基于车辆动力学模型的山区道路行车风险分析

为了研究山区道路车辆的行驶安全,在构建车辆动力学模型的基础上,解算车辆的行驶状态,分析纵坡坡度、横向超高以及行车速度等单一因素下的车辆动力学响应;以最大横摆角速度与稳态横摆角速度为指标,分析组合因素对车辆行驶稳定性的影响。结果表明:当车速保持不变时,横摆角速度随超高的增加而减小,随纵坡坡度的增加而增大;对于相同的道路几何线形,车速越高,横摆角速度越大,行车风险越高。     

基于期望车速的跟驰模型研究

期望车速是驾驶员驾车过程中依据道路条件、车流状况、所驾驶车辆性能等因素,经综合考虑后存在于自身心目中并认为可以实现的一种＂目标车速＂,它对行驶车辆的实际行车速度高低产生影响。为了反映车辆运行过程中不同驾驶员运行车速选择的差异,本文提出了基于期望车速的跟驰模型。该模型能够解释不同驾驶员在相同道路条件下选择不同行车速度的原因。在建立模型的基础之上,作者讨论了保持交通流稳定性的充分和必要条件。最后,文中给出了应用实例。结果表明：当驾驶员的期望车速接近均衡车速时,交通流是稳定的;反之,当驾驶员期望车速与均衡车速差异较大时,交通流的稳定性可能下降。     

水泥混凝土路面破损状况对重载车辆动荷载的影响分析

由于刚性路面减振效应低,随着车辆载重逐渐增加,水泥混凝凝土路面破损情况逐渐加重。因此,现以福田欧马双轴车为研究目标,通过ADAMS软件建立整车动力学模型,以不同错台高度、不同行驶车速、不同车身重量3个参数变量研究重载车辆在不同路面环境下,车辆动荷载变化情况。研究表明:错台路面对车辆动荷载影响显著,在相同错台高度下前轮的动荷载比后轮大,其前轮动荷载最大为静荷载的2.35倍;在同一错台高度下,随着车速的提高车辆动荷载增大;当路面错台十分严重时,路面不平度成为影响车辆动荷载大小的主要因素,车速成为次要因素;而当路面错台较小时,车速对车辆动荷载的变化起决定作用;载重对车辆动荷载有明显影响。载重越大,车辆动荷载越大,但车辆动荷载系数越小。     

山区高速公路连续长陡上坡路段线形组合设计

针对山区高速公路缓和坡段设置不合理问题,选取六轴铰接列车作为设计车型,以20 km/h的速度折减量作为界定条件,对连续长陡上坡路段的期望坡长进行界定;以8个连续长陡上坡路段为研究对象,选择车速偏差作为安全指标,借助Trucksim仿真软件分别建立"陡缓陡"纵坡和单一坡度纵坡组合2种纵断面线形模型,仿真得到2种线形组合方案对不同比功率货车爬坡性能的影响。研究表明:设置缓和坡段对设计车辆平均速度的提升作用较小,但可在路程前段起到缓速作用,当坡度小于等于3%时,缓坡的速度恢复作用较小,当坡度大于3%时,缓和坡段可在路程中后段起到恢复速度的作用。因此,坡度较大时采用"陡缓陡"设计方案更有利于行车安全。     

半挂汽车列车轮胎动载荷研究

为研究重型载货汽车轮胎动载荷对路面使用寿命的影响,采用谐波叠加法及有理函数功率谱密度重构了双轮辙激励的空间域随机路面模型,并建立了半挂汽车列车多体动力学模型;仿真分析了双轮辙随机路面激励下,各轴左、右两侧轮胎的法向力、最大动载系数及车辆对路面的损伤系数随车速的变化规律。仿真结果表明:在双轮辙随机路面激励下,轮胎最大动载系数随车速的提高呈增大的趋势,但左、右两侧轮胎最大动载系数的数值大小及变化规律均不相同;道路友好性随车速的提高而下降,且路面不平度越大,道路友好性的变化趋势越明显。该研究为今后分析车轮动载作用下的路面响应提供了参考依据。     

