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原文传递路面状况和道路线形对行车安全影响的仿真试验研究

论文题名：	路面状况和道路线形对行车安全影响的仿真试验研究
关键词：	公路交通;行车安全;道路线形;仿真分析
摘要：	道路作为构成道路交通安全的基本因素,对交通安全的影响不容忽视,不良的道路条件很容易诱发道路交通事故。本文对道路因素中路面状况的摩擦系数,道路线形的纵坡度和平曲线半径三个因素进行了研究。使用ADAMS／Car仿真软件,结合车辆、驾驶员、道路,形成人-车-路闭环系统,通过汽车在某些典型道路环境中行驶时的运动特性(主要是操纵稳定性),最终从车辆的动力学和运动学反应来分析、评价车辆的行车安全性。本研究主要内容包括：　　 ⑴建立人-车-路闭环系统。使用MSC ADAMS／Car软件建立某车型汽车的多自由度虚拟样机模型。通过修改道路模型文件,建立反应不同路面摩擦系数的二维平整道路模型；使用ADAMS中道路建模模块Road Builder,建立反应实际道路设计方案的三维道路模型。在研究驾驶员模型基本理论的基础上,选用ADAMS中专门的驾驶员模块ADAMS／Driver,作为本文的驾驶员控制系统。　　 ⑵结合车辆动力学模型和二维平整道路模型,进行车辆的单移线仿真和阶跃转向仿真两个开环试验。仿真试验结果表明:单移线仿真情况下,随着路面摩擦系数的降低,侧向位移增大,车辆超出车道,容易产生危险；阶跃转向仿真情况下,车速为40 km／h,在雪天路面条件下,车辆将失去控制。　　 ⑶在ISO双移线闭环仿真试验的基础上,设计了ISO双移线开环仿真试验,进行了开环试验与闭环试验的对比分析以及不同路面状况下闭环试验分析。仿真试验结果表明:在干燥路面条件下闭环试验与开环试验区别不大,在雨天路面条件下,开环系统中汽车会在试验中撞到标杆,而闭环系统能够通过改变方向盘转角修正汽车的侧向位移；车辆在闭环控制下,可以很好的修正路面湿滑带来的侧向偏移,但是随着路面摩擦系数的降低,方向盘转动角速度的突变增加,路面状况对正常驾驶的干扰程度将会变大。　　 ⑸以安徽至浙江某公路线形设计方案为例进行了安全性评价试验。试验结果显示该路段前段线形较复杂,行车较为困难,应优化线形设计指标；该路段后段车辆行驶速度变化较大,驾驶员操纵也比较困难,是该设计道路段事故易发路段。　　 ⑸对道路后段中的弯坡路段进行分析,分别分析了纵坡路段的纵坡度和弯道路段的圆曲线半径对行车安全的影响。试验结果显示在本节道路模型其它参数指标不变的情况下,随着纵坡度的增加,汽车滑行至坡底的速度随之增加,导致车辆进入弯道的速度和侧向加速度增加,当纵坡度达到6％后,汽车不能安全通过该弯道路段；在其它道路参数指标不变的情况下,随着弯道圆曲线半径的减小,汽车的侧向加速度和方向盘转角增大,汽车左右轮的侧向力差值变大,汽车有不足转向的趋势,当弯道圆曲线半径减少到250m时,汽车不能安全通过仿真路段。
作者：	刘霞
专业：	交通运输工程;载运工具运用工程
导师：	何杰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文