基于虚拟仿真的高速公路车—路条件下动态限速值研究

摘要

在我国，道路交通安全已经成为影响人们生活的重要问题之一。据亚洲开发银行统计，当前我国约每五分钟就有一人因交通事故死亡。随着公路里程的增长和机动车保有量的增加，我国的道路交通安全问题将会更加突出。 超速行驶是高速公路交通事故发生的一个重要原因，因此世界各国的交通法规都对车辆的行驶速度加以限制，限速也是最为有效的安全措施之一。然而，目前我国的限速值设定主要在法定限速和设计速度的基础上进行调整，调整值多凭经验确定，缺乏统一的标准和客观的数学模型加以量化；而且广泛采用的全线限速方法，并没有考虑不同车辆、道路、气候条件、交通流等因素对车速的影响，其限速值不能反映道路实际行车条件和车辆运行特性，缺乏合理性，从而出现限速标志可信度下降、执法压力增大等一系列问题。 为克服以上不足，本文提出一种基于虚拟仿真的动态限速值设定方法。在对影响车速的各种因素及高速公路车辆运行特性进行综合分析的基础上，探寻影响车辆安全行驶的关键因素；在主要考虑道路和车辆因素的前提下，通过理论分析与仿真试验相结合，得到车辆安全行驶状态的评价指标和判别标准；在多体动力学仿真软件ADAMS平台上，建立车辆模型、道路模型、车--路耦合模型、仿真试验模型和车辆安全状态识别模型，并构建起高速公路车--路条件下安全速度仿真识别系统；通过特征路段模拟场景的建立、仿真方案的设计及仿真试验步骤的建立，实现仿真试验；借助实际道路模型，举例说明基于虚拟仿真的高速公路车--路条件下动态限速值设定方法，并与工程研究方法和现场调查得到的结果相比较，从而验证了仿真识别系统的可行性。 仿真试验结果表明，基于虚拟仿真得到的限速值与依据工程研究方法及现场调查的结果相一致，能够充分反映高速公路车辆的运行特性，具有很好的可行性，为限速值的设定提供了新的方法。同时本文提出的高速公路限速应根据实际的车辆、道路、交通、气候等条件进行动态控制，也为高速公路限速研究提供了一种崭新的思路。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1本文研究的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1国内外现行高速公路限速情况

1.2.2限速值设定方法研究现状

1.2.3高速公路限速方法

1.2.4基于虚拟试验技术的汽车动力学仿真研究现状

1.3本文研究的主要内容

第二章车速与交通安全分析

2.1设计车速、运营车速与限制车速

2.2车速与交通安全的关系

2.2.1车速与事故危险性的关系

2.2.2车速与事故严重程度的关系

2.2.3车速与事故数的关系

2.3超速行驶对交通安全的影响

2.4限速与交通安全的关系

2.5本章小结

第三章高速公路车—路条件下限速值设定依据分析

3.1车速的影响因素分析

3.2高速公路车辆运行特性分析

3.2.1自由流条件下车辆的运行特性分析

3.2.2车辆转弯运行特性分析

3.2.3车辆纵坡运行特性分析

3.3道路因素对交通安全的影响分析

3.4车辆因素对交通安全的影响分析

3.4.1车辆的行驶稳定性分析

3.4.2弯道制动时汽车的稳定性分析

3.5高速公路车辆安全行驶状态的判别

3.6本章小结

第四章高速公路安全速度仿真识别系统的构建

4.1系统建立思路

4.2 ADAMS软件介绍

4.2.1 ADAMS软件简介

4.2.2ADAMS的设计流程

4.2.3自由度

4.3车辆模型的建立

4.3.1 ADAMS/CAR建模基本原理

4.3.2整车参数的获取

4.3.3整车仿真模型的建立

4.4道路模型的建立

4.4.1路面谱文件的生成

4.4.2道路模型的生成

4.5驾驶员控制模型的建立

4.6车—路耦合模型的建立

4.7仿真试验模型的建立

4.8车辆安全状态识别模型的建立

4.9高速公路车—路条件下安全速度仿真识别系统

4.10本章小结

第五章高速公路车-路条件下动态限速值仿真试验研究

5.1特征路段模拟场景的建立

5.2仿真方案设计

5.3仿真试验步骤

5.4高速公路车-路条件下动态限速值仿真试验

5.4.1实际道路模型的建立

5.4.2基于虚拟仿真的动态限速值仿真试验

5.4.3高速公路安全速度仿真识别系统的可行性验证

5.5本章总结

第六章结论与展望

6.1论文的主要工作与结论

6.2论文的创新点

6.3论文的不足与展望

致 谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果