适应6轴铰接列车动力性的高速公路最大纵坡坡度和坡长

针对当今中国高速公路货运主导车型6轴铰接列车以满载状态在相同纵坡条件下行驶时, 其性能差于《公路工程技术标准》 (JTG B01—2014) 中纵坡设计代表车型的问题, 采用典型平路试验和实际道路试验相结合的方法, 获得了该主导车型的发动机使用外特性曲线, 分析了试验车发动机转矩、功率与发动机转速的关系; 依据汽车行驶受力方程, 建立了该主导车型在各个挡位下的坡度与车速的关系曲线, 确定了不同纵坡坡度时, 发动机全负荷状态下车辆稳定行驶的最大平衡速度, 获得了该主导车型的加速性能曲线和减速性能曲线, 提出了符合中国当前货运车型变化的高速公路上坡方向纵坡坡度、坡长等主要控制指标。研究结果表明: 相比于《公路工程技术标准》 (JTG B01—2014), 在相同纵坡条件下, 由于主导车型比功率的降低, 其平衡速度较标准中纵坡设计代表车型对应的平衡速度降低了20%~30%, 且适应其动力性的最大纵坡坡度比标准中规定的纵坡坡度小50%, 因此, 中国当前主导货运车辆动力性能不适应高速公路纵坡条件; 根据6轴铰接列车在不同纵坡上的加减速特性, 满足6轴铰接列车爬坡需求的最大纵坡坡长随坡度的增大而降低, 且降低幅度逐渐增大, 最大降幅达到60%。      

基于车辆能耗状态的济南市道路行驶工况构建

为指导车辆设计及优化整车动力系统性能,对道路坡度、瞬时比功率、车速等反映车辆能耗的关键因素进行分析,在建立运动学片段特征值的基础上,运用主成分分析方法及快速聚类分析方法分析了运动学片段特征值,构建了候选工况,综合运用相关系数、相对误差及关键参数概率分布选出了代表性行驶工况,该代表性工况即为构建的济南市道路行驶工况.研究结果表明,以车速信息为基础的特征值与总体样本的相对误差平均值为2.82%,反映道路坡度和能耗状态的特征值与总体样本误差平均值为3.40%,表明构建的工况特征值能够表征车辆实际道路行驶状态.      

运行车速预测新方法及其应用

为了在道路设计阶段预测车速,保证公路几何线形的协调性,建立了考虑侧向容许加速度、纵向加速度、制动减速度、制动热衰退和环境速度与线形参数关系的模型,计算了期望速度;建立了公路-驾驶者-车辆-环境仿真系统,对在三维路面上的行驶车辆进行仿真,得到并分析了试验道路的运行速度曲线.结果表明:(1)为有效控制速度波动,应取相近的曲线半径和直线长度,且直线不宜过长;(2)出弯道加速长度大于进弯道减速长度,且二者都大于回旋线长度;(3)山区路线由多个急弯构成时,速度曲线频繁波动的部分原因是车辆自身旋转动能和平动动能的相互转化;(4)运行速度协调性方法不适用于四级公路的线形评价;(5)偏角越小,轨迹对弯道的切角作用越大,弯道车速越高.     

车速变化对车辆操纵稳定性的影响(英文)

为了降低车速变化对车辆操纵稳定性的影响,建立了考虑车速变化的动态车辆转向运动模型,分析了描述模型的微分方程组所有系数都是随车速变化而时变的特性,通过变参数动态仿真,定量研究了车速变化对车辆操纵稳定性的影响.研究结果表明:减速时正的纵向车辆惯性力使后轴负荷向前轴转移,导致前轴侧偏刚度变大,后轴侧偏刚度变小,进而使车辆的横摆角速度增益增大,即车辆操纵稳定性变差;初始车速越高,减速度越大,车辆横摆角速度增益增大越快;加速时负的纵向车辆惯性力使前轴负荷向后轴转移,导致前轴侧偏刚度变小,后轴侧偏刚度变大,进而使车辆的横摆角速度增益减小.可见,减小车辆减速度、降低车身质心高度及增大轴距是弱化减速导致车辆操纵稳定性急剧变差的有效方法.     

