[发明专利]基于车辆侧翻侧滑虚拟试验的公路平曲线半径安全设计的优化方法

说明书

本发明公开了一种基于车辆侧翻侧滑虚拟试验的公路平曲线半径安全设计的优化方法，包括如下步骤：1确立优化目标函数Q(r)；2构建驾驶员‑车辆‑目标路段虚拟试验仿真平台；3获取车辆以设计速度运行的动力学指标，计算侧向加速度比率LTA_r与载荷转移率LTR_r的值；4如满足LTA_r≤0.9且LTR_r≤0.9，计算Q(r)的值，跳转至步骤6；如不满足，跳转至步骤5；5公路平曲线半径r增加Δr，重复步骤2‑4；6计算目前方案与优化目标平曲线相邻平曲线之间的线段长度l；若满足条件r≥r_max或l≤l_min，跳转至步骤7；若不满足条件，r增加Δr，重复步骤2‑4；7对不同r值虚拟试验仿真结果进行对比，选择使Q(r)值最小的r作为最优设计方案。该方法可以为处于各个阶段公路的平曲线半径设计方案的安全性提供一种快速有效的优化方法。

技术领域

本发明属于道路安全研究与方案优化领域，具体涉及一种基于车辆侧翻侧滑虚拟试验的公路平曲线半径安全设计的优化方法。

背景技术

侧翻侧滑在所有交通事故类型中占据重要比例，并且容易造成较大的人员、经济损失。据NHTSA(National Highway Traffic Safety Administration<美>国家公路交通安全管理局)数据统计显示，车辆侧翻发生率约5％，但侧翻事故所造成的死亡率高达30％。在车辆正常行驶情况下，公路线形的不合理尤其是曲线半径过小是造成车辆侧翻和侧滑事故的重要原因，也是最可控的因素。因此优化公路平曲线线形对减少车辆侧翻和侧滑事故，提高交通安全性具有重要意义；另外在公路设计阶段对其线形方案进行优化可以节省大量的改建成本。

国内外学者在公路的平曲线半径优化方法方面开展了不同程度的研究，以减少施工成本为目标的公路平曲线设计方案优化方法研究的比较深入，但是忽略了交通安全因素。明确以提高交通安全为目标的公路平曲线设计方案优化方法研究的重点是改善曲线曲率与长度的极限值以及具体条件下的优化原则。优化方法大多是以经验原则和直接的路线视觉感受为依据，没有明确的优化结果对比和具体的操作步骤，对技术人员的经验具有很大的依赖性。另一方面优化结果的衡量标准大多是以预测的速度为基础，而目前速度预测模型还不成熟，不能很好的代表随时变化的现实车速，结果会有很大的误差。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明公开了一种基于车辆侧翻侧滑虚拟试验的公路平曲线半径安全设计的优化方法，该方法可以为处于各个阶段公路的平曲线半径设计方案的安全性提供一种快速有效的优化方法。

技术方案：本发明公开的基于车辆侧翻侧滑虚拟试验的公路平曲线半径安全设计的优化方法，包括如下步骤：

(1)确立公路平曲线半径安全设计的优化目标函数Q(r)：

Q(r)＝a*LTA_r+b*LTR_r；

其中r为公路平曲线半径，LTA_r为侧向加速度比率，a为LTA_r的权重系数，LTR_r为载荷转移率，b为LTR_r的权重系数；

(2)使用Adams/Car构建驾驶员-车辆-目标路段虚拟试验仿真平台；

(3)使用步骤(2)中构建的虚拟试验仿真平台，进行驾驶员-车辆-目标路段一体化多体系统动力学虚拟试验，获取车辆在目标路段上以设计速度v运行时的动力学指标，计算侧向加速度比率LTA_r与载荷转移率LTR_r的值；