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基于人車路協(xié)同的車輛彎道安全車速預(yù)測(cè)

文檔作者：趙樹恩屈賢張金龍文檔來(lái)源： 1．重慶交通大學(xué)機(jī)電與汽車工程學(xué)院，重慶400074 賢，張金龍 2．重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 3．重慶大學(xué)汽車工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2020年12月02日
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2015年(第37卷)第l0期
汽車工程
Automotive Engineering 2015(Vo1．37)No．10
2015206
基于人車路協(xié)同的車輛彎道安全車速預(yù)測(cè)木
趙樹恩 ，屈
(1．重慶交通大學(xué)機(jī)電與汽車工程學(xué)院，重慶400074
賢 ，張金龍
2．重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，重慶402260；
3．重慶大學(xué)汽車工程學(xué)院，重慶400044)
[摘要] 為保證車輛彎道行駛的安全，綜合考慮影響車輛行駛安全的人、車、路和環(huán)境等因素，運(yùn)用層次分析
法和加權(quán)最小平方法建立多層次車輛彎道行駛安全度靜態(tài)因素綜合評(píng)價(jià)體系。基于車輛動(dòng)力學(xué)理論分析車輛彎道
行駛臨界車速，通過(guò)引入安全系數(shù)k，將車輛彎道行駛安全度評(píng)價(jià)模型與臨界車速結(jié)合，提出基于人車路協(xié)同的車
輛彎道安全車速預(yù)測(cè)模型。仿真結(jié)果分析表明，該模型可預(yù)測(cè)車輛彎道行駛安全車速，為車輛彎道車速預(yù)警提供一
種方法。
關(guān)鍵詞：汽車安全；彎道；側(cè)翻；安全車速；預(yù)測(cè)
Prediction of Safe Vehicle Speed on Curved Roads
Based on Driver．Vchicle—Road C0Uaborati0n
Zhao Shuen ．Qu Xian &amp;amp; Zhang Jinlong
1．College ofMechanical&amp;amp;Automobile Engineering，Chongqing JiaoTong University，Chongqing 400074
2．College of Mechanical Engineering，Chongqing Vocational Institute of Engineering，Chongqing 402260
3．College of Automobile Engineering，Chongqing University，Chongqing 400044
[Abstract] For assuring vehicle driving safety on curved roads，with concurrent considerations of driver，vehicle，
road and environment factors，a multi-layer static comprehensive evaluation system for vehicle driving safety
on cured road is established by using AHP and weighted least squares method．The critical driving speed of vehicle
on curved road is analyzed based on vehicle dynamics theory and by introducing safety coefficient k and combing the
evaluation model for vehicle driving safety on cured road with critical vehicle speed，a prediction model for safe ve—
