基于MATLAB GUI的商用汽车持续制动模拟系统开发

近年来,随着道路情况的进一步改善,商用汽车不断向着重型化、高速化发展。持续制动系统可以在不使用传统制动系统的情况下,实现能量转化,为汽车提供持续的制动效果。避免由于持续使用传统摩擦式制动装置而引起的热衰退,提高汽车的安全性。本文通过分析国内外对于持续制动系统的研究,提出使用计算机模拟的方法来分析持续制动系统和车辆匹配的问题。选择合适的程序平台,进一步开发后得到了一套商用汽车持续制动模拟计算系统。     

社会车辆速度及靠站时间对城市客车排放能耗的影响

为定量探究不同运行区域下社会车辆速度和靠站时间对城市客车排放耗电水平的影响,以燃气和纯电动公交车为研究对象,收集了5条公交线路共75万多条GPS数据和大量的浮动车辆数据,建立不同运行区域下城市公交车运行工况预测模型及排放能耗预测模型,并进行定量影响分析.结果显示:在道路区域下,社会车辆速度相较靠站时间对公交车排放能耗的...     

基于整车模型的车-路耦合作用仿真分析

为研究车‐路系统耦合作用下汽车行驶平顺性,运用车辆动力学仿真软件CarSim建立整车模型,并采用傅里叶逆变换法对 GB7031中规定的A~D级路面进行数值仿真与验证,分析了车辆以不同速度行驶在不同等级路面上的加速度和车轮法向动载系数。结果表明:①随着路面等级的降低和车辆行驶速度的提高,车身加速度显著增大,由50 km/h、A级路面上的0.2599 m/s2变化为120 km/h、D级路面上的1.6889m/s2,增加了5.5倍,车辆行驶平顺性下降;②车‐路耦合产生的动载作用受路面工况和车速的影响也较大,由50 km/h、A级路面上的0.0833变化为120 km/h、D级路面上的0.7754,增大8.3倍。路面等级越低,车速越高,动载系数越大,对路面的破坏作用越严重。      

发动机制动、排气制动与缓速器联合作用时的非连续线性控制系统的研究

针对客车发动机制动、排气制动的制动扭矩比较小的问题,提出采用发动机制动、排气制动与缓速器联合作用的持续制动方式,并且针对汽车在山区道路下坡行驶过程中对稳定车速的要求,进行了相应的控制系统设计。模拟分析结果表明:该控制系统可以保证汽车在不采用行车制动器的条件下,利用发动机制动、排气制动与缓速器联合作用的持续制动方式,在各种坡度的坡道上以希望的车速稳定下坡行驶,为汽车在山区道路连续下坡行驶的制动安全性提供了一个合理的解决方案。     

运行速度和发动机油耗预测模拟技术研究

描述一种根据九五国家重点科技攻关"公路投资综合效益分析系统的研究"项目研究成果,开发的汽车运行速度和主要经济指标———发动机油耗的预测和模拟技术。本项技术主要是通过改变道路的几何条件、路面状况、交通量、交通组成、车辆特征、车辆载重和环境等因素,预测和模拟上述任一或组合因素的变化对车辆运行速度和油耗的影响。模拟结果将为进一步研究道路纵断面和平曲线的最佳组合、道路的改建条件和路面大、中修养护时机的确定提供决策和分析的数据基础。     

智能分布式驱动汽车路径跟踪/制动能量回收协同控制策略研究

为了解决智能分布式驱动汽车路径跟踪与制动能量回收系统间的协同控制难题,充分考虑分布式驱动汽车四轮扭矩独立可控在智能驾驶系统中的优势,设计适应不同路面附着条件的智能分布式驱动汽车转向、制动分层协同控制策略。上层控制器依据不同的路面类型设计差异化的多目标代价函数,以综合优化各工况下的控制目标。高附路面下,制定满足最大能量回收值的全局参考车速,在线优化路径跟踪指令,实现最优能量回收的同时减小系统运算负荷;低附路面下,优先考虑车辆的路径跟踪性能和行驶稳定性,在多目标代价函数中取消对全局参考车速的跟随要求,增设终端速度约束与能量回收项性能指标并减小能量回收项性能指标的权重系数。上层控制器基于模型预测控制方法对多目标代价函数进行滚动优化与预测求解,得到期望的前轮转角及4个车轮的总制动扭矩需求。下层控制器根据制动扭矩需求对四轮的液压制动扭矩和电机制动扭矩进行分配,最终完成整个复合制动过程。基于MATLAB/Simulink和CarSim软件,搭建控制器在环仿真平台,并在高附和低附路面条件下对所提出的策略进行试验验证。研究结果表明：高附路面下,所提出的控制策略在准确跟踪期望路径的同时相较固定比例制动力分配方法可提升2.7%的能量回收值并减少约0.02 s的单次计算时间;低附路面下,与使用高附控制策略相比,能够保证车辆的路径跟踪准确性与行驶稳定性,同时可提升7.8%的能量回收值;控制器在环试验结果证明了该协同控制策略对车辆性能提升的有效性。     

