枢纽立交匝道造成原有古城互通立交匝道与主线交织段长度较小对行车安全的影响,提出了车辆分流的三个具体方案。通过各方面的比选最终达到对古城互通立交的现状影响最小,并消除潜在安全隐患的理想设计效果。     

铁道车辆LZ50车轴钢的概率机械性能

完成了铁道车辆LZ50车轴钢的概率机械性能试验研究，拓宽了确定有限疲劳可靠性数据良好假设分布的统一方法，比较了6种常用分布(即三参数Weibull、两参数Weibull、正态、对数正态、极大值和极小值分布)对试验数据的描述效果，综合分析了他们的拟合优度、失效机理的一致性和尾部预测的安全性。从预测的安全性角度，选择了极小值分布为最佳统计模型，提出了给定可靠度和置信度下基于极小值分布的机械性能参数估计方法，并有效地估计了材料的概率机械性能参数。     

山区弯道景观对行车安全影响的仿真

为研究山区弯道景观对行车安全的影响,构建了仿真流程,研究了车辆横向滑移事故判断方法、驾驶员前方视野范围内障碍物或车辆产生方法、驾驶员视距计算及仿真车辆安全状态判断方法;用VB语言编写仿真程序,仿真分析了不同车速、弯道半径、景观位置对车辆运行安全性的影响.研究结果表明;设计车速为60 km/h且景观至路边距离相同时,大半径弯道较小半径弯道的危险概率减少约58%;曲率半径相同时,较高设计车速的道路景观对行车影响较小,中半径弯道设计车速为80 km/h较60 km/h的危险概率减少约33%.     

B型喇叭式立交环圈出口匝道运行速度过渡段长度研究

为确定车辆在B型喇叭式立交环圈出口匝道满足安全行驶需求的运行速度过渡段最小长度,分别建立了满足超高过渡需求、车辆变速行驶需求、横向加速度变化率适中等要求下的运行速度过渡段长度计算模型。采用UMRR开普勒链式雷达测速仪,实测不同主线设计速度下环圈出口分流鼻运行速度,结合SPSS软件分析,得到分流鼻运行速度。基于运行速度过渡段长度计算模型和典型参数的分析论证,得到满足不同需求的运行速度过渡段最小长度。结果表明:车辆变速行驶需求是B型喇叭式立交环圈出口匝道运行速度过渡段长度的主要控制因素;并基于满足车辆安全行驶需求,提出了运行速度过渡段长度最小建议值及纵坡修正系数。     

基于车车通信的快速路入口匝道车速控制研究

为研究车车通信技术条件下车辆通过合流影响区时的运行情况,缓解快速路交通压力,提出车车通信环境下入口匝道车辆速度控制模型。首先,分析合流影响区车辆汇合存在的问题;然后,结合合流影响区车辆行驶速度需求,确定入口匝道车辆在加速车道上可汇合位置;接着,根据入口匝道车辆和主路最外侧车道车辆分别到达合流影响区汇合点的时间,建立入口匝道车辆汇入的车速控制模型;最后,对传统环境下和车车通信环境下车辆驶过合流影响区进行仿真。结果表明,在给定的仿真时间段,车车通信环境下,主路和匝道交通量分别为1 000veh/h和400veh/h时,合流影响区的交通量提高了19.5%,入口匝道车辆的平均行驶时间节约了26.9%、平均行驶速度提高了19.7%;主路交通量为1 800veh/h、匝道交通量为800veh/h时,传统环境下合流区车辆出现排队现象,车车通信环境下无排队现象。