智能汽车的人机共驾技术研究现状和发展趋势

智能汽车的人机共驾技术（HMIoIV）是解决其智能化级别难以快速跨越至高度自动化水平的有效过渡手段。HMIoIV涉及了L0~L3级别的智能汽车的多种自动化技术,包括先进辅助驾驶系统。针对当前国内外智能汽车人机共驾技术的研究现状,对其概念、结构和研究内容进行总结,根据独立驾驶人参与的数量和驾驶操作方参与的数量将现有的人机共驾技术分成3类：单驾双控结构、串联型双驾单控结构（Traded Control）和并联型双驾双控结构（Shared Control）;并对驾驶人为因素、驾驶人模型、自然驾驶人状态监测和驾驶意图识别、串联型双驾单控结构和并联型双驾双控结构的研究方法以及权限与责任的关系进行全面综述。最后,分析总结当前智能汽车的人机共驾技术所面临的问题和挑战,并对该技术的发展趋势做出展望。     

智能汽车自动紧急转向避撞的跟踪控制方法对比研究

为了提高智能汽车的主动安全性,提出3种不同的自动紧急转向避撞跟踪控制方法。首先建立汽车避撞简化模型,对制动、转向及两者相结合的3种不同避撞方式进行对比分析。其次,为深入研究汽车避撞过程中的实际响应,建立包含转向、制动及悬架3个子系统耦合特性的底盘18自由度统一动力学模型,并进行相关试验验证。随后构建智能汽车自动紧急转向避撞控制框架,对五次多项式参考路径和七次多项式参考路径的横摆角速度和横摆角加速度进行对比分析。接着以线性2自由度转向动力学模型为参考对象,对最优控制四轮转向、最优控制前轮转向、前馈与反馈控制相结合的前轮转向3种不同的跟踪控制系统分别进行设计。最后,以汽车底盘18自由度统一动力学模型为研究对象,对上述3种避撞控制系统进行仿真试验对比分析。研究结果表明：与制动避撞相比而言,转向避撞所需的纵向距离有较大降低,随着车速的增加和路面附着系数的越低,效果越明显;七次多项式参考路径比五次多项式参考路径的避撞过渡过程更为平缓,当实际车速与控制器所用车速不一致时,前者避撞性能表现更优;最优四轮转向控制系统在高、低2种不同附着路面都具有较好的避撞效果,最优前轮转向控制系统次之,而前馈与反馈相结合的前轮转向控制系统在低附着路面上则表现出严重的失稳。     

基于预定义几何集的斜列式泊车路径规划方法

目前预定义几何集方法主要用于平行车位和垂直车位2种类型的泊车路径规划,对于未涵盖的停车位种类而言则存在无法规划泊车路径的问题,使得自主泊车系统对于能够泊入的车位种类存在局限性。为了设计斜列式泊车方式用以提高自主泊车系统中车位种类的覆盖率,提出一种基于预定义几何集的斜列式泊车路径规划方法。首先,提出了斜列式C字形泊车路径规划方法,利用几何学设计一种圆弧相切斜线的路径,并通过多项式建模表征任意角度停车位下的斜列式C字形泊车路径;其次,通过分析泊车路径与停车位中可能发生碰撞的关键点之间的距离,构建了泊车路径碰撞约束模型,以此分析不同规格停车位下约束条件的参数,从而获得规划路径安全区域;然后,结合拓扑地图信息与斜列式C字形泊车路径规划的碰撞约束模型,获得合适的泊车路径起始点范围,继而生成与全局路径无缝衔接的安全泊车路径;最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证此方法的有效性,并通过实车试验证明实用性。结果表明：所提方法针对任意规格的斜列式停车位,均能有效地规划出无碰撞条件下的斜列式泊车路径;同时,车辆能够良好地跟踪所规划的路径,实现精准泊入停车位,证明所提方法能够提高自主泊车系统中停车位种类的覆盖率,并大幅度提高自主泊车系统的实用性。     