hicle speed on cured road is proposed based on driver—vehicle-road collaboration．Simulation results show that the
prediction model proposed can predict the safe driving speed of vehicle on cured road，providing a way of vehicle
speed early warning on curve roads．
Keywords：vehicle safety；curved roads；rollover；safe speed；prediction
日l(shuí)J吾
彎道是公路交通事故的多發(fā)路段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我
國(guó)70％ 以上的重特大交通事故均發(fā)生在視距不良、
路側(cè)險(xiǎn)要、技術(shù)指標(biāo)較低的彎道路段?。車輛在彎
道行駛時(shí)，往往會(huì)因?yàn)檐囁龠^(guò)高而發(fā)生側(cè)翻、側(cè)滑等
危險(xiǎn)狀況。因此，如何準(zhǔn)確預(yù)測(cè)車輛彎道行駛安全
車速對(duì)減少此類事故的發(fā)生具有重要意義。
國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)車輛行駛安全性的判別進(jìn)行了大
量研究，并取得了一些研究成果。文獻(xiàn)[2]中綜合
考慮汽車運(yùn)行的道路狀況、車質(zhì)量、質(zhì)心高度等，開
發(fā)了一種商用車彎道速度預(yù)警系統(tǒng)，并進(jìn)行了實(shí)車
路試，取得了較好的效果。文獻(xiàn)[3]中在彎道安全
國(guó)家自然科學(xué)基金(51278514)、重慶市科委科研項(xiàng)目(cstc2014jcyjA6007)、山地城市交通系統(tǒng)與安全重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
開放基金(KTSS201305)和國(guó)家博士后基金(2014M562259)資助。
原稿收到日期為2015年7月2日，修改稿收到日期為2015年8月12日。
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趙樹恩，等：基于人車路協(xié)同的車輛彎道安全車速預(yù)測(cè) ·1209·
車速計(jì)算時(shí)引入與駕駛員、輪胎特性和道路路面條
件相關(guān)的影響因子，但其影響因子的取值存在局限
性。文獻(xiàn)[4]中在分析不同道路和氣候條件對(duì)安全
行駛車速影響的基礎(chǔ)上，建立了多因素共同影響下
的高速公路安全行駛車速模型，并對(duì)其進(jìn)行仿真計(jì)
算，但未考慮駕駛員生理心理特性對(duì)車速的影響。
文獻(xiàn)[5]中結(jié)合道路曲率、駕駛員特性和車輛動(dòng)力
學(xué)特性等參數(shù)建立了彎道最大安全車速預(yù)測(cè)模型，
通過(guò)引入風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)預(yù)估函數(shù)對(duì)車輛彎道行駛時(shí)的安
全狀態(tài)進(jìn)行判斷。上述研究大多未能全面考慮人、
車、路和環(huán)境等因素及其相互作用對(duì)車輛行駛穩(wěn)定
性的影響，往往不能準(zhǔn)確反映車輛實(shí)際運(yùn)行狀況。
本文中綜合考慮影響車輛行駛安全的人、車、路
和環(huán)境等因素，運(yùn)用層次分析法和加權(quán)最小平方法
建立多層次車輛彎道行駛安全度靜態(tài)因素綜合評(píng)價(jià)
體系，并結(jié)合車輛動(dòng)力學(xué)理論，建立基于人一車一路協(xié)
同的車輛彎道行駛安全車速預(yù)測(cè)模型，通過(guò)與基于
車輛動(dòng)力學(xué)理論的計(jì)算車速和基于TruckSim軟件
