组合挂车弯道通过能力模拟系统的建模与设计

摘要

组合挂车公路弯道行驶通过能力一直是大件运输企业衡量城市交通运输所需费用的一项重要指标。但是近些年在大件运输车弯道行驶通过能力研究方面，研究对象仍为简单的半挂车或全挂车模型，研究的方法还是粗略的轨迹比较或参数比较。因此随着我国经济的发展，工业设备的规模扩大，城市路段改造费用的增加，已有方法已经限制了大件运输企业的继续发展。针对上述情况，大件企业迫切希望能对现有的理论方法进行综合、更新，并利用先进的计算机技术实现为方便实用的运输企业模拟软件来辅助判断。 本文针对大件运输企业的上述需求，分析并开发了《组合挂车弯道通过能力模拟系统》。论文从以下几个部分进行了研究。 1)对于组合挂车，将现有汽车动力学和汽车理论中的相关理论进行了分析、总结，从车型结构、轮廓参数、运动方程和运行轨迹四个方面建立了组合挂车的完整转弯模型； 2)对于公路弯道，从公路的路形方面出发，利用公路弯道的3个基本组成元素和6个类型分析，建立了公路的数学模型，并给出了模型的测量、计算方法； 3)对于车辆弯道通过能力的判断，本文从通常情况和极限情况两种类型出发，利用计算机实时碰撞检测和模型简化等方法在实现了三维计算机模拟系统中的运算判断模块； 4)通过上述问题的解决，本课题还设计了系统框架，建立了三维虚拟环境和车辆、道路的三维模型，进而通过一系列软件优化技术建立了模拟系统。 所得系统是目前国内少有的关于组合挂车的三维动画显示模拟系统，解决了目前大件运输过程中公路弯道通过与否只能靠驾驶员直觉判断的现实问题。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景与意义

1.2课题研究目的、对象与内容

1.3本文内容简介

第二章组合挂车通过能力问题研究

2.1引言

2.2汽车动力学

2.2.1汽车动力学历史

2.2.2汽车动力学的研究状况

2.2.3汽车动力学的发展趋势

2.3车辆通过性分析

2.3.1车辆轮廓通过性相关的几何参数

2.3.2车辆支承通过性评价指标

2.3.3常见弯道通过能力判断方法

2.4研究方法

2.5小结

第三章模拟系统的分析与建模

3.1引言

3.2大件运输车介绍

3.2.1国内大件运输车生产和使用现状[21]

3.2.2几种常见GOLDHOFER挂车

3.2.3车辆的基本组合模块

3.2.4车辆各部分连接、转向方式

3.3组合挂车建模

3.3.1组合挂车的几何结构

3.3.2车辆几何模型

3.3.3车辆轮廓参数

3.3.4车辆运动方程

3.3.5车辆转弯行驶轨迹

3.4公路路形分析与建模

3.4.1公路弯道平面组合类型

3.4.2公路弯道模型

3.4.3公路模型的区域表示

3.5组合挂车弯道通过能力判断方法

3.5.1判断方法综述

3.5.2系统实时碰撞检测算法

3.5.3车辆极限通过能力分析

3.6小结

第四章模拟系统的设计与实现

4.1引言

4.2系统设计方案

4.2.1试验原理

4.2.2系统功能分析及模块划分

4.2.3系统软件开发环境

4.3模拟系统的实现

4.3.1模拟系统图形界面设定

4.3.2模拟场景的分层结构设计

4.3.3车辆模型的实现

4.3.4三维公路模型的实现

4.3.5周围虚拟环境的实现

4.4系统三维图形绘制优化方案

4.5系统当前完成部分界面

4.6小结

第五章工作总结

5.1课题已完成工作

5.2课题的后续工作

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文