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原文传递高速公路典型地形环境风下的行车安全研究

论文题名：	高速公路典型地形环境风下的行车安全研究
关键词：	高速公路典型地形;环境风;行车安全;交通安全管理水平;风速预警系统
摘要：	侧风会改变行驶车辆的受力状态，使其受到的侧向力成倍增大，造成侧向失衡，导致车辆侧翻或驶离既定道路。高速公路上车辆行驶速度较高，且某些特定路段会产生强烈的环境风，更容易产生风诱交通事故。在高速公路风诱交通事故频发的背景下（尽管一些事故产生的原因是多方面的），研究高速公路典型地形对自然风的加强作用，探讨不同车型在环境风作用下的行车安全，是提升我国高速公路交通安全管理水平的内在需求，也是建立不同气候条件下交通安全管理预警系统的理论基础之一，具有重要的现实基础和深远意义。本文从高速公路环境风作用下保证车辆行驶安全的角度出发，以建立适合我国的风速预警系统为目标，选取某特定MPV车型以及高速公路典型地形为研究对象，对高速公路风诱交通事故易发点的判定方法和环境风作用下的车辆最大安全行驶速度理论模型进行了探索性研究。　　论文首先分析了环境风作用下的车辆行驶安全相关问题的历史演变规律，探讨了研究高速公路典型地形的环境风作用下车辆行驶安全研究的方法和思路。同时，对高速公路典型地形下的环境风分布规律、路面不平度对车辆的激励以及“风-车-路”仿真环境等问题的研究方法进行了深入探讨。　　接着，利用空间几何学原理和计算流体力学理论构建了高速公路高架路段和山谷路段的FLUENT模型；遵循由浅入深、由易到难、由特殊到一般的规律，先后研究了孤立山体、孤立山谷和多山谷组成的典型地形周围的环境风分布规律；分析了环境风极大值点的出现位置，探讨了各极大值点的环境风速等关键性指标与地形特征值、入射风速、入射角度等影响因素之间的关系，得到了高速公路典型地形对自然风的加速率与各影响因素之间关系的数学模型。　　其次，基于多体动力学软件ADAMS，建立了以某MPV实车为原型的虚拟样机模犁；建立了基于快速傅里叶变换理论的三维路面不平度模型，并基于三角网格理论和空间几何学原理，创建了生成三维路面文件的通用模型，包括节点的生成和单元生成算法，导入形成ADAMS所需的三维路面仿真环境；采用基于离散风压中心的方法，模拟了侧风对车辆作用的作用，并导入ADAMS形成侧风条件，与车辆模型、路面不平度模型共同组成了“风-车-路”的系统仿真环境。并使用日本TML公司的“SLW-ND-A”六分力测量仪器，采用对比MPV车辆右前轮胎所受六分力的道路实验方法，证明了该虚拟样机模型的正确性。　　再次，经过理论分析确定了该MPV车辆保持安全行驶所允许的最大侧偏距离阈值；使用正交试验方法对上述MPV虚拟样机进行仿真实验，确定了车速、风速、天气、路面等因素对车辆行驶安全影响的重要度；再接下来以晴天为例，通过仿真实验得到了该车侧偏距离与行驶车速及所受侧风之间的关系，并采用理论推导方法和神经网络方法建立了车辆行驶侧偏距离与车速、风速关系的数值模型。　　最后，在融合前文研究结论的基础上，分别使用理论推导方法、神经网络方法建立了风诱交通事故易发点的辨别方法和高速公路环境风作用下的车辆最大安全行驶速度模型；并以此为理论依据，提出了符合我国国情的高速公路风速预警系统应当具有的特点、功能和结构特征，并探讨了建设基于GPS和GSM网络的环境风预警设备的思路。
作者：	彭佳
专业：	载运工具运用工程
导师：	李旭宏
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文