的仿真車速進(jìn)行比較，驗(yàn)證了該車速預(yù)測(cè)模型的有
效性。
1 基于人一車一路一環(huán)境的車輛行駛安
全綜合評(píng)價(jià)
1．1 車輛彎道行駛安全度評(píng)價(jià)指標(biāo)
人、車、路和環(huán)境是影響車輛行駛安全度的4個(gè)
主要因素。它們之間構(gòu)成了既相互關(guān)聯(lián)又相互制約
的交通安全復(fù)雜大系統(tǒng) J。考慮到影響因素的不確
定性和復(fù)雜性，建立多層次車輛彎道行駛安全度綜
合評(píng)價(jià)指標(biāo)，如表1所示，各評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)應(yīng)的量化
表1 車輛彎道行駛安全度綜合評(píng)價(jià)體系
目標(biāo)層A 1級(jí)指標(biāo)層C 2級(jí)指標(biāo)層D
駕駛員水平
駕駛員因素
駕駛行為特性
車載主動(dòng)控制
車輛因素 輪胎類型
車輛彎道 車輛類型
行駛安全
狀態(tài) 彎道半徑
超高
道路因素
附著系數(shù)
路面寬度
環(huán)境因素 天氣
值見表2。
1．2 基于加權(quán)最小平方法的綜合評(píng)價(jià)模型
1．2．1 綜合評(píng)價(jià)模型
“人一車一路一環(huán)境”是決定車輛行駛安全的最基
本要素。它們對(duì)車輛行駛安全度的影響是相互獨(dú)立
的。采用線性模型 對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，則
4
Y：Σtoi (1)
式中：Y為車輛行駛安全度綜合評(píng)價(jià)值；60 為各評(píng)價(jià)
4
指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)重(0≤to ≤1，Σ =1，i=1，2，3，
4)； 為各評(píng)價(jià)指標(biāo)量化值。
1．2．2 權(quán)重系數(shù)的確定
加權(quán)最小平方法 叫是對(duì)判斷矩陣(非一致矩
陣)A：(o )在約束條件Σ山 =1， >0下，用
函數(shù)
．，=Σ Σ( 一血 ) (2)
的極小化解 日=[091 ∞2 3 ? ] 作為排
序權(quán)向量。構(gòu)造拉格朗日函數(shù)L((E，，A)為
m m m
(∞A)= (tO 一aoo~)。+2A(Σ∞ —1)
(3)
令OL／OtoL=0，整理可得
m m
(Σ。 +(凡一1)) 一Σ(。酊+ ) +A=0
￡= 1
(4)
其中，i=1，2，3，? ，k，? ，n。矩陣形式為
Ato目+A 日=0 (5)
由于 似 =1，則式(5)整理可得
= C e／e C—P (6)
由式(6)即可求得影響車輛行駛安全度各因素
的權(quán)重。其中
c =
Σ。 +(m一2) 一(n ：+a21) ? 一(。 +。 )
i=I
一(n21+012) Σ《+(m一2)? 一(n2 +Ⅱm)
i=1
一(口 +口1 ) 一(0 +口2 ) ?Σ02 +(m一2)
e=[1 1 ? 1]： (7)
判斷矩陣(非一致矩陣)A=(口 )，采用文獻(xiàn)
[11]中提出的“1-9標(biāo)度法”來(lái)構(gòu)造，其判別標(biāo)準(zhǔn)如
表3所示。
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· 12l0· 汽車工程 2015年(第37卷)第10期
表2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的量化值
評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
人一評(píng)價(jià)指標(biāo)
<60 60-70 70-80 80-90 90—10o
駕駛員水平。 駕齡 a<3 3≤a<5 5≤口<10 10≤0<15 口≥l5
駕駛行為特性 等級(jí) 5級(jí) 4級(jí) 3級(jí) 2級(jí) 1級(jí)
評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
