杨轸

摘 要

论文在分析了国内外道路安全的研究成果的基础上提出了采用行车动力学仿真来研究道路安全的研究思路，并对此进行了深入研究。

论文在郭孔辉院士提出的单点预瞄最优曲率模型的基础上，把用于道路路线设计的SK模型融入到原模型中去，获得了任意道路线形输入下的理想状态单点预瞄最优曲率模型。模型参数的取值和对结果的影响得到了进一步的分析。根据该模型，论文对不同的道路平面线形的行车安全性进行了分析，得到了两个结论：一、在排除周围环境和交通的干扰下，车辆在进入曲线段总是朝曲线的内侧偏移，而出曲线时又朝外侧偏移。二、车速越高，缓和曲线的曲率变化率越大，其侧向偏移值越大。上述结论得到了实验的验证。

随后，论文从轮胎的侧偏性、悬架结构的受力特性等方面着手，并考虑了道路横坡和超高的作用，建立了三自由度动力学模型。接着论文把该动力学模型运用到单点预瞄最优曲率模型，建立了考虑车辆动态响应的最优预瞄曲率模型，并在AUTOCAD2000的环境下用VB调用MATLAB引擎，开发出相应的仿真程序，为进一步研究道路线形与行车安全提供了良好的平台。论文运用开发的程序对不同道路平面线形、不同超高的曲线从行车轨迹、驾驶员方向盘的转角、轮胎的受力状况（侧偏角、侧向力）、悬架结构的侧倾角等方面对行车安全进行了相应的分析，得出了丰富的结果。

道路绝对信息变化率被提出来用于量化评价道路平、纵线形及其组合的优劣，许多以往难以解释的现象（如，曲线长度对车速影响，小偏角问题，驾驶员在入曲线和出曲线所承受的不同心理负担等）得到合理的答案。论文综合考虑道路环境对驾驶员控制车速的影响，驾驶员在各种状况下的反应时间和对车速的控制水平以及绝对信息变化率等方面，提出简单行车动力学仿真模型框架，并在某事故黑点分析中得到初步验证。

在驾驶行为和行车动力学模型基础上提出了超车驾驶仿真模型，并用来分析超车时的行车安全。在超车距离不富余的情况下，超车时的行车安全性得到分析。

最后，论文运用行车动力学仿真理论和结果提出了评价道路路线设计安全性的相关指标和方法，解决了目前道路安全评价缺乏有效的量化评价指标的问题。另外，论文把行车动力学仿真模型应用到道路路线设计上去，提出了新的道路设计理论和方法，与传统的设计理论相比较，该方法具有设计结果直接与安全评价挂钩的优点，即具备所谓的“安全可控性”特点。

    【关键词】：最优预瞄曲率模型，行车动力学，动态响应，仿真，绝对信息变化率，超车模型，道路安全，评价，驾驶模型