城市公交车与社会车辆混合流速度模型及交通运行状态分析

为了精确解析城市公交车和社会车辆混合运行的状态,在基本路段车速模型适用性分析的基础上,引入公交车流量、社会车辆流量、公交车比例等参数,建立了改进的混合机动车运行速度模型,分别选取单向二车道和单向三车道路段进行交通试验调查,采用Metrocount 5600气压管式车辆分型系统进行数据采集并用于改进模型的参数标定,并分别建立了2种车型的速度差模型,提出了路段混合车流3种不同交通运行状态的评价方法。研究结果表明：同等车流量情况下,不同公交车比例对社会车辆速度的影响表现为3个显著的变化区间;随着路段饱和度的增加,社会车辆和公交车之间的速度差呈现出从几乎不变、快速缩小到接近于零3个较为明显的运行状态;考虑车流组成中公交车比例的变化可以细化路段车流畅通状态、拥堵形成状态以及拥堵状态的判别。     

道路分隔栏的安全性能评价研究

通过对道路分隔栏的实际应用情况与车辆碰撞事故特征分析,在借鉴国内外相关规范的基础上,从碰撞车型、碰撞质量、碰撞速度、碰撞角度、碰撞点位置等因素出发,结合分隔栏事故特征和车辆乘员安全指标,研究确定了道路分隔栏的碰撞试验参数与安全性能评价标准,并利用该试验参数和评价标准,通过有限元仿真技术手段对目前常见的道路分隔栏结构进行了安全性能评价。研究表明：在车辆碰撞分隔栏的事故中,事故车辆主要为小型客车,且分隔栏杆侵入乘员舱造成人员伤害的案例较多,而其他类型伤害较少,因此分隔栏在实际使用中应主要考察车辆碰撞时分隔栏及其构件因为刺入乘员舱对乘员伤害的可能;在1.5 t小客车以60 km/h速度正碰条件下,某常用道路分隔栏的横向杆件侵入了车辆乘员舱,其安全性能不满足评价标准要求。研究成果为道路分隔栏安全性能评价标准的制定提供了一定借鉴作用。     

电动轮汽车车速与道路坡度估计

针对电动轮汽车车速与道路坡度估计问题,本文中基于纵向非线性动力学方程设计1阶扩张状态观测器对车速与坡度进行联合估计,分析了估计稳态误差;同时,采用带遗忘因子的递归最小二乘估计算法分离加速度传感器信号中的坡度信息,并设置了比例系数来融合两类坡度信息,最终得到道路坡度估计值。搭建MATLAB/Simulink-Carsim联合仿真平台进行变坡度路面仿真,并在实际坡道路面完成实车测试。仿真与试验结果表明,所提出的方法简单、可行。     

Design of Regenerative Anti-Lock Braking System Controller for 4 In-Wheel-Motor Drive Electric Vehicle with Road Surface Estimation

This paper presents a regenerative anti-lock braking system control method with road detection capability. The aim of the proposed methodology is to improve electric vehicle safety and energy economy during braking maneuvers. Vehicle body longitudinal deceleration is used to estimate a road surface. Based on the estimation results, the controller generates an appropriate braking torque to keep an optimal for various road surfaces wheel slip and to regenerate for a given motor the maximum possible amount of energy during vehicle deceleration. A fuzzy logic controller is applied to fulfill the task. The control method is tested on a four in-wheel-motor drive sport utility electric vehicle model. The model is constructed and parametrized according to the specifications provided by the vehicle manufacturer. The simulation results conducted on different road surfaces, including dry, wet and icy, are introduced.     

车轮随机动载特性的Simulink仿真分析

利用汽车的两自由度模型，应用Simulink软件仿真分析了车速与路面不平度对车轮随机动载变化趋势的影响。同时也分析了车轮随机动载的大小对路面疲劳应力的影响，指出了不同车速和路面不平度引起的路面动力反应及损伤变化规律，即车速和路面不平度的增加将导致汽车动载的增加，从而加速路面的损伤。提出了针对路面状况调整车速可以降低车轮随机动载，从而达到减轻路面损伤的要求。     

汽车防抱制动系统性能试验研究与分析

ABS系统与车辆的匹配是一个亟待解决的课题。为了优化针对ABS系统性能的试验方法,通过一系列不同道路附着系数、不同车辆行驶速度及车辆负荷的工况下,做了相关道路试验,以验证ABS系统的性能,并根据对车辆制动减速度和车轮转速的监测结果,验证试验方法的规范性,提出了增加车辆横摆角度和横摆角速度以评价车辆制动性能的建议。     