車一評(píng)價(jià)指標(biāo)
<60 60-80 80—10o
依據(jù) ABS、緩速器、ASR、EBD、ESP
車載主動(dòng)控制
等級(jí) 五者少于兩樣及以上 五者少于一樣 五者兼具
輪胎類型 等級(jí) 斜交輪胎 有內(nèi)胎子午線輪胎 無(wú)內(nèi)胎子午線輪胎
車輛類型 類型 大型客車 中型客車 小型客車
路一評(píng)價(jià)指標(biāo) 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
得分 <60 6O一80 80-100
附著系數(shù)
準(zhǔn)則 路面冰凍積雪0．07～0．15 潮濕瀝青混凝土路面0．5～0．7 干燥的瀝青混凝土路面0．8～0．9
得分 40-50 60-80 85—100
超高
準(zhǔn)則 積雪冰凍地區(qū)6％ 2，3和4級(jí)公路8％ 高速公路、1級(jí)公路8％或10％
得分 50-70 70-85 85—10o
路面寬度
準(zhǔn)則 兩車道 四車道 六車道
得分 <60 60—70 70-80 80-90 90—1oo
彎道半徑R／m
半徑 R<65 65≤R<200 2OO≤R<400 400≤R<7oo 700≤R<1 000
評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
環(huán)境一評(píng)價(jià)指標(biāo)
得分 40-60 60—80 80-100
天氣 準(zhǔn)則 有霧天氣 雨雪天氣 正常天氣
注：依據(jù)癥狀自評(píng)量表SCL90[ 將駕駛員行為特性分為5個(gè)等級(jí)，1級(jí)代表駕駛員沒(méi)有焦慮、疲勞癥狀，2級(jí)表示癥狀不明顯，3級(jí)表示癥狀
為輕到中度，4級(jí)表示癥狀為中到嚴(yán)重，5級(jí)表示癥狀的頻度和強(qiáng)度都十分嚴(yán)重。對(duì)于環(huán)境因素，如果是在夜間，以上得分乘以0．8的系數(shù)[ 。
表3 “1-9”評(píng)判標(biāo)度準(zhǔn)則
標(biāo)度 含義
1 兩個(gè)因素相比較，具有同等重要性
3 兩個(gè)因素相比較，a 比q稍微重要
5 兩個(gè)因素相比較，a 比 明顯重要
7 兩個(gè)因素相比較，。；比 十分重要
9 兩個(gè)因素相比較，n 比q極其重要
2，4，6，8 兩個(gè)因素相比較，上述兩相鄰判斷之間
倒數(shù) 兩因素 n 與 葉比較的判斷值為 。 ，
則 與。 比較的判斷值 =1／a 。
以影響行車安全的人、車、路和環(huán)境4個(gè)因素作
為一級(jí)指標(biāo)層評(píng)判因子，采用加權(quán)最小平方法對(duì)各
影響因素進(jìn)行權(quán)重分配。根據(jù)表3，對(duì)指標(biāo)重要性
兩兩比較，得判斷矩陣
A：
1 2 4 9
l／2 1 5 7
1／4 1／5 1 5
1／9 1／7 1／5 1
利用式(7)求出矩陣C及其逆矩陣為
C=
C～ ：
3．33
— 2．5
— 4．25
— 9．11
l廠2．94
I 1．68
1l 0．51
L0．26
— 2．5 —4．25 —9．11
7．06 —5．2 —7．14
- 5．2 4404 —5．2
— 7．14 —5．2 158
1．68 0．51 0．26]
l
1．13 0．31 0．16 l
l
0．31 0．12 0．05 l
l
0．16 0．05 0．O3_J
C～e：10．17
所以
C～e=c [1 1 1 1] =[5．40 3．29 0．99 0．50] ，
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趙樹恩，等：基于人車路協(xié)同的車輛彎道安全車速預(yù)測(cè) ·1211·
則基于加權(quán)最小平方法的1級(jí)指標(biāo)層各影響因素權(quán)
重分配為
。=C—e／e C =[0．531 0．323 0．097 0．049]
同理，2級(jí)指標(biāo)層評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重分配也可通過(guò)
上述步驟計(jì)算得到，計(jì)算結(jié)果如表4所示。
