轿车-电动自行车侧面碰撞事故再现分析

为了再现轿车与电动自行车的侧面碰撞事故,利用PC-Crash进行了轿车与电动自行车的侧面碰撞模拟试验,分析了不同车辆碰撞速度下骑车人头部与车辆引擎罩及风挡玻璃撞击的位置,探讨了车辆碰撞速度与骑车人头部损伤的关系,建立了骑车人抛距模型,并与国外模型进行了对比.研究结果表明:碰撞车速为50 km/h可以认为是骑车人头部伤害的碰撞速度阈值;当碰撞车速低于40 km/h时,车辆撞击运动和静止的电动自行车,骑车人抛距变化的趋势基本相似;当碰撞车速高于40 km/h时,与撞击运动的电动自行车相比,车辆与静止的电动自行车碰撞的骑车人抛距略大,而电动自行车的抛距分布较为离散.利用骑车人头部与车辆的碰撞位置、骑车人头部损伤及骑车人抛距能够有效地再现轿车与电动自行车侧面碰撞事故的碰撞速度.     

一种汽车巡航控制的分层控制算法

为减轻驾驶员操作负荷,提高车辆行驶的安全性和舒适性,提出了一种自适应巡航分层控制算法,并通过调节电子节气门实现了在实车上的应用.在上层控制中,设计了一种基于驾驶员稳态跟车特性的线性跟车算法和可供选择的安全车距模型;在下层控制中研究了基于逆查询表的速度闭环控制策略.通过道路实验知识构建了节气门开度查询表,并结合增量式PID控制的精细调节,实现了良好的车速跟随效果.在此基础上,通过定速巡航实验和稳态跟车实验对所设计的控制算法进行了实车验证.实验结果表明,在正常行驶工况下,自适应巡航控制器能有效降低驾驶强度,对驾驶员具有良好的适应性和舒适性.     

汽车巡航控制方法及Simulink仿真

为改善或提高汽车行驶安全性及驾驭汽车的轻松舒适性,提出基于城市工况的汽车定速巡航PID控制办法.设计了PID巡航控制器,采用预定车速与巡航车自身实际车速偏差作为控制器输入参量,将发动机节气门开度作为控制器的输出量.利用MATLAB/Simulink建立了汽车纵向系统动力学模型,将控制器得到的节气门开度输入到汽车纵向控制系统模型,实现了巡航系统闭环反馈控制的仿真.结果表明:该方法能够有效地保证巡航车按设定的城市工况所允许的车速行驶,具有较好的控制效果,建立的汽车纵向系统动力学模型也是有效的.     

基于模糊控制的车辆自适应巡航系统设计

在定速巡航的基础上,结合跟车巡航功能,设计了一种自适应巡航分层控制系统,可根据行驶工况自动切换其工作模式,实现巡航系统的智能化。该系统综合考虑了跟车系统中前车车速、加速度、车距等各种因素,利用模糊控制技术的优点,提高控制系统的性能。利用Matlab仿真及硬件在环技术进行实验研究,结果表明该控制系统能够实现巡航模式的自适应切换,并且具有较高的控制精度和理想的巡航性能。     

基于车速平稳过渡的高速公路出口限速方案

研究能够满足出口车速平稳过渡的逐级限速方案,对提高出口区域车辆平稳运行及安全提升有重要意义。利用无人机采集高速公路出口车辆运行参数,分析出口车辆运行特征,考虑驾驶员对相邻限速标志的认知反应,构建了连续限速标志设置间距计算模型,建立了高速公路出口不同级别的限速方案,利用驾驶模拟试验对设计的不同限速方案进行分析及评价。模型的计算结果显示,二级限速方案中,限速值为60-40km/h的限速标志间距为160m;三级限速方案中,限速值为80-60-40km/h的限速标志间距分别为：300,80m,限速值为90-60-40km/h的限速标志间距分别为300,85m;四级限速方案中,限速值为100-80-60-40km/h的限速标志间距分别为295,160,80m。利用驾驶模拟器对模型结果进行验证,试验结果表明：逐级限速方案的平均减速度指标小于1.3 m/s2,均在驾驶舒适性阈值内;随着限速级数增加,车辆离散幅度显著降低,表明逐级限速方案对出口车辆运行速度有明显管控效果;四级限速方案可使在分流鼻端车速标准差、平均减速度、V85分别控制在5.23km/h、0.52m/s2、54km/h左右,极大了满足车速平稳过渡要求。可见,借助模型定量优化的逐级限速方案可以显著提高出口车速过渡的平稳性和安全性。     

