【博士】道路幾何設(shè)計(jì)對(duì)車(chē)輛行駛特性的影響機(jī)理研究【2009】

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　　學(xué)科專(zhuān)業(yè)：交通工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：西南交通大學(xué)　　學(xué)位年度： 2009年　　雖然在過(guò)去幾十年里手工計(jì)算、紙上畫(huà)圖的設(shè)計(jì)手段已經(jīng)被CAD技術(shù)所取代，但平、縱、橫分開(kāi)考慮的設(shè)計(jì)習(xí)慣依舊沒(méi)有改變，融于自然環(huán)境帶來(lái)的唯一性，又使設(shè)計(jì)者不能像對(duì)待工業(yè)產(chǎn)品那樣，用“設(shè)計(jì)．樣品．試驗(yàn)．修改設(shè)計(jì)"手段實(shí)物測(cè)試出公路路線的使用性能，而是全憑以往的先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)來(lái)把握線形質(zhì)量，因此很難有針對(duì)性的修改設(shè)計(jì)方案。大量的設(shè)計(jì)缺陷和疏漏被帶到運(yùn)營(yíng)中后，導(dǎo)致公路幾何特性與車(chē)輛行駛特性、駕駛?cè)颂匦匀咧g的不匹配，最終形成眾多的事故多發(fā)路段(多發(fā)位置)。所以，時(shí)至今日，在很多情況下保證行駛安全和駕乘舒適這兩個(gè)基本性質(zhì)仍得不到滿足?！　〉绻軌蜻M(jìn)行類(lèi)似于機(jī)械產(chǎn)品那樣的虛擬行駛試驗(yàn)，讓車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型在建好的三維路面模型上行駛，記錄車(chē)輛各種響應(yīng)隨行駛里程或者時(shí)間的變化，進(jìn)而評(píng)估道路幾何設(shè)計(jì)的質(zhì)量，顯然是一種比較理想的路線質(zhì)量檢驗(yàn)和測(cè)試手段，這也正是我們的目的。為此，本文建立了“公路．駕駛?cè)耍?chē)輛．環(huán)境”仿真系統(tǒng)(RDVES)，根據(jù)輸入的線形要素RDVES能快速得到路面的3維模型，導(dǎo)入整車(chē)動(dòng)力學(xué)模型，再設(shè)置駕駛行為參數(shù)和環(huán)境影響后，即可實(shí)現(xiàn)三維空間路面上的車(chē)輛自動(dòng)行駛，并且行駛過(guò)程可見(jiàn)。通過(guò)虛擬行駛試驗(yàn)，設(shè)計(jì)者能夠依據(jù)車(chē)輛在未來(lái)道路的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和駕駛操縱輸入直接得到行駛不穩(wěn)定位置和操縱困難路段，能夠有針對(duì)性的修改設(shè)計(jì)參數(shù)，并觀察改進(jìn)效果，直至得到讓人滿意的設(shè)計(jì)。還可以像對(duì)待機(jī)械產(chǎn)品那樣來(lái)對(duì)公路路線進(jìn)行變參數(shù)試驗(yàn)研究，找出公路幾何特性、車(chē)輛特性、駕駛?cè)诵袨樘匦匀咧g相互作用規(guī)律，比如公路線形參數(shù)變化對(duì)車(chē)輛運(yùn)動(dòng)學(xué)行為和駕駛行為的影響規(guī)律，車(chē)輛性能和尺寸參數(shù)改變、駕駛行為改變時(shí)公路線形參數(shù)應(yīng)該如何作出調(diào)整，等等，最終使公路設(shè)計(jì)能夠適應(yīng)不斷發(fā)展變化的現(xiàn)代車(chē)輛設(shè)計(jì)和駕駛?cè)诵袨?。　　論文首先研究了“公路．駕駛?cè)耍?chē)輛．環(huán)境”仿真系統(tǒng)(RDVES)的子系統(tǒng)建模、耦合技術(shù)，然后以驗(yàn)證后的RDVES為虛擬試驗(yàn)手段結(jié)合道路實(shí)測(cè)，進(jìn)行了線形的設(shè)計(jì)質(zhì)量分析和設(shè)計(jì)控制、不利環(huán)境行車(chē)模擬、單車(chē)事故的力學(xué)機(jī)理分析、平曲線上的車(chē)輛運(yùn)動(dòng)規(guī)律和駕駛行為分析等研究工作，主要的創(chuàng)新性成果作一全面陳述。　　

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