基于不同行驶状态下轮胎-路面接触应力响应研究

为获取不同行驶状态下轮胎与沥青路面之间应力响应特征,鉴于ABAQUS中提供的稳态滚动研究模块,建立了轮胎-路面-路基结构一体化的三维有限元计算模型,考虑了轮胎的稳态滚动和路基回弹模量的应力相关性。通过设置轮轴的平动速度和轮胎的转动速度来实现车辆的牵引、制动及侧滑,研究了自由滚动和全加速滑移状态下,摩擦系数对轮胎路面之间应力响应特征。研究结果表明当车辆处于自由滚动状态时,不同的摩擦系数对路面的接触应力影响较小。而对于全加速滑移状态则影响较大,摩擦系数越大,接触应力值越大,沥青路面疲劳寿命值反而越小。因此,综合考虑路面疲劳性能和行车安全,在保证路面足够抗滑性能的基础上,摩擦系数应尽量设计成较小值。研究结果可为沥青路面结构抗滑性能设计提供参考依据。     

湿滑路面车辆防滑预警

湿滑路面是一种常见的行车环境,由于这种行车环境的特殊性,导致交通事故的发生率大为提高。针对湿滑路面轮胎临界滑水车速的研究,是一种帮助驾驶员降低发生交通事故的有效行径。影响湿滑路面临界滑水车速的条件有水膜厚度、行驶车速、轮胎状况等。为了更好保证驾驶员的生命和财产安全,通过对车辆进行防滑预警研究可以更为高效明了的为驾驶员安全驾驶提供保障。     

气候因素对行车安全的影响及对策

气候因素对行车安全的影响(1)降雪天气。遇降雪天气时,常因天气寒冷出现冰冻现象,路面结冰,坚硬湿滑,车辆行驶时车轮与路面间的摩擦系数偏低,附着力减小,车辆制动性能降低。即使在平路上起步,也容易发生车轮打滑,起步困难;上坡路段起步时,还会使车辆后溜,甚至造成严重的交通事故。行驶中如遇转弯或紧急情况采取制动措施时,车辆容易发生侧滑、跑偏或甩尾现象,甚至直接     

基于路面抗滑性能的隧道行车安全分析

采用路面抗滑性能测试车SCRIM 3000对广东某高速公路7座隧道段路面横向力系数进行测试,得到隧道段路面横向力系数分布规律,即隧道外的路面抗滑性能普遍优于隧道内路面;同时结合其近几年隧道交通事故的统计分析研究了隧道段路面抗滑性能与交通事故的相关关系,得到隧道段路面抗滑能力不足和其出入口内外路面抗滑性能差异过大是影响隧道行车安全的重要因素。     

沥青混合料加速加载试验机开发及抗滑衰减模型研究

为了研究沥青路面抗滑性能衰减特性,该文分析了汽车行驶时轮胎-路面作用状态及抗滑机理,开发了能充分模拟行车对路面作用的加速加载试验机,同时以此设备为手段,研究了几组典型级配沥青混合料抗滑性能衰减规律,提出了沥青混合料抗滑指标衰减非线性指数模型,模型参数能较好地反映沥青路面抗滑水平的衰减特性。     

积沙路面抗滑特性研究

沙漠公路常年受大风影响而致使路面出现积沙,导致路面抗滑性能大大降低,影响行车安全。文中对风积沙路面抗滑性能展开研究,采用摆式仪法及构造深度法,从积沙厚度、道路线形等方面,测量积沙路面下的摆值BPN、构造深度TD。对比不同道路线形下路面积沙对抗滑性能的影响,发现均出现摆值BPN先下降后上升的变化,指出积沙在填入道路表层缝隙至基本覆盖路面的情况下,摆值BPN逐渐降低,并在积沙基本覆盖表面缝隙时降至最低,尤其在下坡路段下降最大达15.66%,此时道路行车最危险,随着道路积沙厚度的再次增加,摆值BPN逐渐增大,相较薄沙反而更安全。     