基于重载车辆性能的高速公路长大纵坡临界坡长确定

针对由山区高速公路纵坡坡度和坡长组合设置不合理,导致长大纵坡路段交通事故频发的问题,通过分析重型车辆上下坡运行速度特性及受力情况,以陕汽生产的F3000重载汽车为例,通过理论推导构建重型车辆公路纵坡爬坡及下坡车速与坡长理论模型,模拟不同比功率重型车辆上、下坡运行速度与坡长的变化关系,并确定高速公路合理的上下坡临界坡长。研究中假设工况为高速公路坡度1%～6%,上坡车辆最高初速度和最低末速分别为80、50 km/h,下坡最低初速度和最高末速度为0、80 km/h。使用MATLAB模拟计算其坡度与车速的变化规律。研究结果表明:上坡过程中,以80 km/h的初速度为例,稳定车速为45～61 km/h;当坡度一定时,比功率越大的车型速度降低的越快,稳定行驶速度越大,达到稳定行驶车速的平衡坡长越长。下坡过程中,当坡度一定时比功率越大的车型,车速增大越多,稳定行驶速度越大,达到稳定行驶车速的平衡坡长就越短。在坡度为1%～3%时,无须设置爬坡车道;当坡度大于3%时,比功率较低的车型,爬坡性能较差,车速下降较快,需要设置爬坡车道。重型车辆在4%、5%、6%的坡度行驶时,设置避险车道的坡长阈值分别为5.5、4、3 km。研究成果可为山区公路线形的合理设计、道路的安全防护以及爬坡车道与避险车道的设置提供理论依据,从而提高山区高速公路重型车辆的行车安全。     

汽车自适应巡航控制系统研究现状与发展趋势

作为传统定速巡航的升级,自适应巡航控制(adaptive cruise control,ACC)系统可以提高驾驶舒适性和行车安全性.论文概述了ACC系统的发展历程,从环境感知技术、驾驶员跟车行为特性、车辆动力学建模、ACC系统控制算法、ACC系统功能扩展等方面对近年来ACC系统的最新研究成果进行了详细论述,在此基础上讨论并展望了ACC系统研究的共性问题与发展趋势.     

电动自行车滑动附着系数实验测量与分析

电动自行车是我国城市道路交通中重要的出行工具之一,近些年来保有量及事故量不断上升。现行国家标准中未提供电动自行车滑动附着系数参考值,给通过电动车自行车事故现场制动痕迹鉴定车速带来不便。基于车辆制动过程中的功能转换特点,采用便携式制动性能测试仪和人工测量相结合的实验方法,得到在不同道路状况下电动自行车的滑动附着系数值。研究表明,与机动车相比,电动自行车的滑动附着系数更小,且受道路干湿程度、车辆类型、骑行车速等因素的影响不大。     

基于高斯过程回归的车辆巡航系统学习预测控制

针对自动巡航系统中前车加速度预测问题,以及为满足人们对车辆安全性、舒适性和经济性要求,提出一种基于高斯过程回归的车辆自动巡航系统学习预测控制策略.先用高斯过程回归法对前车加速度做学习建模,再结合车间运动学模型定义车辆自动巡航系统预测模型.进而,通过在线滚动优化车辆自动巡航系统安全性、舒适性和经济性综合指标,建立车辆自动巡航系统学习预测控制器.最后,通过CarSim/Simulink联合仿真平台,将本方法的加减速典型驾驶工况与传统预测巡航控制策略下的驾驶工况对比验证.结果表明:与传统控制策略相比,本文方法更具有效性和优越性.     

