基于Carsim/Trucksim的长大下坡车辆安全模型及仿真

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我国公路运输业的持续发展,对我国道路交通安全提出了更高的要求。然而与发达国家相比,我国居高不下的道路交通事故率时刻威胁着人们出行安全和货物运输,严重制约着社会可持续发展。特别是随着我国道路交通基础设施建设重心由东部向中西部转移,长大下坡道路交通事故尤为严重,时常发生群死群伤,这已成为掣肘我国经济发展的“毒瘤”之一。因此随着我国公路运输车型重型化发展,研究长大下坡车辆行驶安全性显得尤为必要,尤其是重载货车由于驾驶员不断制动可能导致制动毂温升过热,引发车辆制动失灵。基于此本文主要从以下几方面开展了研究:(1)基于道路线形指标与交通安全的关系,结合典型长大下坡事故多发路段的技术指标,通过纬地道路设计软件构建了长大下坡道路模型。(2)构建了长大下坡车辆运行安全分析模型,包括车辆横向稳定性模型,及温升模型,分析了长下坡车辆制动毂温升原理,并构建了长大下坡路段车辆行驶安全性评价指标。(3)搭建了Car/Trucksim仿真平台,包括车辆模型、驾驶人模型与道路模型,以长城汽车哈弗H6和某五轴货车为实车构建了车辆模型,以长大下坡逐桩坐标表建立了道路模型,基于预瞄轨迹控制和方向盘转角控制建立驾驶人模型;搭建了基于PID控制算法的Trucksim-Simulink联合仿真模型,模拟了重载货车匀速下坡制动毂温升变化;及Simulink环境下基于逻辑门限值控制策略构建了Trucksim与Simulink联合的ABS系统。(4)基于所构建的长大下坡路段车辆横向稳定性模型,仿真分析了典型道路线形指标和外部环境条件对所选典型SUV横向稳定性的影响,并进行单因素和多因素分析。分析结果表明:有弯道的长大下坡对车辆横向稳定性影响程度最大;4%的纵坡对车辆横向稳定性的影响明显异于2.5%、3%和3.5%纵坡的影响,与已有对事故率和坡度的关系研究结论相符;长大下坡弯道处超高对车辆横向稳定性影响最强、路面附着系数影响最弱。(5)基于所构建的长大下坡路段车辆制动毂温升模型,和Trucksim-Simulink联合仿真模型,研究结果表明货车载重、下坡速度、坡度对制动毂温升作用明显;基于联合仿真模型,得出ABS系统在提升长大下坡路段重载货车紧急制动效能的优越性。基于此,对避险车道的选址、交通标志标线的设立、长大下坡平纵线形设计等方面的研究有一定的参考价值。
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