冰雪天气条件下京加公路白桦段行车安全研究

摘要

黑龙江地区冬季严寒且持续时间长，冰雪恶劣天气给交通安全带来很大的挑战，尤其是近年来随着经济的发展，高速、一级公路里程逐年增加，汽车保有量也越来越大，每年因冰雪不良天气造成的交通事故占冬季事故总数的很大比重，因此，开展冰雪天气下行车安全展开研究，对提升冰雪道路交通安全意义深远。本文以国道京加公路白桦段作为试验路，对冰雪道路摩擦系数进行研究，通过对冰雪道路进行分类，测得了不同类型冰雪道路的摩擦系数变化范围;其次为评估冰雪条件下的路线线形对行车安全的影响，提出一种利用多体动力学软件ADAMS/Car构建人-车-路（环境）虚拟仿真平台来对行车安全进行研究的方法;对试验路的线形进行分析，划分危险路段，找出不良天气条件下行车极限工况，进行仿真分析最终得出国道京加公路白桦段限速值，最终利用事故数据进行验证分析，证明得出的限速值准确、可靠。
　　最终获得以下研究成果:
　　1、将冰雪天气下的典型道路类型分为新雪、松散积雪、压实雪板、雪浆、冰膜、冰板六种。冰雪路面在可见构造深度时，构造深度越小，摩擦系数越低;随着制动初速度提高，冰雪路面摩擦系数降低;由于薄层润滑水膜的影响，冰、雪路面摩擦系数均在0℃附近达到最低值;较高或较低的胎压会减小摩擦系数，增加制动距离;本文得出了六种不同类型冰雪路面在低速状态下的摩擦系数变化范围。
　　2、利用ADAMS/Car构建了小汽车、大货车等车辆多体动力学模型、基于方向、速度控制的驾驶员模型、三维冰雪道路模型及车-路耦合模型。不同模块均完成自我校验后成功构建了“驾驶人-车辆-道路（环境）”虚拟仿真系统。
　　3、分析得出试验路在线形设计上的问题路段，进而划分出8处危险路段;并分析得出得出冰雪道路极限工况:紧急制动工况、紧急变换车道（躲避障碍物）工况、小半径圆曲线极限行驶工况。定义了紧急工况下车辆失稳状态判定的阀值，通过对危险路段进行虚拟仿真实验，得出临界安全速度，最终得出三种典型冰雪道路条件下小汽车、大货车在国道京加公路白桦段限速建议值。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 冰雪道路交通安全国内外研究现状概述

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

2 冰雪路面抗滑特性研究

2．1 引言

2．2 冰雪路面类型划分

2．3 摩擦系数测量试验方法选取

2．4 冰雪路面摩擦系数的测量

2．4．1 室内不同构造深度下的摩擦系数试验

2．4．2 室内不同温度下的摩擦系数试验

2．4．3 室外不同车速下摩擦系数测量

2．4．4 室外不同胎压下制动时摩擦系数试验测量

2．5 本章小结

3 “驾驶人-车辆-道路(环境)”虚拟仿真系统的构建

3．1 车辆建模

3．1．1 车辆动力学建模介绍

3．1．2 车辆动力学建模步骤

3．1．3 车辆模型稳定性、平顺性校验

3．2 驾驶人模型建立

3．2．1 驾驶员模型介绍

3．2．2 IPG驾驶员模型建立

3．3 道路(环境)模型建立

3．3．1 道路模型建立

3．3．2 轮胎-路面耦合模型

3．4 本章小结

4 冰雪道路行车安全仿真研究

4．1 车辆行驶安全极限工况及参数阀值选取

4．1．1 冰雪道路事故数据来源及分析

4．1．2 极限工况及参数阀值选取

4．2 紧急制动工况仿真

4．2．1 ABS防抱死系统构建

4．2．2 紧急制动仿真结果及其分析

4．3 紧急变换车道工况仿真

4．4 小半径圆曲线极限行驶工况仿真

4．5 京加公路危险路段划分及冰雪天气下限速值得出

4．6．1 冰雪天气下限速值得出

4．6．2 京加公路危险路段仿真验证

4．6 限速值合理性验证

4．7 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

声明