差异变形下地铁盾构隧道内行车舒适性研究

针对地基沉降、临近施工扰动导致的工后差异变形广泛存在于我国已建地铁盾构区间隧道中,对隧道内的行车安全性和舒适性会产生影响等问题,基于赫兹非线弹性接触理论,考虑车辆、轨道、隧道、围岩的空间结构特征和相互接触关系,建立车-轨-隧-围岩一体化计算模型,计算隆起变形下盾构隧道内运行车辆的轮重减载率及平稳性指标,分析地铁列车行车安全性及舒适性。从线路轨向高差和行车速度这2个主要因素出发,讨论其对行车舒适性的影响规律,探讨不同线路隆起情况下平稳行车的临界速度。研究结果表明:当盾构隧道隆起值在容许范围内且列车以正常运行速度行驶时,能够保证列车的行车安全,但对列车运行舒适性影响较大;行车舒适性与行车速度和隧道隆起程度有关,行车速度的影响程度较明显;当隧道轨向高差达到规范规定的预警值时,平稳行车速度约为80 km/h;当达到控制值时,满足行车舒适性要求的车速仅为20 km/h左右。     

基于模型预测控制的可变目标距离自适应巡航控制研究

为解决在复杂交通环境中自适应巡航系统存在旁车切入本车前方工况时，目标期望距离计算模型得到的期望相对距离与实际相对距离发生阶跃以及堵车蠕行工况，车辆与前车距离较近，拥堵路况不断启停的目标车辆的速度、加速度和相对距离持续抖动，导致的纵向加速度幅值过大带来的驾驶平顺性、舒适性和安全性问题，提出可变目标距离的自适应巡航控制算法，基于模型预测控制理论，建立离散纵向运动学预测模型，综合考虑底盘加速度响应、极限安全纵向跟车距离、车辆自身物理限制、驾驶人乘坐舒适性等优化控制目标，引入松弛因子进行在线求得可行解.在旁车不同切入工况、综合工况行驶以及堵车蠕行工况对本算法进行仿真和实车测试并利用数据对IDM算法开环实验，研究成果对比表明，考虑旁车切入的可变目标距离的自适应巡航控制算法在旁车加速切入工况中，纵向控制产生的最大冲击度为-0.25 m/s³，相比于IDM模型降低50%，堵车蠕行工况中纵向控制产生最大减速度为-0.3 m/s²，相比于IDM模型降低30%，综合工况和定速巡航工况中，算法在保持安全距离情况下可以对车辆实现稳定纵向控制，加速度幅值不超过-0.3...     

成果推广

可用于电动自行车和电动摩托车的低速无刷力距电机及其控制系统 本成果已获得国家专利,是国内外未见报道的高效率低速无刷电机及其控制系统.产品经国家中小型电机质量监督检测中心检测,系统效率≥83%,过载系数3(3min内),堵转力距 71.6N.m.由于送检传动部份的机械损耗,系统效率实际≥87%.本专利技术适用于电动车辆,也适用于其它一切需要高效率、高可靠性及经常过载需要调速或自动调速的交流或直流供电的场合.电动自行车电机及其控制系统放上17AH/12V×2的铅酸蓄电池后,在总载重量93kg时能以28km/h的速度连续行驶40km以上,爬坡能力6°.电动摩托车电机及其控制系统放上17AH/12V×4的铅酸蓄电池后,在总载重量145kg时能以32km/h的速度连续行驶68km以上.这时负载I=6.5A,爬坡能力为9°.由于能量转换效率高,每行驶1000km的使用费为36元～75元,有强劲的市场潜力,如能形成产业规模,也有国际竞争能力.本电机和控制系统结构简单可靠,经久耐用,具有机械加工和电子器件组装能力的厂家均能生产.转让方式:1.普通许可 5万一次付清2.对确有经济实力能形成产业规模的大型企业,可考虑作区域性转让.条件面议.     

电动自行车-轿车碰撞形态对骑车人抛距的影响研究

为研究电动自行车与轿车前部不同碰撞形态对骑车人抛距的影响,从国家车辆事故深度调查体系中选出与轿车碰撞的电动自行车事故案例21起,利用PC-Crash仿真软件建立轿车与电动自行车的碰撞模型。在此基础上进行计算机模拟实验,分析了不同碰撞形态下骑车人的动态响应过程,研究车速、碰撞夹角对骑车人抛距的影响。结果表明:骑车人横向抛距随着电动自行车速度的增加而增大;骑车人相对于轿车速度方向上的横向速度分量越大,其横向抛距越大;骑车人纵向抛距随轿车速度的增加而增大,电动自行车速度和碰撞夹角对纵向抛距影响不大。     

