[发明专利]圆曲线路段设计合理性的评价方法

说明书

本发明提供一种圆曲线路段设计合理性的评价方法，包括：建立以车辆质心侧偏角和横摆角速度为变量的车辆系统在圆曲线路段侧向行驶情况的车辆系统模型；根据步骤S1中建立的车辆系统模型量化分析车辆在圆曲线路段上稳定行驶时，车辆质心侧偏角和横摆角速度的量化关系；搭建车辆在待评价的圆曲线路段上侧向行驶的动力学仿真系统，并根据步骤S1的车辆系统模型计算其在待评价的圆曲线路段上行驶时车辆质心侧偏角和横摆角速度，之后结合步骤S2中车辆质心侧偏角和横摆角速度的的量化关系对圆曲线路段的设计指标的合理性进行评价。本发明从非线性的角度出发充考虑了汽车在圆曲线路段的失稳情况，使得对圆曲线路段合理性的评价更准确且贴合实际情况。

技术领域

本发明属于交通运输的技术领域，具体涉及一种圆曲线路段设计合理性的评价方法。

背景技术

公路曲线段是路线设计的重点和难点，特别是其线型条件的特殊性和驾驶员的行为复杂性，已经成为交通事故的高发区域。我国地形复杂，在山区高速公路存在许多小半径的急弯路段，会使车辆发生侧向滑动，使其偏移固定轨迹甚至发生失稳，事故隐患较大。根据统计数据表明，在曲线路段上的事故率比直线路段要高，发生事故的严重性也明显高于平直路段。但是，设计规范等安全评价方法只从线性角度分析汽车在圆曲线路段的失稳情况，而实际路段可能存在复杂的地理因素和车辆因素，使得汽车的失稳不能简单的从线性角度进行分析，目前正缺少一种从非线性角度出发的、更贴近实际的理论计算评价方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种圆曲线路段设计合理性的评价方法，本发明从非线性的角度出发充考虑了汽车在圆曲线路段的失稳情况，使得对圆曲线路段合理性的评价更准确且贴合实际情况。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种圆曲线路段设计合理性的评价方法，包括如下步骤：

一种圆曲线路段设计合理性的评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，建立以车辆质心侧偏角和横摆角速度为变量的车辆系统在圆曲线路段侧向行驶情况的车辆系统模型；

S2，根据步骤S1中建立的车辆系统模型量化分析车辆在圆曲线路段上稳定行驶时，车辆质心侧偏角和横摆角速度的量化关系；

S3，搭建车辆在待评价的圆曲线路段上侧向行驶的动力学仿真系统，并根据步骤S1的车辆系统模型计算其在待评价的圆曲线路段上行驶时车辆质心侧偏角和横摆角速度变化情况，之后结合步骤S2中车辆质心侧偏角和横摆角速度的量化关系对待评价的圆曲线路段设计指标的合理性进行评价。

进一步地，步骤S1的具体方法为：

S21，对车辆在圆曲线路段侧向运动过程进行受力分析，建立车辆的侧向运动方程以及横摆角运动方程；

S22，基于Dugoff轮胎模型建立车辆的侧向轮胎力模型；

S23，将步骤S22的侧向轮胎力模型与步骤S21的运动方程结合，建立车辆系统在圆曲线路段侧向行驶状态的车辆系统模型，该车辆系统模型为：

式中，β为质心侧偏角，γ为横摆角速度。

进一步地，在步骤S2中，通过相平面给定车辆系统模型变量的质心侧偏角β和横摆角速度γ多组不同初始值，将每组不同初始值代入车辆系统模型中对应求出连续变化的一组(β,γ)解值，以质心侧偏角β和横摆角速度γ分别为横、纵坐标，将得到的每组解(β,γ)绘制在坐标系上，即可得到(β～γ)相平面图，每个初始值对应的一组解在相平面上的轨迹即为相轨迹。