由路面引起的汽车振动能量耗散特性频域分析

针对行驶过程中由路面引起的汽车振动能量耗散问题，提出了基于汽车振动二自由度单轮模型的能量耗散特性频域分析方法。采用汽车振动二自由度单轮模型推导了模型的频率响应，确定了能量耗散振动响应量及其频率响应。将路面激励功率谱密度与振动响应量的功率谱密度和均方根值相结合，建立了能量耗散振动响应量统计特性和振动能量耗散平均功率的表示。采用Matlab开发了汽车振动二自由度单轮模型的能量耗散特性频域分析仿真程序，通过3种分析方案研究了由路面引起的汽车振动能量耗散特性。结果表明，汽车振动能量耗散平均功率与速度和路面等级相关，受到路面等级的影响较大；在以B级路面为主的国内城市行驶工况下，由路面引起的汽车振动能量耗散平均功率比较低。     

某车型发动机怠速降低对整车用电平衡的影响

阐述汽车整车电气系统电量平衡发电机、蓄电池和用电器三者之间的关系。列出整车电气系统负载情况,以某车型负载5为例,分析在模拟城市工况、60km/h匀速行驶工况和试验场综合路循环工况下,怠速降低前后整车用电设备试验数据,论证发动机怠速情况整车电平衡存在差异。     

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。     

越野汽车挡位决策的自适应模糊控制

为提高装备自动变速器的越野汽车换挡控制系统对复杂路况的自适应能力,在基本模糊控制模块基础上,建立了具有两级递阶结构的越野车自适应模糊换挡控制系统.基本模糊控制模块将油门开度、车速和加速度3参数进行模糊化和模糊推理,实现挡位决策;自适应控制模块按照检测的车速和加速度对直线行驶阻力和附着力进行在线辨识,并由此进行量化因子的自调整.仿真结果表明所设计的模糊控制系统具有良好的自适应能力.     

Vehicle Energy Dissipation Due to Road Roughness

Road roughness and surface texture are known to affect tire rolling resistance; however, little emphasis has been placed on the consequent changes in total vehicle energy dissipation due to road roughness. Thus, tire rolling resistance, in isolation from vehicle contributed losses such as dissipation in the suspension, appears to be a weakness in present evaluation procedures as they relate to fuel economy and pollution level testing: Recent work by Funfsinn and Korst has shown that substantial and measurable increases in energy losses occur for vehicles traveling on rough roads. The present investigation uses vehicle axle accelerations as a means of examining various road surfaces. Correlation with computer simulations has allowed the development of a deterministic road roughness model which permits the prediction of energy dissipation in both the tire and suspension as functions of road roughness, tire pressure, and vehicle speed. Comparison to the experiments of Korst and Funfsinn results in good agreement and shows that total rolling loss increases of up to 20 percent compared to ideal smooth roads are possible. The aerodynamic drag coefficient is also found to increase while driving on rough roads.     

Vehicle Energy Dissipation Due to Road Roughness

SUMMARY

Road roughness and surface texture are known to affect tire rolling resistance; however, little emphasis has been placed on the consequent changes in total vehicle energy dissipation due to road roughness. Thus, tire rolling resistance, in isolation from vehicle contributed losses such as dissipation in the suspension, appears to be a weakness in present evaluation procedures as they relate to fuel economy and pollution level testing: Recent work by Funfsinn and Korst has shown that substantial and measurable increases in energy losses occur for vehicles traveling on rough roads. The present investigation uses vehicle axle accelerations as a means of examining various road surfaces. Correlation with computer simulations has allowed the development of a deterministic road roughness model which permits the prediction of energy dissipation in both the tire and suspension as functions of road roughness, tire pressure, and vehicle speed. Comparison to the experiments of Korst and Funfsinn results in good agreement and shows that total rolling loss increases of up to 20 percent compared to ideal smooth roads are possible. The aerodynamic drag coefficient is also found to increase while driving on rough roads.     

车速鉴定中轮胎-路面附着系数估算方法研究

在交通事故鉴定中,车辆行驶速度是事故处理和诉讼的重要依据。其中,路面附着系数是事故车速鉴定的重要参数。本文在大量实验数据基础上,拟合出车辆制动过程的特性曲线,并简化出相应的车速估算模型。利用此模型对不同车型、路面类型、湿滑状况和不同车速情况下的路面附着系数e进行了估算研究。经估算实例验证,文中的估算方法对不同状况下的路面附着系数具有较好的估算能力。     

基于公路运行速度设计的标准车型分类标准

为研究建立适用于公路运行速度设计的标准车型,通过对大量试验路段的实地交通调研,结合中国近10年的车型资料,建立了车型参数资料数据库;通过分析中国车型参数统计分布,采用阶段式多元综合聚类法对车型参数进行聚类;综合分析采集的车辆实际运行特征参数,通过应用聚类分析及速度-轴距分布分析,初步确定了以速度和轴距作为车型划分类别,并依据中国车辆轴距分布统计结果确定了基于轴距的车型划分标准。结果表明:汽车轴距、比功率是车型分类标准划分的重要指标;提出的用于中国双车道公路和一级及高速公路运行速度分析的车型分类标准对于公路运行速度设计有着重要的理论意义。