电动自行车—轿车碰撞形态对骑车人抛距的影响

为研究电动自行车与轿车前部不同碰撞形态对骑车人抛距的影响,从国家车辆事故深度调查体系中选出与轿车碰撞的电动自行车事故案例21起,利用PC-Crash仿真软件建立轿车与电动自行车的碰撞模型。在此基础上进行计算机模拟试验,分析了不同碰撞形态下骑车人的动态响应过程。研究车速、碰撞夹角对骑车人抛距的影响。结果表明:骑车人横向抛距随着电动自行车速度的增加而增大;骑车人相对于轿车速度方向上的横向速度分量越大,其横向抛距越大;骑车人纵向抛距随轿车速度的增加而增大,电动自行车速度和碰撞夹角对纵向抛距影响不大。     

直流电机转速检测与脉宽调速电路设计的探讨

为了深化学生的理论基础学习,进一步提高工程实践能力,指导学生设计和制作直流电机的转速检测与脉宽调速电路模型。主要让学生设计转速检测与脉宽调速电路。这两个电路的设计既可以独自成为一个设计实验,也可作为组合性实验,同时对电动自行车的调速具有借鉴意义。     

智能车辆自适应巡航控制策略研究

为满足车辆自适应巡航安全性要求,提出了一种分层式自适应巡航控制策略。首先将车辆行驶模式分为定速巡航与跟车巡航两种,并设计控制模式切换策略,针对不同模式,分别建立基于PID控制和基于可变车头时距的安全车间距策略与最优控制的控制器模型,获得期望加速度;然后建立下层制动/节气门开度切换模型及其逆模型,得到车辆期望的节气门开度和制动压力,实现对车辆的控制;最后基于CarSim与Matlab/Simulink联合仿真平台进行测试。结果显示,所设计的安全车间距策略和控制策略能够保证巡航稳定性及安全性。     

基于新型人工势场法的车辆避障路径规划研究方法

针对道路交通环境车辆避障的复杂性,对传统人工势场法进行了改进,将其应用于车辆的避障路径规划;该方法建立了道路边界危险斥力势场模型和障碍物斥力势场模型,并在传统障碍物斥力势场中引入速度因素,车辆在以上两种势场组成的复合场中受到道路边界斥力、障碍物斥力的作用。当达到受力平衡时,通过求解方程可以得到一条安全避障路径;并在避障过程中对车辆实施速度控制。仿真分析结果表明改进后的方法规划出的路径在避障过程中,车辆与障碍物的距离增加至少20 cm,可有效地提高避障的安全性;避障过程中对主车车速进行控制,可使主车的横摆角速度和侧向加速度降低至少20%,有效地提高车辆运行的舒适性和安全性。     

道路减速带对车辆平顺性和安全性的影响

在分析道路减速带控制车速原理的基础上,采用实车道路试验的方法,研究了道路减速带结构尺寸对车辆平顺性和安全性的影响,得到了车辆通过不同结构尺寸道路减速带时,车身加速度和车轴加速度随车速的变化关系.结果表明:道路减速带的宽度与控制车速成正比,高度与控制车速成反比;对于车速小于40 km/h的道路,道路减速带宽度为400～500mm(高度为40～50 mm)即可取得良好的控制车速效果;对于车速小于60 km/h的道路,道路减速带的宽度为500～600mm(高度为30～40 mm)时才能取得良好的控制车速效果.     

基于CarSim与Simulink联合仿真的轮式拖拉机舒适性分析

根据滤波白噪声路面数学模型在Simulink中建立了D级路面仿真模型,利用Car Sim-Simulink联合仿真方法建立了东风404轮式拖拉机的车辆动力学模型,结合建立的模型进行了在车速分别为10、30、50 km/h时的舒适性仿真分析,结果表明整车的舒适性有待提高.探索了在Simulink中建立路面模型的方法及利用CarSim-Simulink研究整车舒适性分析的途径,为进一步进行整车动力学分析提供了依据.     

基于不同车速的纯电动汽车能耗分析研究

为了研究纯电动汽车在不同车速下的能耗及运行特性,利用底盘测功机对车辆进行不同车速段能量消耗测试,研究了纯电动汽车能耗与车速间的关系,分析了各系统或部件能耗占比以及工作效率,提出了提高车辆经济性的优化建议。结果表明,行驶速度对纯电动汽车能耗有很大影响;在10km/h车速段,各系统工作效率最低,随着车速提高,工作效率回升;电机以及传动系统工作效率对能量利用有重要影响,测试车辆电机以及传动系统在60km/h车速段能量损失较高,对能量高效利用造成不利影响。