基于CFD的变道超车过程气动特性分析

基于计算流体力学(CFD)中的动网格技术对变道超车过程进行了瞬态模拟,研究表明,变道超车过程中,两车侧向力变化趋势为先增后减遂趋于平稳,两车侧向力的变化伴随着流场中涡的变化,涡产生、变大、运动、消失的过程消耗着流场中的能量。随着两车速度增大,侧向力均增大;两车间距增大,侧向力均减小。当不同车型变道超车时,两车的行驶稳定性和操作安全性较相同车型变道超车受到更为严重的影响。     

隔离带对侧风条件下超车过程车辆气动力的影响

利用动网格和滑移界面技术进行侧风条件下厢式货车超车过程数值模拟,以研究道路中央隔离带对车辆气动力影响规律。结果表明:无侧风时,隔离带对车辆气动力影响较小;但在侧风条件下,隔离带对车辆气动力产生了较大影响。密集和稀疏两种隔离带皆使主超车所有气动力和被超车的侧向力和升力减小,而被超车的气动阻力在稀疏隔离带作用下减小,在密集隔离带作用下增大。     

四轮轮毂电机电动汽车行驶状态估计

针对四轮轮毂电机电动汽车行驶过程中的状态估计和在数据测量过程中由于偶然因素使观测序列中存在野值的问题,本文中提出了一种基于抗野值鲁棒容积卡尔曼滤波的车辆行驶状态估计算法。首先利用四轮轮毂电机电动汽车的每个车轮的电机驱动力矩容易测得的优势计算轮胎的纵向力,采用Dugoff轮胎模型计算轮胎的侧向力,建立了汽车非线性3自由度车辆模型。接着通过对简单易测低成本传感器信号的信息融合实现电动汽车在行驶过程中的纵向速度、侧向速度和质心侧偏角的准确估计。最后应用Car Sim和Matlab/Simulink联合仿真对估计算法进行验证。结果表明,基于抗野值鲁棒容积卡尔曼滤波的估计算法比扩展卡尔曼滤波估计算法更能较准确地对车辆行驶状态进行估计,且具有较好的实时性。     

队列行驶车辆间距对气动特性的影响

为了研究车辆前后间距和车辆数目对智能交通系统中队列行驶车辆气动特性的影响,首先对单辆车进行数值模拟,并将模拟结果与风洞试验结果进行对比,然后对两辆车在5种不同间距下以及3～7辆车在固定间距下队列行驶的情况分别进行了数值模拟及分析。研究表明:单辆车数值模拟结果与风洞试验结果基本吻合。队列行驶车辆随着车辆间距的减小,各车阻力系数不断降低。在固定间距下,随着队列中车辆数目的增加,平均阻力系数可降低20%～30%,阻力最低的车大致处于车队的中心位置。     

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。     

基于改进人工势场的自动驾驶汽车弯道超车动态路径规划

动态路径规划是自动驾驶汽车避障控制的关键技术。针对自动驾驶汽车弯道超车工况，建立基于改进人工势场(Artificial Potential Field, APF)的动态路径规划方法。为使基于APF的动态路径规划方法能运用于包含弯曲道路的复杂交通环境，将已在直道环境验证过的道路APF函数通过极坐标系与笛卡尔坐标系的相互转换，建立考虑道路曲率的弯曲道路APF函数。针对根据车辆质心位置判断车辆碰撞风险方法存在的缺陷，提出考虑车辆体积的碰撞风险预判方法，建立综合考虑车辆位置、速度和体积的障碍车辆APF函数。基于弯曲道路APF和改进障碍车辆APF，建立道路环境综合APF，引导车辆实现弯道超车。为避免目标函数中子目标相互干涉，提高弯道超车安全性，提出根据本车与障碍车辆相对位置关系自适应调整权重矩阵的方法。基于Carsim/Simulink联合仿真平台，分别在静态障碍车辆和动态障碍车辆2种工况下，验证自动驾驶汽车弯道超车动态路径规划的有效性。研究结果表明：所建立的弯曲道路APF能引导车辆转弯行驶，避免冲出车道；目标函数权重自适应调整方法能根据超车过程动态调整子目标的权重，规划出符合道路交通安全法规的路径，避免车辆超车时提前折返原车道，提高了超车安全性；考虑车辆体积的障碍车辆APF提高了车辆碰撞风险的预判精度，有效避免碰撞事故发生。     

