基于车路多源信息的大型车辆侧翻预测建模及仿真实现

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:mybestlove_nx
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近年来,我国交通运输业迅速发展,汽车侧翻引起的交通事故在不断增加,造成了严重的人员伤亡与巨大的经济损失。车辆侧翻已经成为世界瞩目的安全问题,研究如何提高车辆的抗侧翻能力,减少侧翻事故的发生,已成为当前研究的热点。大型车辆作为一种重要的交通运输工具,具有重心高,质量大,轮距相对较窄的特点,且行驶中这些参数都动态变化,致使大型车辆比其它汽车更容易发生侧翻事故。本文以大型车辆为研究对象,建立三自由度车辆动力学模型,提出基于TTR的车辆侧翻预测方法,并运用MABLAB/Simulink和Trucksim软件联合仿真不同车辆操纵参数、车辆结构参数以及不同路面条件的车辆TTR侧翻预测结果,主要研究内容如下:(1)分析车辆稳定性机理,包括侧倾稳定机理和横摆稳定机理。以两轴大型车辆为研究对象,在车辆坐标系下建立了三自由度动力学模型,该模型包括横向,横摆以及侧倾方向的响应。在MATLAB/Simulink中,分别采用J-turn和Fishhook工况来仿真所建立动力学模型动态响应,通过侧倾角φ、横摆角速度Ψ、质心侧偏角β、横向速度Vx和横向加速度αy这五个变量的输出响应与Trucksim仿真结果进行对比,结果表明该模型与Trucksim中对应车辆模型的响应基本一致,可以满足大型车辆侧翻预测的需求,为大型车辆侧翻预测算法的研究打下基础。(2)基于车辆三自由度动力学模型,根据车辆动态横向载荷转移率LTRd确定出车辆侧倾角阈值,在MATLAB/Simulink中仿真实现基于侧倾角速度和侧倾加速度TTR侧翻预测方法。仿真结果对比表明,两种TTR侧翻预测方法都能有效预测车辆侧翻发生的时间,在整个预测过程中,基于侧倾角速度的TTR侧翻预测方法比基于侧倾加速度的TTR预测方法效果好,原因在于它的稳定性好,精确性好。(3)仿真不同车辆操纵参数、车辆结构参数的车辆TTR侧翻预测结果。车辆操纵参数包括车速和前轮转角;车辆结构参数包括簧载质量、簧载质量侧倾转动惯量、侧倾中心距离、质心到前轴的距离、悬架侧倾刚度、悬架侧倾阻尼系数、前轮侧偏刚度和后轮侧偏刚度等。(4)统计了公安部交通管理局发布的近三年的道路因素与侧翻事故关系的数据,在Trucksim软件中仿真了典型的几种路面条件下的车辆TTR侧翻预测结果,包括不同路面附着系数,路面凸起。本文基于三自由度动力学模型实现了基于侧倾角速度的车辆TTR侧翻预测算法,并仿真了不同的车辆操纵参数、不同车辆结构参数和不同道路条件时的TTR侧翻预测结果,文中的预测方法为今后开发大型车辆侧翻预警装置与侧翻控制装置打下基础。
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