基于UM的重载列车纵向冲动仿真分析

本文以两万吨的重载列车为研究对象,通过UM建立两万吨重载组合列车的三维模型及列车的运行线路模型;然后在UM simulation中对重载列车进行条件约束,仿真分析得到两种不同编组的两万吨列车的纵向车钩力,与大秦线的两万吨重载列车的试验值基本相近;最后基于UM软件对两万吨重载列车在不同编组、不同长大坡道、不同制动波速的状况下分析,分析结果表明:"1+2+1"编组方式更适合于两万吨重载列车,且列车在下坡度运行时,下坡度越小,纵向冲动就越小;列车在上坡度运行时,上坡度越大,拉钩力越大,纵向冲动随之增大,列车上坡的坡度最大值为8%;另外,列车的制动波速越大,列车的纵向冲动就越小.     

考虑ASD和LCR的高速公路多车道交通流元胞自动机模型

采用多车道元胞自动机模型,分析了考虑平均速度差(Average Speed Difference,ASD)和车道变换规则(Lane Changing Rules,LCR)的高速公路基本路段交通流特性。通过计算机仿真模拟,分别给出了不同车速离散度和车道变换规则条件下的微观交通流量、速度和密度的关系。研究结果表明:车速离散状况越明显,交通流整体速度下降越严重,极限状态下车速离散度使交通流整体速度下降了163%;选用鲁莽型换道规则可使高速公路基本路段的交通流密度下降18%,平均速度提升29%;提出的改进元胞自动机模型通过仿真模拟交通流,可对改善道路的通行能力、提高道路资源的利用效率提出参考依据。     

道路交通事故车速分析的探讨

速度是诱发道路交通事故的重要因素,为保证道路行车安全,车速控制非常必要。通过对行车速度与道路安全的关系进行探讨,分析了速度对事故的影响机理,重点强调了车速分布的离散性对事故的影响,并建立了车速模型,对车辆运行中如何控制车速提出了建议。     

轨道交通列车不同运行速度下噪声特性对比研究

为了研究轨道交通列车不同运行速度状态下的噪声水平,利用同济大学轨道交通综合试验线对轨道交通列车运行时辐射噪声进行测试与分析,得出各监测点在不同运行速度下的噪声强度和频谱特性。结果表明：在车速小于47 km＆#183;h-1范围内,随着列车速度的增加,各监测点噪声值不断增大,基本呈线性增长;在4种不同车速工况下,距离噪声源越近,高度越高,噪声值越大;相反,距离噪声源越远,高度越低,噪声值越小。在不同运行速度下,各测点的主峰频率都在800 Hz左右,而噪声能量的主要分布范围随车速的提高而有规律地变化,随着行驶速度的提高,噪声能量的主要分布范围逐渐向800 Hz主峰频率趋近。研究结果可为轨道交通噪声措施的制定及噪声预测提供数据基础与科学依据。     

停车场对连接路段车辆速度的影响研究

为了研究停车场出入口处车辆驶入驶出对连接路段车辆速度的影响,对停车场规模、驶入驶出率、出入口道路长度等影响因素进行分析,引入时间障碍率参数,利用时间障碍率来反映停车对路段车辆的影响,将停车影响作为路段车辆的交通阻抗,在BPR路阻函数模型的基础上建立主路车流受停车影响的车辆速度模型。运用VISSIM仿真软件进行停车场出入口处仿真,与车速模型计算结果进行对比分析。结果表明,车速模型计算结果与仿真结果相差较小,车速模型具有一定的准确性。     

基于GIS技术的小间距互通交织区交通特性研究

利用Arc GIS技术对城市快速路和高速公路小间距互通上的出租车GPS数据进行分析,研究了小间距互通交织区纵向速度分布特性及分、合流区对主线交通流影响的范围。提出了划分单元路段连续分析的思想,并以各单元路段的平均速度及单元路段内各样本速度的标准差为约束条件来界定小间距互通的影响范围;在西安市东三环快速路、绕城高速上选择符合条件的小间距互通,进行出租车GPS数据分析。研究表明:小间距互通匝道出、入口范围内,交通流速度受交通量影响,交通量越大,交通流速度越小;分、合流区速度相对主线速度的下降幅度基本稳定,与交通量大小没有太大关系;分流区受分流车辆的影响程度要比合流区受合流车辆的影响程度大,影响程度体现在车速下降幅度、对主线车流的影响范围。     