基于流固耦合的行车临界风速研究

为了研究风-车-桥耦合系统中车-桥系统的振动特性及车辆行车安全特性,得到车辆在大跨度桥梁上行驶时车辆的安全行驶临界风速,对车辆通过大跨斜拉桥时车辆的气动特性、车-桥系统的振动特性及车辆的行车安全特性进行研究。研究风荷载作用下车辆在大跨度桥上行驶时车辆的行车安全临界风速,分析车辆行驶速度、路面状况及风偏角对车辆行驶安全临界风速的影响。车-桥系统的耦合振动会导致车-桥系统周围风场的特性发生变化,风场的变化会导致下一时刻车-桥系统的受力状态发生改变。考虑车辆运动及车-桥系统的振动与车-桥周围风场的相互影响,基于双向流固耦合数值模拟,建立风-汽车-桥梁空间耦合振动数值分析模型。通过风-车-桥耦合系统三维数值分析,得到了风荷载作用下车辆在大跨度桥上行驶时不同状况下车辆的倾覆及侧滑临界风速。结果表明:基于双向流固耦合数值分析能够较精确地模拟风-车-桥耦合振动系统;风荷载作用下车辆在桥上行驶时,车辆的振动特性主要由汽车-桥梁系统决定,车-桥系统的振动特性受自然风荷载影响;侧向风荷载作用下车辆的倾覆力矩系数及侧向力系数并不一定为最大值,车辆在大跨径桥上行驶受侧向风荷载作用并不一定为行车安全分析的最不利状况。     

基于GRI的多车协同定位研究EI北大核心CSCD

为提高自动驾驶技术中的车辆定位精度,提出了一种基于GRI的多车协同定位方法。采用该方法时,一辆车依据GPS定位信息对本车位置进行估计,再通过车车通信接收周围车辆发来的根据其GPS测定的位置及其与该车相对位置而估计的该车位置。将这些位置信息进行融合,通过一定的修正,估算出该辆车更为精确的位置。最后应用MATLAB对所提出方法进行仿真,以模拟多车直行跟随和换道行驶场景。结果表明,该方法合理、可行,能有效提高车辆的定位精度,具有广阔的工程应用前景。     

基于GRI的多车协同定位研究

为提高自动驾驶技术中的车辆定位精度,提出了一种基于GRI的多车协同定位方法。采用该方法时,一辆车依据GPS定位信息对本车位置进行估计,再通过车车通信接收周围车辆发来的根据其GPS测定的位置及其与该车相对位置而估计的该车位置。将这些位置信息进行融合,通过一定的修正,估算出该辆车更为精确的位置。最后应用MATLAB对所提出方法进行仿真,以模拟多车直行跟随和换道行驶场景。结果表明,该方法合理、可行,能有效提高车辆的定位精度,具有广阔的工程应用前景。     

电子稳定程序(ESP)(三)

1．作用于车辆的力 无论车辆的运动状态如何．在行驶中车辆始终受到各种变化着的外力作用：其中有一组力作用于车辆的纵轴方向：这包括车辆驱动力、空气阻力、滚动阻力。而另一组力作用于车辆侧向：这包括横风，车辆转向时产生的离心力。     

Lateral Stability of Towed Flexible Vehicles

The highway transport of mobile homes is a matter of concern for the increasingly safety-minded driving public. The low speeds of towed vehicles necessary to maintain stability, together with the requirements for excessive lane widths due to clearance for the lateral motion, result in increased likelihood of traffic accidents, impeded traffic flow, and reduced highway capacity. A safe increase in the stable cruising speed, coupled with a decreased amplitude in the pendular motion helps alleviate all three of the aforementioned problems. Energy input at hitch point and lateral forces between the road and tires permit lateral vehicular motions, which occur above a critical speed, to increase in amplitude until possibly a limit cycle or instability is reached. One would expect that structural dynamics could have a pronounced influence on the lateral response of towed vehicles with large and relatively flexible chassis, such as mobile homes. The objective of this research is to determine the influence of chassis structural parameters on the lateral stability of towed flexible bodies during transport. The mass of the towing vehicle is assumed infinitely large, thus eliminating any dynamic interconnection between the towing and towed vehicles. The assumed modes method is used to describe the lateral deflection of the flexible towed vehicle. Results of the study of this model indicate that increase in structural rigidity of towed vehicle increases the critical towing speed whereas increase in the tire cornering coefficient reduces the safe towing speed, which is true only for this simplified model where the dynamic interaction with the towing vehicle is not included.     

车队认知能力增强的通信区块间隙优化方法

为了在单车超越车队的过程中缩短超车车辆与车队间通信范围，减少车队通信压力，锁定影响车辆入队的关键车队区块，同时通过将待进入关键区块的车队进行间隙优化调整，为驾驶人提供定制化换道入队引导服务，提出了基于驾驶人超车风格特征参数的车队内信息传输关键区块锁定算法，通过分析影响驾驶人换道入队位置范围的关键因素，将驾驶人换道入队过程分为本车道速度调整过程与入队速度调整过程，利用非参数贝叶斯算法获取驾驶人超车换道特征数据并提出基于关键区块所在车队位置序列的车辆间隙优化调整策略。研究结果表明：超车车辆加速度、与前车预计碰撞时间、与车队相对速度是影响驾驶人换道入队范围的关键因素；通过非参数贝叶斯算法将超车车辆运行数据分类获取的驾驶人换道入队驾驶操作基元，可准确提供驾驶人行为特征关键参数；通过将驾驶人换道特征分为48个子类型，可锁定驾驶人换道入队范围且车队关键区块范围随着超车车辆与车队速度差值不同在各个特征类型上呈现不同变化趋势；针对驾驶人入队特征对待进入车队关键区块的车辆间隙进行优化调整，不仅可以为驾驶人提供可接受的驾驶辅助信息，同时减少了车队间隙产生过程中车辆加速度范围，提升了车队运行的舒适性。     