表4 各指標(biāo)因素權(quán)重分配
權(quán)重分配
1級(jí)指標(biāo)層 2級(jí)指標(biāo)層
評(píng)價(jià)因素 評(píng)價(jià)因素 1級(jí)指標(biāo)層評(píng) 2級(jí)指標(biāo)層評(píng)
價(jià)因素權(quán)重 價(jià)因素權(quán)重
駕駛員水平 0．405 0
駕駛員 O．531
駕駛員行為特性 0．595 0
車載主動(dòng)控制 0．507 6
車輛 輪胎類型 0．323 0．288 7
車輛類型 0．2O3 7
彎道半徑 0．372 1
超高 0．245 5
道路 0．097
附著系數(shù) 0．263 5
路面寬度 O．1l8 9
環(huán)境 天氣 0．049 1
結(jié)合式(1)，則運(yùn)用加權(quán)最小平方法構(gòu)建的車
輛行駛安全度綜合評(píng)價(jià)模型為
y=O．531x】+0．323x2+0．097x3+0．049x4 (8)
式中： 一 分別為駕駛員、車輛、道路和環(huán)境等影
響因素的量化值。
1．2．3 子評(píng)價(jià)模型的確定
結(jié)合以上分析，各子系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型如表5所示。
表5 子系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型
因素 評(píng)價(jià)模型
駕駛員因素 l=O．4050xI1+0．5950x】2
車輛因素 2=0．5076x2l+O．2887x22+O．2037x2，
道路因素 3=0．3721 x3l+0．2455x32+O．2635x33+O．1 1 89x34
f80—100(正常天氣)
4(自 )：{60—80(雨雪天氣)；
環(huán)境因素 t4o一60(有霧天氣)
r80—100(正常天氣)
X4( 夜)=0．8×{60—8o(雨雪天氣)
【40—60(有霧天氣)
表5中的 ， ， 分別為表2中人(駕駛員)、
車和路等評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的量化值；i=1，2，分別代表
“駕駛員水平”和“駕駛行為特性”；同理， =1，2，3
分別代表車載主動(dòng)控制、輪胎類型和車輛類型； =
1，2，3，4分別代表彎道半徑、超高、附著系數(shù)和路面
寬度。
2 基于車輛動(dòng)力學(xué)的彎道行駛臨界車速
2．1 車輛側(cè)翻力學(xué)模型
為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)車輛彎道安全車速，建立考慮懸架
作用的車輛側(cè)翻力學(xué)模型，如圖1所示。該模型忽
略了汽車縱向和俯仰方向的運(yùn)動(dòng)，并假設(shè)汽車左右
車輪關(guān)于 軸對(duì)稱¨ ，忽略非簧載質(zhì)量和前后軸不
同特性對(duì)汽車側(cè)翻特性的影響。
瓣Io；
’
Ⅳ
F 。
＼ 1
圖1 車輛在橫坡彎道時(shí)的受力分析
車輛在坡道上行駛時(shí)，沿Y軸的力平衡方程為
F 1cosOb+F：l sin0b—ma =0 (9)
沿 軸的力平衡方程為
Fy1 sin0b+Fzlcos0b—mg=0 (10)
繞 軸的力矩平衡方程為
ma dcos0 +mgdsinO。一K日0=0 (1 1)
由圖1可見，0 =0-0b
代入式(11)可得
ma dcos(0-0b)+mgdsin(0-0b)一KoO=0 (12)
再由圖1可見
d=(Hc一日o)／cos0 (13)
假設(shè)側(cè)傾角較小，則式(12)近似為
K80 ma d+mgd(0-0b) (14)
即
[(0 ／g)一0b] mgd／(Ko一， d) (15)
而式(13)近似為
d 日c—日o (16)
式(15)中簧載質(zhì)量側(cè)傾角和側(cè)傾角速度的比
值通常被稱為車輛側(cè)傾增益¨ ，故側(cè)傾增益為
R = (0 ／g)一0b Ko／[mg(Hc一日0)]一1 (17)
式中：m為簧載質(zhì)量；H 為車輛簧載質(zhì)量質(zhì)心高度；
