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基于汽车非线性动力学的公路平面线形安全性评价方法
| 论文题名： | 基于汽车非线性动力学的公路平面线形安全性评价方法 |
| 关键词： | 公路平面线形;安全性评价;汽车非线性动力学;人-车-路系统 |
| 摘要： | 公路和汽车是道路交通系统的重要组成部分，公路平面线形和汽车动力学之间的耦合特征对交通安全有重要的影响。本文从汽车非线性动力学的角度，利用计算机仿真手段和动力学软件，来对公路平面线形的安全性进行了评价，具体研究如下： 以包含方向控制和速度控制的驾驶员最优预瞄曲率模型、考虑汽车的侧向稳定性的三自由度汽车系统模型以及二维公路平面模型为基础，利用公路里程为中间参数，建立了人-车-路系统模型。在Matlab仿真平台中搭建了驾驶员模型、汽车模型和二维公路平面模型，并对其进行仿真分析。 基于人-车-路系统动力学模型，选取了驾驶员预瞄时间、车速等易引发较高事故率的因素，通过汽车状态变量，单点汽车动力学参数的相轨迹变化、车身姿态、汽车行驶轨迹偏差、轮胎侧向力等参数的变化，分析了同向曲线、反向曲线两种公路平面线形的安全性，揭示了人-车-路系统参数之间的耦合特征。 基于对人-车-路系统参数之间的耦合特征的分析，提出了基于汽车非线性动力学的公路平面线形安全评价指标，给出了汽车在不同行驶条件下安全运行所需的最小圆曲线半径。选取了一段包含直线、缓和曲线、圆曲线的实际公路（安图-二道白河），分别利用Matlab和Carsim进行了公路线形安全性评价仿真分析。仿真实验在实际的曲线半径、道路横坡度条件下，将驾驶员不同的预瞄时间，汽车不同的初始车速作为输入，分析了汽车的动力学状态，利用本文所提出的评价指标对其进行了评价，并对耦合实验的结果进行了验证。 研究结果表明，本文所提出的评价方法考虑了汽车的非线性动力学特征，为公路线形安全评价提供了更完整的动力学理论依据。 |
| 作者： | 韩红 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 王宪彬 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北林业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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