基于SST湍流模型的超车时汽车外流场变化的仿真分析

基于k-w模型的SST(剪切应力输运)湍流模型综合了k-ε和k-w湍流模型在边界层内外计算的优点,能够准确及时预测分离的特性。利用SST湍流模型对轿车超越轿车的过程运用计算机仿真技术进行数值模拟,得出被超轿车在此过程中的气动阻力系数和气动侧力变化曲线图,并对这一工况进行了分析。     

Flutter and Divergence Instabilities in Systems of Railway Wheelsets with Semi-rigid Articulation

For railway vehicles having coned wheels mounted on solid axles there is, in general, a conflict between stability of lateral deviations from the motion along the track and ability to steer round curves. However, certain configurations of three-axle vehicle can satisfy the requirement of perfect curving and for certain values of the system parameters are dynamically stable. In the case where three wheelsets have semi-rigid articulation and either the distribution of conicity amongst the wheelsets or the position of the articulation joint are varied, it is shown that both flutter and divergence instabilities can occur at low speeds, in contrast to the more common dynamic instabilities of other forms of railway vehicle which are driven by the inertia forces.     

基于事故特征耦合影响的城市道路交通事故影响分析

城市道路交通事故发生后,由于事故车辆占用车道,使得车辆通行的车道数目减少,道路的通行能力降低,造成排队和交通拥堵,对交通运行产生一定的影响.以双向6车道的城市道路为例,运用Vissim仿真软件模拟交通事故下的交通运行,分析车流量、占道类型、事故持续时间以及借道超车4种因素下的交通影响.结果表明,流量越大、事故持续时间越...     

超车模型在双车道公路仿真系统中的应用研究

借鉴以往的研究成果，在分析双车道公路超车特性的基础上，将超车过程划分为超车意愿、超车条件、超车行为、超车中止强制回车4个步骤，建立了超车模型。选用超车率、超车次率和区间平均速度作为验证指标来对比仿真结果与实测数据，对比结果符合误差范围，证明了模型的有效性。应用模型进行仿真试验，通过分析得到的超车率一流量关系，发现该关系曲线与实际情况相吻合且呈现出两个阶段，前一阶段随着双车道公路流量的增加，超车率逐渐增大至最大值。后一阶段流量增加而超车率不断下降，当流量达到2900pcu／h以后，超车率几乎为零，以此作为临界点，推荐我国标准2级双车道公路的双向通行能力为2900pcu／h。     

基于侧向稳定性的圆曲线路段设计指标研究

车辆在附着系数较小的圆曲线路段转向时,轮胎会处于非线性区内工作,此时基于线性理论的侧向稳定性分析方法会产生较大误差.建立6自由度非线性车辆系统模型,分析其处于非线性域与线性域下不同的特性状态,得到不同车速、路面附着系数下使车辆系统处于临界状态的圆曲线路段半径、超高设计指标.对线性域与非线性域内的车辆系统分别采用基于线性...     

基于功能安全的分布式驱动电动汽车前轮失效补偿控制

分布式驱动电动汽车可以实现四轮转矩分配和差动转向,提升整车的动力学控制性能和经济性,但是四轮转矩独立可控的特点也对功能安全提出挑战.当前轮单侧电机出现执行器故障失效情况时,不仅会产生附加横摆力矩降低车辆安全性,差动转向功能的存在还会使车辆严重偏航.基于此,在设计分布式驱动-线控转向一体化底盘的基础上,基于功能安全提出一...     

基于MPC的独立驱动电动汽车稳定性集成控制

针对独立驱动电动汽车在高附着系数路面高速急转时易发生侧翻事故,在低附着系数路面急转易发生侧滑失稳事故,且单一控制器在不同附着系数路面适应性较差等问题,根据独立驱动电动汽车特点设计了基于分层式结构的稳定性集成控制器。建立了整车动力学模型,并进行了车辆状态参数估计;设计了稳定性集成控制器的控制策略,对车辆的侧倾、横向稳定性状态判定条件和协调策略的制定进行了研究,分别设计了侧倾稳定性控制器和横向稳定性控制器;设置了路面附着系数0.9到0.2的对接路面仿真工况,并在此工况下对所设计的控制器的控制性能进行了仿真测试。结果表明,所设计的稳定性集成控制器相比于单一控制器具有更好的适应性,可有效降低车辆高速行驶过程中的横向载荷转移系数、质心侧偏角等状态量,提高车辆行驶的稳定性和安全性。