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汽車工程 2015年(第37卷)第lO期
風(fēng)為側(cè)傾中心的高度；d為簧載質(zhì)量質(zhì)心C相對(duì)于
側(cè)傾中心0的高度； 為輪距；0為側(cè)傾角； 為側(cè)傾
剛度； 為橫坡度角；Os為質(zhì)心與側(cè)傾中心連線與鉛
垂線的夾角；F 和 分別表示側(cè)傾中心0處的側(cè)
傾載荷和垂直載荷。
2．2 側(cè)翻極限工況下的車速計(jì)算
如圖1所示，車輛繞右側(cè)輪胎接地點(diǎn)側(cè)傾，則
K目O+F 1·Ho—F 1 ／2+Ⅳ1t=0 (18)
式中Ⅳ1為左側(cè)輪胎垂直載荷。
由于道路橫坡度角較小，用橫坡度值代替坡度
角，tan0=0 ，則式(9)和式(10)可簡(jiǎn)化為
Fy1=ma 一， b (19)
】=mg+ma 0h (20)
當(dāng)車輛內(nèi)側(cè)輪胎離地時(shí)，內(nèi)側(cè)輪胎的垂向載荷
為0，可得
K 0 =(mgOb一，M )Ho+(mg+ma 0b)t／2
(21)
式中：Omax為在帶有橫坡度角的車輛側(cè)傾角最大值；
aymax為車輛側(cè)向加速度最大值。
將式(14)和式(16)代入式(21)，可得
ma (Hc—Ho)十 (日c一日0)(mox-0b)：
一(ma ～ b)月 +(mg+ma )t／2 (22)
將式(17)代入式(22)，可得
( c一日0)aymax／g+(Hc一日o)[(aym~x／g一0b)R 一 b]=
一(aymax／g-Ob)日0+(1+ ba? ／g) 2 (23)
化簡(jiǎn)可得
ay? 0b[Hc+(Hc—Ho)R ]+t／2
g Ⅳc+(Hc—Ho)R 一 b(t／2) (24)
考慮到測(cè)量的方便性和可操作性，簡(jiǎn)化a? ，取
H =H。，則得
0 l，
Hc+t／2
g -0b(t／2) (25)
根據(jù)側(cè)向加速度、轉(zhuǎn)彎半徑和速度之間的關(guān)系，
即
a = 。／R (26)
則車輛在帶橫坡路面轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)的側(cè)翻臨界車速為
(27)
2．3 側(cè)滑極限工況下的車速計(jì)算
隨著車速 的增加，離心慣性力迅速增加，當(dāng)它
達(dá)到輪胎與路面間橫向最大附著力F 時(shí)，車輛將發(fā)
生側(cè)滑，則
F =(Ⅳ1+Ⅳ2) (28)
又因?yàn)?
F： =N1+Ⅳ2 (29)
將式(20)代入式(28)，整理可得
F =(mg+ma 0b) (30)
當(dāng)側(cè)傾載荷F 等于橫向最大附著力F 時(shí)，為
車輛發(fā)生側(cè)滑的臨界狀態(tài)，結(jié)合式(26)，可得側(cè)滑
臨界車速為
hma ： R<0b-J-,~y)一(31) 一
1-0b
結(jié)合式(27)和式(31)，則基于車輛動(dòng)力學(xué)的車
輛彎道行駛臨界車速模型為
= min ? ‰ min
、
／ ~ Y'k'O b Rg，√
~／ t+2H cOb舷)
(32)
3 基于人車路協(xié)同的安全車速預(yù)測(cè)模型
基于車輛動(dòng)力學(xué)的車輛彎道臨界車速是在一般
情況下的極限車速。而道路交通系統(tǒng)是復(fù)雜的大系
統(tǒng)，受駕駛員、車輛、道路和環(huán)境等因素的綜合影響。
因此，在基于車輛動(dòng)力學(xué)的行駛臨界車速模型基礎(chǔ)
上，引入安全系數(shù) 。它反映了車輛行駛安全度靜
態(tài)綜合因素，從而實(shí)現(xiàn)車輛行駛安全度靜、動(dòng)態(tài)影響
因素的協(xié)同與耦合。安全系數(shù)k是運(yùn)用SAS軟件進(jìn)
行逐步回歸分析 ，具體操作步驟：(1)制作變量間
的散點(diǎn)圖，尋求變量間的相關(guān)性；(2)確定變量間可
能的函數(shù)形式；(3)對(duì)變量進(jìn)行回歸分析，確定回歸
方程。經(jīng)過(guò)大量的計(jì)算機(jī)模擬驗(yàn)算和驗(yàn)證得出安全
系數(shù) 為
= (33)
式中Y為由式(8)得出的車輛安全度綜合評(píng)價(jià)值。
