沥青路面潮湿与积水条件下典型车辆制动行为研究

摘要

在降雨天，汽车在道路上行驶时极易发生交通事故。一方面是因为降雨天能见度降低影响驾驶员视线;另一方面是由于雨水漫流在路面形成一层水膜，使轮胎与路面间的附着系数显著降低。因此，研究沥青路面潮湿与积水条件下典型车辆的制动行为对改善交通安全具有重要意义。
　　本文首先从力学和动力学角度分析汽车制动过程中车轮的受力和运动状态。通过分析地面制动力、制动器制动力和附着力的关系，得出结论认为汽车制动时地面制动力的大小与踏板力成正比，但是最大值不会超过地面最大附着力;通过分析附着系数与滑移率的关系，得出结论认为车轮运动状态处于最佳滑移率时能获得最大的附着系数。
　　根据弹性流体动力润滑理论研究轮胎的动力滑水现象，建立轮胎动力滑水方程和临界滑水速度模型;根据多元线性回归理论建立附着系数与行车速度、水膜厚度、轮胎花纹深度的多元回归模型;根据水膜厚度对沥青路面干燥、潮湿与积水状态进行界定，确定不同路面状态下附着系数的仿真计算模型。
　　本文运用循环迭代的离散方法实现了变化的附着系数在CarSim软件中的定义，并完成了沥青路面潮湿与积水条件下汽车制动行为仿真。仿真结果表明:制动距离随水膜厚度和制动初速度的增大而增大，随轮胎花纹深度的增大而减小，其中对制动距离影响最为明显的因素是制动初速度、其次是水膜厚度。因此汽车在雨天行驶时，保证行车安全、避免交通事故必须要降低车速行驶。
　　最后，分析了驾驶员在制动过程中的反应特性，并利用汽车制动仿真结果建立了安全车距模型，通过分析前车不同的运动状态，确定双车模型系统的安全车距;运用安全车距模型，计算了不同降雨强度下的临界滑水速度和安全车距，并提出了关于雨天高速公路安全行车的若干建议。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容和技术路线

1．3．1 本文主要研究内容

1．3．2 本文技术路线

第二章 汽车制动性能基本理论

2．1 汽车制动系统简介

2．1．1 制动系统的工作原理与组成

2．1．2 制动系统的设计要求

2．1．3 制动系统的评价指标

2．2 汽车制动过程分析

2．2．1 汽车制动时车轮力学分析

2．2．2 地面制动力、制动器制动力与附着力的关系

2．2．3 汽车制动时车轮动力学分析

2．3 汽车防抱制动系统(ABS)简介

2．3．1 汽车防抱制动系统的控制原理

2．3．2 汽车防抱制动系统的组成结构

2．3．3 汽车防抱制动系统的布设方式与控制策略

2．4 本章小结

第三章 沥青路面潮湿与积水条件对汽车制动性能的影响

3．1 汽车制动性能分析

3．1．1 干燥路面上汽车制动性能分析

3．1．2 有水路面上汽车制动性能分析

3．2 轮胎滑水分析

3．2．1 滑水机理分析

3．2．2 动力滑水理论模型

3．2．3 轮胎滑水模型求解与应用

3．3 关于临界滑水速度的探讨

3．4 附着系数的影响因素

3．4．1 路面对附着系数的影响

3．4．2 速度对附着系数的影响

3．4．3 水膜厚度对附着系数的影响

3．4．5 轮胎对附着系数的影响

3．4．6 部分滑水条件下道路附着系数多元回归

3．5 路面潮湿与积水条件的界定

3．6 本章小结

第四章 基于CarSim的汽车制动性能仿真

4．1 CarSim软件简介

4．1．1 CarSim软件的组成

4．1．2 CarSim软件求解器介绍

4．2 基于CarSim的汽车参数化建模

4．2．1 车体

4．2．2 轮胎

4．2．3 转向系

4．2．4 悬架

4．2．5 制动系

4．2．6 传动系与空气动力学

4．3 模型仿真计算

4．3．1 仿真初始条件设定

4．3．2 动态附着系数在CarSim中的实现

4．4 仿真结果分析

4．4．1 仿真结果汇总

4．4．2 水膜厚度对制动距离的影响

4．4．3 轮胎花纹深度对制动距离的影响

4．4．4 制动初速度对制动距离的影响

4．4．5 制动距离回归分析

4．5 本章小结

第五章 汽车安全车距模型研究

5．1 我国关于安全车距的规定

5．2 停车距离分析

5．2．1 考虑驾驶员反应特性的制动过程分析

5．2．2 停车距离计算

5．3 安全车距模型的建立

5．4 高速公路安全行车建议

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要研究成果和结论

6．2 需要进一步研究的问题

参考文献

致谢

附录