基于NGSIM轨迹数据的车辆行驶速度特性分析

行驶速度是驾驶人状态、车辆性能、道路环境及外部环境等因素共同作用的结果,也是上述复杂因素的外在表现,因此,对行驶速度进行微观特性分析具有重要意义。以NGSIM轨迹数据为研究对象,研究汽车在不同车道、位置、车头间距情况下的速度特性变化,并利用多项式曲线对不同情况下的速度曲线进行拟合。结果表明:随着车头间距的增大,平均车速增加趋势变缓;车头间距较小时,最内侧车道的车辆行驶速度最低,平均车速随车头间距的增加而增加;出入口对主路上车辆的行驶速度有一定影响;多项式曲线对自由流状态下的车辆行驶速度有较好的拟合效果。     

信号交叉口智能网联车车队速度引导策略研究

为降低交叉口车辆油耗,提高交叉口通行效率,以智能网联车车队作为引导对象,提出固定引导时长的车队车速引导策略.考虑车队初始速度和车队内车辆数的随机性,采用蒙特卡洛仿真获取单车平均油耗和平均行程时间.通过构建路段综合出行费用,对固定引导距离和固定引导时长两种策略进行了比较.研究结果表明:固定引导距离策略中,引导距离为350 m时综合出行费用最低;固定引导时间策略中,引导时间为6 s时综合出行费用最低;两种最优方案相比,后者油耗比前者低16.3％,后者行程时间比前者低7.2％,路段综合出行费用后者比前者低了10.2％;固定引导时长的车队车速引导策略可有效减少交叉口的车辆延误和燃油消耗.     

道路行车速度限制问题的讨论

为了使道路行车速度对行车安全及节约能源等方面的综合影响达到最优,分别探讨了最高车速限制与最低车速限制的问题。首先,采用数学建模与回归分析的方法分别构建时间费用函数与油耗费用函数,以时间费用与油耗费用之和最小为目标函数,以事故死亡率及舒适度为约束条件,提出了最高车速限制方法。在分析了道路行车速度影响因素的基础上,采用回归分析方法,分车型建立道路线形指标、交通流参数与运行车速的关系模型,给出了在不同平曲线半径、纵坡及坡长、交通量、交通组成及路面状况条件下的最高车速限制基准值的修正系数。其次,提出车速离散度的概念与计算方法以及不同坡度下的经济车速,然后采用回归分析方法建立了车速离散度与事故率关系模型,提出基于车速离散度约束与经济车速的最低车速限制方法。最后,对实施车速限制的保障技术进行了探讨。     

环形交叉口交织区车流运行特性的研究

由于环形交叉口入口车辆直行和左转的绕行而避免了流线冲突,交织区存在着大量的分流、合流行为,车流运行特性复杂. 通过对环形交叉口交织区的摄像调查,测算并分析在该区域的合流与分流运行行为的速度分布、换道位置分布,合流车与环道上前后车的车头时距分布,以及可插间隙的利用等规律,研究发现环形交叉口交织区运行行为具有以下特性：外环道车速比内环道的车速大,合流车的车速最低;分流行为发生于合流行为之后;当可插间隙增大时,合流车速有增大的趋势;对于较小的可插间隙,通常后车时距大于前车时距;多车道环形交叉口的当量车流的临界间隙小于单车道环形交叉口临界间隙.     

港湾式爬坡车道路权分配研究

针对近些年爬坡车道出现的＂大车道小车用＂的现象,利用VISSIM仿真模型对不同货车比例情形下爬坡车道路段的路权方案进行试验,模拟过程中记录延误、前后车辆速度差、车速等数据,提出不同方案的适用范围。分析结果表明：在特定交通流条件下,爬坡车道路权的分配与货车比例有关,其中方案分界点货车比例为40%。