另外，考慮到汽車在受到側(cè)向力作用時(shí)，外側(cè)輪
胎產(chǎn)生彈性變形，從而輪胎接地中心向內(nèi)偏移，輪距
減小，這導(dǎo)致安全臨界車速減少約5％ 14]。因此，引
入輪胎側(cè)偏特性修正系數(shù)K， 取0．95。
結(jié)合式(32)、式(33)和輪胎側(cè)偏特性修正系數(shù)
K，基于人車路協(xié)同的車輛彎道行駛安全車速預(yù)測(cè)模
型為
=min( max， hax)=min
＼
K I ~
一
Y
dt' O b
Rg
． ／Y，) ，
K√／ t+2H cOb ~一-
^√ 2H 一 tO 。^√ 75)／ (34)
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汽車工程 2015年(第37卷)第10期
側(cè)傾角快速增加，車輛嚴(yán)重偏離軌道線行駛，直至汽
車發(fā)生側(cè)翻。
圖7和圖8分別為彎道半徑為40和60m的車
輛行駛速度變化與車輪垂直載荷變化。
30
20
詹
I；I}}{
褰10
O
0 2 4 6 8 10 12 l4
時(shí)間／s
圖7 車輛行駛速度
0 2 4 6 8 1O 12 14
時(shí)問(wèn)／s
圖8 車輪垂向載荷
由圖7和圖8可以看出，直線行駛時(shí)車速幾乎
呈線性增加，輪胎的垂向力基本保持小范圍波動(dòng)；進(jìn)
入彎道后，隨車速的下降，輪胎右側(cè)垂向力增加，左
側(cè)垂向力下降，直至為0，則汽車在彎道處發(fā)生
側(cè)翻。
圖9為車輛橫向載荷轉(zhuǎn)移率。車輛橫向載荷轉(zhuǎn)
移率(LTR) 171是指內(nèi)側(cè)車輪轉(zhuǎn)移到外側(cè)車輪的載
鑄
噼
欄
足
顰
圖9 橫向載荷轉(zhuǎn)移率
荷與總載荷之比；當(dāng)LTR>1時(shí)，車輛會(huì)發(fā)生側(cè)翻。
由圖9可以看出，汽車LTR呈準(zhǔn)線性增加到1，此時(shí)
車輛發(fā)生側(cè)翻。
同理，也可得到車輛在彎道濕滑路面行駛時(shí)的
安全車速。
表7為基于TruckSim軟件仿真得到的車輛彎
道橫向失穩(wěn)臨界車速、基于車輛動(dòng)力學(xué)理論模型(式
(32))的計(jì)算車速和本文中所建立的基于人車路協(xié)
同的安全車速預(yù)測(cè)模型(式(34))得到的彎道安全
車速的對(duì)比。
表7 車輛彎道安全車速比較
彎道半 附著系數(shù) 仿真車速／ 動(dòng)力學(xué)車速／ 模型車速／
徑／m (km／h) (km／h) (km／h)
干燥 40 61．41 65．84 57．58
O．75 60 77
． 04 78．85 73．O5
濕滑 40 49．93 50．46 48．23
0．5 60 59
． 91 61．69 57．61
由表7可知，相對(duì)基于車輛動(dòng)力學(xué)的安全車速
模型而言，本文中建立的基于人車路協(xié)同的車輛彎
道安全車速預(yù)測(cè)模型，充分考慮了人、車、路和環(huán)境
對(duì)車輛行駛安全的影響，可確定不同條件下的臨界
車速；所確定的臨界車速相對(duì)保守，但更接近Truck—
Sim仿真得到的臨界車速，這驗(yàn)證了該模型的可
行性
5 結(jié)論
(1)綜合考慮影響車輛行駛安全的人、車、路和
環(huán)境等因素，建立了車輛行駛安全度靜態(tài)綜合因素
評(píng)價(jià)體系，構(gòu)建了基于加權(quán)最小平方法的車輛行駛
安全度模型。
(2)在由車輛動(dòng)力學(xué)導(dǎo)出車輛彎道行駛I臨界車
速模型的基礎(chǔ)上，引入安全系數(shù)k和輪胎側(cè)偏特性
修正系數(shù)，給出了基于人車路協(xié)同的車輛彎道行駛
安全車速預(yù)測(cè)模型。
(3)通過(guò)對(duì)比驗(yàn)證表明，該模型可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)不
同條件下的安全車速，對(duì)車輛彎道行駛安全研究具
有理論價(jià)值。
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