[发明专利]一种基于Carsim仿真的公路圆曲线路段限速值计算方法

权利要求书

1.一种基于Carsim仿真的公路圆曲线路段限速值计算方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤1、获取公路圆曲线路段相关设计资料；包括：圆曲线半径R，圆曲线超高i_h和路面附着系数

步骤2、建立横摆角速度安全边界计算模型，并利用其计算获得横摆角速度安全边界；

步骤3、建立由式(7)所表征的汽车前轮侧偏角绝对值均值安全边界计算模型；并利用其计算获得前轮侧偏角绝对值均值安全边界；

式(7)中，α_flim为汽车前轮侧偏角绝对值均值安全边界；

步骤4、利用所述公路圆曲线路段相关设计资料，在汽车动力学仿真软件Carsim中建立驾驶员控制-车辆-3D公路耦合仿真模型，在所述驾驶员控制-车辆-3D公路耦合仿真模型中以汽车的设计速度为起始仿真车速，以1km/h为间隔逐步增加仿真车速，并逐步获取汽车动力学仿真软件Carsim中汽车在公路上运行时反馈的横摆角速度和前轮侧偏角绝对值均值，将所述反馈的横摆角速度和前轮侧偏角绝对值均值分别与横摆角速度安全边界和前轮侧偏角绝对值均值安全边界进行比较，当所述反馈的横摆角速度和前轮侧偏角绝对值均值中任一数值达到对应的安全边界时，将此时的仿真车速设置为对应的公路圆曲线路段的限速值。

2.根据权利要求1所述的基于Carsim仿真的公路圆曲线路段限速值计算方法，其特征是，所述横摆角速度安全边界计算模型由式(1)所表征：

式(1)中，ω_boundary为横摆角速度安全边界，u_lim为临界车速，δ_lim为临界前轮转角，L为轴距，K_crct是由式(2)计算获得的修正的稳定性因数：

式(2)中，m为整车质量，a_y为侧向加速度，a和b一一对应为整车质心至前轴和后轴的距离，k₁和k₂一一对应为前轮总侧偏刚度和后轮总侧偏刚度，和一一对应为汽车前轴侧偏刚度修正系数和后轴侧偏刚度修正系数，且由式(3)定义：

其中，i＝1,2，a_y1为0.4g，a_y2为0.6g，g为重力加速度；

所述临界车速u_lim由式(4)计算获得：

式(4)中，a_ylim是由式(5)计算获得的圆曲线路段汽车的临界侧向加速度：

所述临界前轮转角δ_lim由式(6)计算获得：

利用式(2)、式(4)、式(6)和式(1)计算获得横摆角速度安全边界ω_boundary。

3.根据权利要求1所述的基于Carsim仿真的公路圆曲线路段限速值计算方法，其特征是：在所述步骤4中，按如下方式获取反馈的横摆角速度和前轮侧偏角绝对值均值：

3.1：在所述汽车动力学仿真软件Carsim中按如下方式建立驾驶员控制模型：

在[Driver Controls]模块中，以设计速度为起始仿真车速；设置车辆行驶方向为沿公路中心线行驶；设置车辆状态为自动切换离合器和自动换挡；设置驾驶员预瞄时间为2s；

3.2：针对设定型号的车辆，依据车辆的外形尺寸和轮胎结构的相关参数，在汽车动力学仿真软件Carsim中建立车辆模型；

3.3：依据所述公路圆曲线路段的相关参数，在汽车动力学仿真软件Carsim中按如下方式创建能够反映公路立体线形的3D公路模型：

在所述汽车动力学仿真软件Carsim的[Additional Data]模块中，依次进入[3DSurface]子模块和[500-ft circle(Flat)]子模块，针对公路圆曲线路段设置设定的圆曲线半径R的值和设定的路面摩擦系数，创建公路圆曲线路段的3D公路模型；

3.4：运行驾驶员控制-车辆-3D公路耦合仿真模型，获取汽车在公路圆曲线路段运行时横摆角速度和前轮侧偏角绝对值均值的峰值；以所述横摆角速度和前轮侧偏角绝对值均值的峰值一一对应作为反馈的横摆角速度和前轮侧偏角绝对值均值。