浅谈凝冰状态下粗糙路面抗滑效果

路面抗滑性能对行车安全非常重要,除了在一般情况下具有良好的抗滑性能之外,冬季多雨结冰的路面也要具备良好的抗滑性能。利用粗糙路面不同的构造深度进行了破冰效果的对比试验,发现宏观构造较好的路面能弥补薄冰对路表构造深度的损失,且在行车碾压时,水平力的作用使结冰层很快被磨耗掉,增加了制动效果而达到了凝冰路面抗滑的目的。     

高速公路隧道路面抗滑性能评价标准研究

收集的事故资料表明,路面抗滑性能不足严重影响我国高速公路隧道交通安全。由于隧道环境的特殊性,我国公路路面的抗滑评价标准不适应隧道路面。根据驾驶员对隧道路面附着能力的期望、隧道交通流特点及行车动力学分析结果,提出以车辆制动时路面的临界附着系数作为隧道路面抗滑能力的不可接受水平,并据此制定了隧道路面的抗滑评价标准。最后,提出改善隧道抗滑安全性的措施。     

轮胎胎面与柔性路面摩擦接触的数值分析

应用有限元软件ANASYS建立了包括橡胶胎面和柔性路面结构的有限元模型,探讨了车辆处于自由滚动和紧急制动过程中在不同轮胎／路面界面摩擦系数下的胎面、路表的变形特性和接触应力分布状态。研究结果表明,界面摩擦系数是影响胎面与柔性路面摩擦性能的主要原因,随其值的增加路面弯沉减小,摩擦应力先增加然后保持稳定,但轮胎的磨耗增加,接触压应力增加。适当地丰富路表构造、提高界面摩擦系数能降低路面弯沉,增强紧急制动状态下的抗滑性能;但是当摩擦系数超过某临界值时,随其数值的增大所对应制动状态下的抗滑性能不再提高,且路面压应力明显增加。摩擦特性对路表抗滑性能和路面力学响应的研究提供了一定的理论基础。     

水泥混凝土路面抗滑性能变化规律探讨

路面应具有保障行车安全的功能,而这主要取决于路面的抗滑性能。反应路面抗滑能力的重要技术指标是路面的摩擦系数和构造深度。抗滑构造、路面湿度、行车速度和构造深度是影响摩擦系数的重要因素。通过测试多条水泥混凝土道路路面的摩擦系数和构造深度,经过数据分析研究得出,刻槽抗滑构造的路面抗滑稳定性高于拉毛构造,路面摩擦系数随速度增加线性下降;水泥混凝土道路在使用1-4 a内,高速行驶时的摩擦系数受路龄影响下降较多,而到7-10 a时,低速时的摩擦系数随路龄增加下降的较多;摩擦系数下降百分率受构造深度影响,随构造深度增大而增加,只有合适的构造深度才能有最好的抗滑性能。     

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）。      

沥青路面抗滑性能研究现状与展望

作为未来道路交通荷载的主流形式,车辆的行驶稳定性与路面抗滑性能存在着直接关系,而且随着时间变化,沥青路面的抗滑性能受各种不确定性因素的影响。为了明确国内外沥青路面抗滑性能的研究现状,对胎-路接触力学模型和路面附着特性、动摩擦因数的计算方法、不确定性影响因素、抗滑性能评价指标和衰变模型以及抗滑性能在无人驾驶车辆安全性中的应用等热点问题研究进展进行了综述与总结,对比分析了现有沥青路面与橡胶轮胎的接触力学模型,探讨了设计、施工及运营阶段中的不确定性因素,归纳了现有沥青路面抗滑性能评价指标及衰变模型,最后论述了沥青路面抗滑性能的发展方向。分析结果表明：基于路表分形理论的Persson迟滞摩擦理论更适用于沥青路面动摩擦因数的计算要求,计入了橡胶对表面粗糙度的有关尺度变形响应及滑动摩擦的温度依存性;考虑路表峰值附着系数时变性的摩擦因数-滑移率（μ-s）曲线附着系数估算方法更能反映路面实际附着特性;当前沥青路面抗滑性能研究在胎-路相互作用机理、评价指标、衰变模型等方面研究不足,需要从时变性、统一性及车辆抗滑需求感应参数等方面进一步深入研究。推行基于时间效应的抗滑评价指标是沥青路面抗滑层设计与抗滑性能评价发展的必然趋势,也是提高中国沥青路面全寿命周期内服役水平的重要方法。     

