【博士】道路几何设计对车辆行驶特性的影响机理研究【2009】

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内容简介

　　学科专业：交通工程　　授予学位：博士　　学位授予单位：西南交通大学　　学位年度： 2009年　　虽然在过去几十年里手工计算、纸上画图的设计手段已经被CAD技术所取代，但平、纵、横分开考虑的设计习惯依旧没有改变，融于自然环境带来的唯一性，又使设计者不能像对待工业产品那样，用“设计．样品．试验．修改设计"手段实物测试出公路路线的使用性能，而是全凭以往的先验经验来把握线形质量，因此很难有针对性的修改设计方案。大量的设计缺陷和疏漏被带到运营中后，导致公路几何特性与车辆行驶特性、驾驶人特性三者之间的不匹配，最终形成众多的事故多发路段(多发位置)。所以，时至今日，在很多情况下保证行驶安全和驾乘舒适这两个基本性质仍得不到满足。　　但如果能够进行类似于机械产品那样的虚拟行驶试验，让车辆动力学模型在建好的三维路面模型上行驶，记录车辆各种响应随行驶里程或者时间的变化，进而评估道路几何设计的质量，显然是一种比较理想的路线质量检验和测试手段，这也正是我们的目的。为此，本文建立了“公路．驾驶人．车辆．环境”仿真系统(RDVES)，根据输入的线形要素RDVES能快速得到路面的3维模型，导入整车动力学模型，再设置驾驶行为参数和环境影响后，即可实现三维空间路面上的车辆自动行驶，并且行驶过程可见。通过虚拟行驶试验，设计者能够依据车辆在未来道路的运动状态和驾驶操纵输入直接得到行驶不稳定位置和操纵困难路段，能够有针对性的修改设计参数，并观察改进效果，直至得到让人满意的设计。还可以像对待机械产品那样来对公路路线进行变参数试验研究，找出公路几何特性、车辆特性、驾驶人行为特性三者之间相互作用规律，比如公路线形参数变化对车辆运动学行为和驾驶行为的影响规律，车辆性能和尺寸参数改变、驾驶行为改变时公路线形参数应该如何作出调整，等等，最终使公路设计能够适应不断发展变化的现代车辆设计和驾驶人行为。　　论文首先研究了“公路．驾驶人．车辆．环境”仿真系统(RDVES)的子系统建模、耦合技术，然后以验证后的RDVES为虚拟试验手段结合道路实测，进行了线形的设计质量分析和设计控制、不利环境行车模拟、单车事故的力学机理分析、平曲线上的车辆运动规律和驾驶行为分析等研究工作，主要的创新性成果作一全面陈述。　　

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