[发明专利]快速道路横风下安全行车速度确定方法

说明书

技术领域

本发明属于交通安全技术领域，涉及道路横风对车辆行驶的影响，为一种快速道路横风下安全行车速度确定方法。

背景技术

恶劣天气行对快速道路行车安全性产生严重影响，不良天气下单位时间内不良天气的事故数是晴天的好几倍甚至是几十倍，且多为重大和恶性事故。2007年，不良天气下的交通事故造成全国约17600人死亡，85200人受伤，直接财产损失达3.18亿人民币。快速道路现有的限速方法往往不考虑天气的影响，因而研究如何确立不良天气下快速道路限速方法对于保证道路行车安全性是具有重大意义的。

目前，已有关于快速道路不良天气下的限速方法往往是通过美国高速公路与交通运输协会(AASHTO)的停车视距模型来实现的，因而这些方法仅仅考虑了车辆纵向上的行驶安全性。然而，快速道路上横风会对车辆横向稳定性产生影响，基于AASHTO的停车视距模型的限速方法在确定快速道路上横风下车辆安全行车速度上是不适用的，因而目前还没有关于确立快速道路上横风下安全行车速度的方法。

汽车在低速行驶时，汽车所受的气动力对汽车的运行稳定性常常可以忽略，分析汽车受力时只考虑汽车所受地面阻力。随着汽车的行驶速度不断提高，气动力对汽车运行稳定性的影响越来越大，尤其是当汽车高速行驶在有侧向风作用的快速道路上时，由于高速气流的侧向气动力作用，汽车将会出现操纵稳定性问题，甚至有可能出现严重的交通事故。因而在横风下对高速公路上的车辆采取速度管理措施是必要的。本发明为此提出了一种快速道路横风下安全行车速度确定方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：横风对快速道路的行车安全有很大影响，然而目前还没有针对横风影响的快速道路安全行车速度确定方法。

本发明的技术方案为：快速道路横风下安全行车速度确定方法，包括以下步骤：

1)对于需要进行横风车速控制的路段，获取其路面参数，包括路线转弯半径R，路线横坡α以及路面摩擦系数μ_s，其中路面摩擦系数μ_s在不同天气状况下对应不同的值；

2)确立快速道路上常见车型的基本参数，包括车辆质量m，单位为kg，正投影面积A，单位为m²，升力系数k_CL，侧向系数k_CS，这4个参数可以通过查阅规范直接获取；

3)车辆受到横风侧向气动力、车辆惯性力、车辆重力以及横风产生的气动升力和路面摩擦力的共同作用，在侧向气动力和惯性力共同作用下，车辆产生侧向滑移，失去正常行驶能力，侧滑的必要条件为：

F_I+F_s≥F_f+G_α                               (1)

根据路面参数和车辆参数计算车辆惯性力：

FI=mUcar2/R---(2)]]>

其中，U_car为车辆速度，这里采用快速公路上限速值；

根据路面参数和车辆参数计算车辆惯性力，以及车辆重力沿斜坡方向上的重力分量：

G_α＝mg sinα                                   (3)

计算车辆由于横风作用下受到的侧向气动力大小：

F_s＝1/2C_sρU²A                                  (4)

其中ρ为空气密度，取1.2kg/m³；U为绝对风速，即风速U_wind和车速U_car的合成速度，C_S为侧向气动力系数，C_s＝k_CSβ，β为风向角，β＝tan^-1U_wind/U_car；