面向智能车辆的现役道路设施行驶适应性研究综述

为了总结面向智能车辆的现役道路设施行驶适应性，即现役道路基础设施承载智能车辆行驶的适宜程度，阐述自主智能驾驶定义与驾驶自动化等级分类，在此基础上剖析不同等级间的人机功能差异，并分别从感知层、感知-决策层、决策-控制层探讨与道路设计要素相关联的人机功能差异，通过归纳总结智能车辆与道路几何要素、路面性能及其他道路要素(如道路标线)的相互作用机制研究，从道路工程角度及其他道路要素方面回顾该领域的研究现状，指出存在的问题和未来发展方向。研究结果表明：相比传统车辆，配置高等级自动驾驶系统的智能车辆对现役道路设施行驶适应性最高，主动安全系统次之，而驾驶辅助及有条件自动驾驶系统适应性不足。而目前研究主要问题包括：难以归纳、标定不同驾驶自动化等级间的人机功能差异及其对于道路设计参数的需求设计值；测试道路场景条件过于理想，考虑的驾驶自动化等级单一，试验规模和样本有限；道路几何、路面性能以及道路标志、标线等道路要素与智能车辆间的相互作用机制研究不足，缺乏与不同道路场景相匹配的智能车辆驾驶特征数据的获取手段。因此建议：重视并推动与道路设计要素相关联的关键人机功能差异指标信息共享；联合高保真且可交互的道路场景、高精度感知传感器物理模型、车辆动力学模型及微观交通流模型，利用测试场景自动化生成、极限工况场景搜寻与泛化等技术开展智能驾驶虚拟测试，突破现有研究的深度和广度；探索反映不同等级智能车辆的道路行驶适应性特征指标与评价标准，精准、有效地评估预测复杂道路场景及不利道路条件下的行驶适应性。     

刻槽技术在高速公路隧道水泥混凝土路面中的应用

随着高速公路中隧道数量的增加,隧道的安全性成了主要问题。而隧道路面的抗滑能力是影响隧道使用安全与品质的主要指标之一。本文针对影响隧道水泥混凝土路面抗滑性能的几种因素:隧道路面结构与材料、抗滑构造、路表污染、交通荷载等几种因素,提出了采用刻槽技术对隧道水泥混凝土路面进行抗滑性能改善。针对刻槽技术在隧道内的应用,提出了刻槽参数的最佳合理组合,刻槽最佳时间以及施工要点,从而为刻槽技术在隧道路面当中的应用提供依据。     

基于路面影响因子的轮毂电机驱动车辆自适应转矩控制

为实现轮毂电机驱动越野车辆在附着条件多变、路面起伏不定的复杂环境中动力性和稳定性的多目标优化,提出一种基于路面影响因子的自适应转矩控制策略。以滚动阻力差异、空气阻力归一化比例、坡度阻力归一化比例、路面附着差异方差以及最小路面附着系数5个特征参数作为输入,并基于模糊理论方法搭建路面影响因子五参数辨识模型。基于辨识出的路面影响因子,开发整车动力性和稳定性多目标优化自适应转矩控制策略,构建了三层式控制架构：顶层引入路面影响因子对加速度紧迫程度进行判定,采用模型预测控制算法得到期望总驱动力;中层为目标决策层,以最优滑转率为目标决策驱动防滑力矩,并基于路面行驶阻力,决策期望前馈补偿力矩;下层为转矩分配层,以需求总驱动力及轮胎利用率作为控制目标,引入路面影响因子优化两者权重系数,以多约束条件的混合优化算法对转矩进行自适应控制。利用Matlab/Simulink-CarSim联合仿真平台进行仿真,基于实车进行验证。结果表明,在低附着路面,在0.2 s内快速完成滑转率抑制;在对开路面,侧向位移接近0;在大扭曲路面,避免腾空车轮出现大滑转率,滑转率最高0.2。     

