基于TruckSim進(jìn)場(chǎng)道路行駛安全性仿真研究

摘要：為了研究車速對(duì)進(jìn)場(chǎng)道路安全性的影響，選取勐醒至江城至綠春高速公路SJ4標(biāo)進(jìn)場(chǎng)道路，在TruckSim軟件環(huán)境下建立道路模型，研究定速行駛下超速對(duì)皮卡車的安全性的影響。通過(guò)仿真得到此進(jìn)場(chǎng)道路的危險(xiǎn)路段，對(duì)于皮卡車，正向行駛車速限制在25km/h以內(nèi)，反向行駛車速限制在35km/h以內(nèi)。

關(guān)鍵詞：道路安全? 軌跡偏移值? 峰值附著系數(shù)

1 引言

對(duì)于道路交通安全，徐進(jìn)等人在復(fù)雜山區(qū)道路上，構(gòu)建人-車-路協(xié)同仿真系統(tǒng)，開(kāi)展了代表性的虛擬駕駛行駛實(shí)驗(yàn)，對(duì)道路設(shè)計(jì)符合性、車輛通過(guò)性等方面進(jìn)行了檢驗(yàn)分析。竇同樂(lè)等人在立交匝道上，運(yùn)用仿真軟件Carsim，結(jié)合實(shí)車實(shí)驗(yàn)，研究道路附著系數(shù)、車輛載重等因素對(duì)車輛行駛安全性與舒適性的影響。李詩(shī)佳等人在Carsim中，研究超速、路面附著系數(shù)對(duì)高速公路環(huán)形匝道汽車行駛安全性的影響，仿真分析得到超速達(dá)到50%以上，汽車側(cè)滑風(fēng)險(xiǎn)較高;吳國(guó)雄等人研究山區(qū)道路開(kāi)展自然駕駛行為，研究三個(gè)軸向加速度對(duì)駕駛員舒適性的影響;徐進(jìn)等人針對(duì)不同公路類型和車型，建立了較為準(zhǔn)確的橫向加速度-曲率半徑和橫向加速度-速度的均值模型、極限值模型和85分貝模型;吳楚娜等人基于Trucksim進(jìn)行仿真模擬試驗(yàn)，通過(guò)研究分析客車行駛過(guò)程中橫向偏移量和輪胎載荷轉(zhuǎn)移率，得到了客車在彎道超速行駛對(duì)橫向穩(wěn)定性的影響。

綜上所述，大部分研究針對(duì)山區(qū)道路和復(fù)雜立交道路，許多進(jìn)場(chǎng)道路與山區(qū)道路有一定相似性-彎道多且在彎道處存在視野盲區(qū)，本文針對(duì)進(jìn)場(chǎng)道路安全性分析，選擇勐醒至江城至綠春高速公路SJ4標(biāo)進(jìn)場(chǎng)道路，在TruckSim軟件環(huán)境下建立道路模型，模擬定速行駛皮卡車行駛安全性分析。

2 虛擬行駛實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 實(shí)驗(yàn)道路

選擇綠谷隧道出口、金陽(yáng)河隧道進(jìn)口進(jìn)場(chǎng)道路，道路全長(zhǎng)3.2千米，最小平曲線半徑15米，設(shè)計(jì)時(shí)速15km/h，最大縱波12%，路基寬6.5米，半徑在15～30米之間的彎道多達(dá)30個(gè)。根據(jù)進(jìn)場(chǎng)道路的設(shè)計(jì)參數(shù)，通過(guò)AutoCAD將仿真道路的平面線形、道路縱斷面進(jìn)行數(shù)據(jù)提取，之后把道路數(shù)據(jù)導(dǎo)入到車輛模擬軟件TruckSim道路模型中，完成道路建模。下圖為Trucksim正向進(jìn)場(chǎng)道路K0+600-K1+200仿真圖，連續(xù)彎道且坡度變化較大。

