基于车路耦合安全度模型的山区公路弯道设计理论研究

作     者：乐伍杉 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：姚红云

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：车路耦合 道路线形 平面曲线 Carsim仿真 山区公路 

摘      要：早期西部山区公路由于受特殊地理条件以及经济预算的双重限制,导致部分路段在实际设计中接近或低于规范要求。一条山区公路可以同时存在如长大下坡、急弯、弯坡组合等危险路段,为车辆安全运行埋下严重隐患。随着机动车保有率的不断上升,西部山区交通事故问题日益凸显。以重庆市为例,重庆市山区公路事故率逐年增长,造成严重经济损失。如果在公路线形设计时能够提供科学合理的设计理论,事故率便能有效的减少。今年我国“一带一路政策方针的实施,将会在我国西部地区掀起新一轮的公路建设。找出事故频发原因,针对设计规范进行改进是本文的目的。山区公路弯道路段单位里程交通事故率远高于直线路段,弯道路段事故形态主要为车辆侧翻与侧滑。本文针对山区公路的弯道路段设计规范提出有效评价方法。通常情况下道路线形安全评价是建立在试车试验的基础上,由于弯道路段试车实验过于危险,本文采用了计算机仿真模拟。首先通过分析车辆在弯道行驶时的受力特点,分别从整车受力与前后轴受力,对车辆发生侧翻与侧滑的状态,建立包含平曲线半径参数的受力模型。通过公式计算出最小半径值,与规范最小半径值进行比较。以整车分析的计算值接近极限最小半径,以前后轴分析的计算值接近一般最小半径,证明了公式的合理性。通过对比分析不同仿真软件的优劣,确定了使用Carsim软件进行仿真模拟。分别建立人—车—路模型,模拟车辆在弯道行驶发生侧翻与侧滑的状态,确立以发生侧滑时所对应车路参数进行研究。从不同半径、不同超高、不同车型的仿真进行侧滑比较,将仿真结果数据进行线形拟合,确定平曲线设计阈值,此阈值远小于规范值。重新对车辆侧滑定义,采取车辆横向摆角作为研究因素,确定关于横向摆角的计算公示与临界值。通过仿真得到车辆转向角与前后轮侧偏角,将数据带入横向摆角公式,计算临界值对应弯道半径,将数据线形拟合,最终确定了平曲线设计合理阈值,也证明了Carsim软件的精准性。本课题研究对车辆在弯道安全行驶提供理论参考,对现有规范值提出合理的建议,具有一定的实际研究意义。