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原文传递面向车辆转弯制动稳定性的沥青路面抗滑特性研究

论文题名：	面向车辆转弯制动稳定性的沥青路面抗滑特性研究
关键词：	沥青路面;抗滑性能;车辆转弯;制动稳定性
摘要：	沥青路面抗滑性能与行车安全密切相关，抗滑能力不足将直接造成汽车制动距离增长并最终导致公路交通事故。同时，弯道通常为事故多发路段，且交通事故等级和造成的损失通常偏高。大量研究表明，沥青路面类型、汽车行驶状态均对沥青路面抗滑性能有显著影响，而沥青路面抗滑性能与汽车转弯制动稳定性直接相关。因此，为明确轮胎/路面间的摩擦机理，进而提高汽车转弯制动稳定性，论文从室内试验和整车仿真两方面出发开展了以下工作：　　首先，选取我国常用的AC-13、SMA-13、OGFC-13三种级配类型以及玄武岩、石灰岩、花岗岩三种粗集料类型，制备出9种沥青路面试件，并采用室内静压试验，以轮胎变形率相同为标准，确定了动摩擦试验的轮胎上部荷载。然后，分析了轮胎/路面摩擦机理，利用课题组自主研发的胎路动态摩擦测试系统TDFA（Tire-Pavement Dynamic Friction Analyzer）开展室内动摩擦试验，通过实时控制轮胎速度和滑移率等影响因素，研究不同工况下轮胎与路面之间的实时接触行为。接着，研究轮胎路面附着原理并结合UniTire统一指数轮胎模型，得到轮胎路面附着特性曲线。随后，分析汽车稳定性评价指标，找出基于胎路耦合摩擦行为的评价参数；研究车辆动力学参数，在整车多体动力学软件Carsim中建立汽车模型，并将室内试验所得到的轮胎路面附着特性曲线导入汽车模型的轮胎构件中，将轮胎与路面的接触行为赋予构件，以此来模拟汽车在不同沥青路面上的行驶行为并验证了仿真结果的可靠性。同时，在Simulink中建立ABS防抱死制动系统模块，利用Carsim与Simulink的联合仿真接口，实现对汽车配备ABS防抱死系统时制动行驶行为的模拟。最后，基于不同预设条件（行车速度，转弯半径）下汽车转弯、制动行为的模拟，从车辆转弯、制动稳定性的角度分别评价了不同沥青路面的抗滑性能。　　结果表明，将轮胎/路面接触行为导入汽车动力学软件用以模拟汽车在沥青路面上的转弯制动行驶行为，可从整车的角度量化评价沥青路面抗滑性能。从汽车制动稳定性的角度来看，OGFC玄武岩路面的抗滑性能最强、制动距离最短，其次是OGFC花岗岩路面，AC玄武岩和AC石灰岩路面的抗滑性能最差；从汽车转弯稳定性的角度来看，OGFC玄武岩的抗滑性能最强，汽车所需转弯的半径最小，其次为OGFC花岗岩，AC石灰岩和AC玄武岩路面的抗滑性能最差。两种角度下的沥青路面抗滑性能近似相同。此外，ABS防抱死系统能显著降低汽车的制动距离，对具有复杂纹理和低强度粗集料类型的OGFC石灰岩路面的制动距离降低效果最好，降低了23%的制动距离；SMA花岗岩沥青路面的制动距离减小比例最小，仅为5%。由此可知，相较于针对单个轮胎的室内动摩擦试验，采用整车模型研究汽车行驶状态、分析沥青路面抗滑特性更切合实际，对道路安全设计，保障车辆行驶具有重大理论意义与实际应用价值。
作者：	张正基
专业：	交通运输工程
导师：	余苗
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022