2.2 仿真車型及駕駛模式設(shè)置

皮卡車車長(zhǎng)4.47米，寬1.7米，車高1.935米。選擇行車道居中作為方向控制仿真模式。選擇道路中線為彎時(shí)的目標(biāo)軌跡，駕駛員控制設(shè)置定速巡航。

3 實(shí)例分析

3.1皮卡車正向定速巡航行駛

側(cè)滑是小型車輛在連續(xù)彎道中一種常態(tài)事故，皮卡車是工程用車的一種常見(jiàn)車型，在此進(jìn)場(chǎng)道路中，我們進(jìn)行不同車速下定速行駛對(duì)側(cè)滑的影響，用車身側(cè)偏角、軌跡偏移量和峰值附著系數(shù)表征皮卡車的行駛安全性，當(dāng)峰值附著系數(shù)小于路面附著系數(shù)時(shí)，汽車安全行駛;當(dāng)峰值附著系數(shù)大于路面附著系數(shù)時(shí)，汽車發(fā)生較為危險(xiǎn)的狀態(tài);當(dāng)峰值附著系數(shù)接近路面附著系數(shù)時(shí)，汽車發(fā)生側(cè)滑。

以設(shè)計(jì)時(shí)速15km/h行駛速度的基礎(chǔ)上，設(shè)置仿真速度25km/h，仿真結(jié)果中提取側(cè)向加速度、車身側(cè)偏角，計(jì)算出軌跡偏移值和峰值附著系數(shù)。

隨著車速的提高，車身側(cè)偏角、峰值附著系數(shù)、軌跡偏移值波動(dòng)變化與車速成正相關(guān)，車速以25km/h行駛時(shí)，汽車最大峰值附著系數(shù)達(dá)到了0.66，略微超過(guò)了道路附著系數(shù)，軌跡偏移值為0.54，汽車發(fā)生了部分側(cè)滑，車身也發(fā)生最大側(cè)偏，行駛安全性較差。因此對(duì)于皮卡車等小型車輛在此類進(jìn)場(chǎng)道路行駛時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格限制車速，除了防止自車側(cè)滑導(dǎo)致駛出道路。

3.2皮卡車反向定速巡航行駛

汽車反向行駛時(shí)，我們?cè)O(shè)置車速15km/h、25km/h和35km/h。車速為15km/h時(shí)，車身側(cè)偏角等值波動(dòng)較小，行駛較為安全;當(dāng)車速達(dá)到35km/h時(shí)，汽車側(cè)偏嚴(yán)重，峰值附著系數(shù)超出路面附著系數(shù)，發(fā)生危險(xiǎn)的駕駛行為，在K2+100到K2+200路段時(shí)，車身偏移0.52米，峰值附著系數(shù)為0.68，汽車已經(jīng)發(fā)生側(cè)滑，有輕微的偏移，在K2+500到K2+2600路段時(shí)，峰值附著系數(shù)為0.65，汽車偏移達(dá)到了1.31米，汽車完全駛出車道線，處于極度危險(xiǎn)狀態(tài)，在這兩個(gè)路段車身側(cè)傾角較大，車身側(cè)傾嚴(yán)重。

4 主要結(jié)論如下：

（1）正向行駛時(shí)，車速25km/h時(shí)，汽車最大峰值附著系數(shù)達(dá)到了0.66，軌跡偏移值為0.54，汽車發(fā)生了部分側(cè)滑，車身也發(fā)生最大側(cè)偏。

（2）反向行駛時(shí)，當(dāng)車速達(dá)到35km/h時(shí)，在K2+500到K2+2600路段時(shí)，峰值附著系數(shù)為0.65，汽車偏移達(dá)到了1.31米，汽車完全駛出車道線，處于極度危險(xiǎn)狀態(tài)，在這兩個(gè)路段車身側(cè)傾角較大，車身側(cè)傾嚴(yán)重。

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作者簡(jiǎn)介：劉文超（1994-），男，漢，甘肅張掖人，碩士研究生在讀，研究方向：智能網(wǎng)聯(lián)、交通安全。