基于人-车交互的行人轨迹预测

针对行人轨迹预测具有复杂、拥挤的场景和社会交互问题,基于长短时记忆网络（Long Short-term Memory Network, LSTM）对行人与车辆、行人与其他行人的交互进行建模,提出一种基于人-车交互的行人轨迹预测模型（VP-LSTM）。该模型同时考虑了行人与行人的交互、行人与车辆的交互,更适用于复杂的交通场景。所构建的VP-LSTM包括3个输入,以行人的方向和速度作为历史轨迹序列输入,行人与行人的相对位置作为人-人交互信息输入,行人与车辆的相对位置作为人-车交互信息输入。该方法首先设计扇形人-人交互邻域和圆形人-车交互邻域来准确捕捉对被预测行人有相互作用的行人和车辆;其次建立3种不同的LSTM编码层来编码历史行人轨迹序列、人-人、人-车社交信息;然后定义人-人、人-车交互的防碰撞函数和方向注意力函数作为人-车、人-人社交信息的权重,进一步提高社会信息的精度;再将人-人、人-车交互信息输入到注意力模块中筛选出对行人影响大的社会信息;最后将筛选后的社会信息与行人历史轨迹序列一起输入到LSTM神经网络中进行行人轨迹预测,并在构建的DUT人-车交互数据集上验证提出的网络。研究结果表明：提出的方法能够准确地预测出交通场景中,人-车交互行人未来一段时间内的运动轨迹,有效提高了预测精度,提高了智能驾驶决策的准确性。     

基于LEC评价法的500 m长钢轨焊接系统风险评价研究

高速铁路无缝线路上普遍敷设500 m长钢轨。500 m长钢轨焊接系统具有复杂的工艺流线,在吊运、焊接、输送等各环节均存在诸多安全隐患,易产生重大生产事故。因此,为提高500 m长钢轨焊接系统的可靠性与安全性,针对钢轨焊接系统存在的安全风险,提出一种基于LEC评价法的风险评价方案,并利用本质安全理论和全寿命周期安全管理理论针对性地提出风险应对措施,为500 m长钢轨焊接系统的设计、施工、设备安装、运营维护等提供参考。     

曲线对高速货车转向架焊接部件疲劳损伤的影响

依据UIC510—3:1994规定的疲劳试验加载方法,基于有限元法研究了不同左右曲线变换次数取值时高速货车转向架焊接构架及摇枕疲劳关注部位累积损伤的变化程度及规律。仿真结果及综合分析表明,当左右曲线变换次数取值变化并不十分显著时,其对结构疲劳损伤影响很小,样机疲劳试验中可直接应用UIC规范中的建议值。     

铁道机车车辆焊接结构焊接成型过程数值分析

针对目前焊接成型过程数值分析状况,文章介绍了焊接成型数值分析理论方法,对焊接温度场分析存在的问题及焊接残余应力和变形的影响因素与产生机理进行详细阐述,分析总结焊接成型数值分析过程存在的难点。针对这些难点,概述近年来新技术方法的应用情况及焊接成型数值分析的软件工具,提出今后的焊接成型数值分析的发展方向。     

两种底架设备悬挂座的对比分析

针对目前城轨车辆底架设备悬挂的现状,分析焊接悬挂座在应用中存在的问题,结合焊接悬挂座的结构,设计改进出一种新的不锈钢铸造悬挂座,并从多个角度对比焊接与铸造方案,通过对比验证新方案的合理性。     

钢制车体疲劳强度校核方法

介绍了在缺乏材料疲劳性能数据时进行钢制车体疲劳强度校核的方法,从静态应力极限值和焊接疲劳数据的选取、Goodman疲劳极限线图的绘制方法、常用焊接接头类型、疲劳许用应力极限的确定、设计应用等方面对该方法进行了讨论。     

Q355GNHD高耐候钢在动车组中的焊接运用

详细介绍了出口突尼斯动车组车体钢结构的特点,通过各部位焊接工艺试验,结合车体钢结构组装焊接工艺,选取了与之匹配的焊接材料Q355GNHD高耐候钢,确定了合适的焊接工艺参数,并制定出该车的生产工艺方案,满足了产品设计的制造需要。