高速公路典型地形環(huán)境風(fēng)下的行車(chē)安全研究.pdf

1、側(cè)風(fēng)會(huì)改變行駛車(chē)輛的受力狀態(tài)，使其受到的側(cè)向力成倍增大，造成側(cè)向失衡，導(dǎo)致車(chē)輛側(cè)翻或駛離既定道路。高速公路上車(chē)輛行駛速度較高，且某些特定路段會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的環(huán)境風(fēng)，更容易產(chǎn)生風(fēng)誘交通事故。在高速公路風(fēng)誘交通事故頻發(fā)的背景下（盡管一些事故產(chǎn)生的原因是多方面的），研究高速公路典型地形對(duì)自然風(fēng)的加強(qiáng)作用，探討不同車(chē)型在環(huán)境風(fēng)作用下的行車(chē)安全，是提升我國(guó)高速公路交通安全管理水平的內(nèi)在需求，也是建立不同氣候條件下交通安全管理預(yù)警系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)之一，具

2、有重要的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)和深遠(yuǎn)意義。本文從高速公路環(huán)境風(fēng)作用下保證車(chē)輛行駛安全的角度出發(fā)，以建立適合我國(guó)的風(fēng)速預(yù)警系統(tǒng)為目標(biāo)，選取某特定MPV車(chē)型以及高速公路典型地形為研究對(duì)象，對(duì)高速公路風(fēng)誘交通事故易發(fā)點(diǎn)的判定方法和環(huán)境風(fēng)作用下的車(chē)輛最大安全行駛速度理論模型進(jìn)行了探索性研究。
　　 論文首先分析了環(huán)境風(fēng)作用下的車(chē)輛行駛安全相關(guān)問(wèn)題的歷史演變規(guī)律，探討了研究高速公路典型地形的環(huán)境風(fēng)作用下車(chē)輛行駛安全研究的方法和思路。同時(shí)，對(duì)高速公路典型

3、地形下的環(huán)境風(fēng)分布規(guī)律、路面不平度對(duì)車(chē)輛的激勵(lì)以及“風(fēng)-車(chē)-路”仿真環(huán)境等問(wèn)題的研究方法進(jìn)行了深入探討。
　　 接著，利用空間幾何學(xué)原理和計(jì)算流體力學(xué)理論構(gòu)建了高速公路高架路段和山谷路段的FLUENT模型；遵循由淺入深、由易到難、由特殊到一般的規(guī)律，先后研究了孤立山體、孤立山谷和多山谷組成的典型地形周?chē)沫h(huán)境風(fēng)分布規(guī)律；分析了環(huán)境風(fēng)極大值點(diǎn)的出現(xiàn)位置，探討了各極大值點(diǎn)的環(huán)境風(fēng)速等關(guān)鍵性指標(biāo)與地形特征值、入射風(fēng)速、入射角度等影響因

4、素之間的關(guān)系，得到了高速公路典型地形對(duì)自然風(fēng)的加速率與各影響因素之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。
　　 其次，基于多體動(dòng)力學(xué)軟件ADAMS，建立了以某MPV實(shí)車(chē)為原型的虛擬樣機(jī)模犁；建立了基于快速傅里葉變換理論的三維路面不平度模型，并基于三角網(wǎng)格理論和空間幾何學(xué)原理，創(chuàng)建了生成三維路面文件的通用模型，包括節(jié)點(diǎn)的生成和單元生成算法，導(dǎo)入形成ADAMS所需的三維路面仿真環(huán)境；采用基于離散風(fēng)壓中心的方法，模擬了側(cè)風(fēng)對(duì)車(chē)輛作用的作用，并導(dǎo)入ADAM

5、S形成側(cè)風(fēng)條件，與車(chē)輛模型、路面不平度模型共同組成了“風(fēng)-車(chē)-路”的系統(tǒng)仿真環(huán)境。并使用日本TML公司的“SLW-ND-A”六分力測(cè)量?jī)x器，采用對(duì)比MPV車(chē)輛右前輪胎所受六分力的道路實(shí)驗(yàn)方法，證明了該虛擬樣機(jī)模型的正確性。
　　 再次，經(jīng)過(guò)理論分析確定了該MPV車(chē)輛保持安全行駛所允許的最大側(cè)偏距離閾值；使用正交試驗(yàn)方法對(duì)上述MPV虛擬樣機(jī)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，確定了車(chē)速、風(fēng)速、天氣、路面等因素對(duì)車(chē)輛行駛安全影響的重要度；再接下來(lái)以晴天為

6、例，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)得到了該車(chē)側(cè)偏距離與行駛車(chē)速及所受側(cè)風(fēng)之間的關(guān)系，并采用理論推導(dǎo)方法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法建立了車(chē)輛行駛側(cè)偏距離與車(chē)速、風(fēng)速關(guān)系的數(shù)值模型。
　　 最后，在融合前文研究結(jié)論的基礎(chǔ)上，分別使用理論推導(dǎo)方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法建立了風(fēng)誘交通事故易發(fā)點(diǎn)的辨別方法和高速公路環(huán)境風(fēng)作用下的車(chē)輛最大安全行駛速度模型；并以此為理論依據(jù)，提出了符合我國(guó)國(guó)情的高速公路風(fēng)速預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有的特點(diǎn)、功能和結(jié)構(gòu)特征，并探討了建設(shè)基于GPS和GSM網(wǎng)絡(luò)