沥青路面安全行车保障措施研究

简述了抗滑性能不足对沥青路面行午安全的影响。在分析沥青路面抗滑性能影响因素的基础上,从公路建设、养护、公路管理与服务几个方面提出了基于抗滑性的沥青路面安全行车保障措施。     

基于ReliefF-RBF的路面不平度识别算法研究

路面不平度对道路车辆行驶安全性及车辆动力学响应具有重要影响。通过将路面不平度识别与先进悬架控制结合,有望能进一步提升乘员舒适性和车辆的操纵稳定性。现有基于数据驱动的路面分类方法难以高效处理时变参数与车速,现有基于模型的路面识别算法需要已知精确车辆模型,在实际应用中面临车辆物理参数难以获得的问题。提出一种融合模型和数据驱动的路面分类算法,采用基于模型的方法反算等效路面轮廓,结合数据预处理方法,对车辆响应和反算等效路面轮廓数据进行滤波;对等效路面轮廓和响应信息进行时域频域特征计算,采用ReliefF算法进行关键特征提取,构建基于径向基函数神经网络的路面分类器,进行路面分级识别;通过仿真试验和实车试验验证了不同车辆参数和车速下所提出的算法鲁棒性。     

基于模糊数学的山区道路安全度模型评价

由于山区道路急弯陡坡路段事故频频发生,且呈逐年上升趋势,因此通过对山区道路交通事故路段分布特征的分析,综合选取安全度模型参数,从道路线形、车辆设计参数、车路相关参数三方面建立安全度评价指标体系,结合模糊数学法建立了山区道路安全度模型。最后通过实例分析,验证了安全度模型的评价符合山区道路的安全状态。     

基于稳定性和宏观交通流模型的车辆路径规划

为了提升车辆的安全性和能量利用率,从路径规划的层面出发,针对避免车辆遇到极端工况及低效率工况的问题,提出将车辆稳定性判据模型和交通流模型相结合的方法来规划车辆路径,使得车辆在路面湿滑情况下实现快速、安全的行驶。使用交通流模型预测车辆未来将要面临的交通环境变化,再使用稳定性判据模型评估未来交通的安全性,以便为混合动力车辆规划出最快且最安全的路径。具体来讲,为了预测混合动力车辆未来将要面临的车速及车流密度的变化,使用通量矢量分裂格式求解广义Aw-Rascle-Zhang（GARZ）宏观交通流模型。此外,使用驾驶人在环仿真平台PreScan,收集了同一驾驶人在不同车速及不同相对前车距离时给出的前轮转向角响应。基于前轮驱动（FWD）前轮转向（FWS）车辆和全轮转向（AWS）分布式驱动车辆（DDV）的Simulink模型,给出了不同前轮转向角对应的轮胎力饱和因子（δ_TFSC）响应。使用人工神经网络训练不同车速和车流密度对应的δ_TFSC,建立了车辆的稳定性判据模型。使用新建立的稳定性判据模型对交通流模型预测的参数（车流速及车流密度）进行稳定性评估。然后,基于以上的方法优化了车辆行驶路径,以确保车辆在湿滑路面上的行驶安全。最后,使用US-101真实交通流数据来验证交通流模型的预测结果。经实例验证得出：交通流模型与车辆横向稳定性判据模型相结合可以从路径规划的层面保证车辆安全行驶并提升交通系统的通行效率。     

路面湿滑指数开发及其在交通运行管理中的应用

研究人员提出了路面湿滑指数的概念,基于大量研究成果给出了路面湿滑指数的分级和阀值,建立了路面实际摩擦系数和路面湿滑现象描述间的联系。基于停车视距理论分析,提出湿滑路面条件下自由流车速的确定方法,结合通行能力速度——流量关系的研究成果,进而建立不同路面湿滑条件、特定交通流量下推荐限速值的确定方法。在本文研究成果的基础上,给出了路面湿滑指数在高速公路可变限速控制和发布在途驾驶员行车建议与警告信息方面的应用。