基于TruckSim進場道路行駛安全性仿真研究

摘要：為了研究車速對進場道路安全性的影響，選取勐醒至江城至綠春高速公路SJ4標進場道路，在TruckSim軟件環境下建立道路模型，研究定速行駛下超速對皮卡車的安全性的影響。通過仿真得到此進場道路的危險路段，對于皮卡車，正向行駛車速限制在25km/h以內，反向行駛車速限制在35km/h以內。

關鍵詞：道路安全? 軌跡偏移值? 峰值附著系數

1 引言

對于道路交通安全，徐進等人在復雜山區道路上，構建人-車-路協同仿真系統，開展了代表性的虛擬駕駛行駛實驗，對道路設計符合性、車輛通過性等方面進行了檢驗分析。竇同樂等人在立交匝道上，運用仿真軟件Carsim，結合實車實驗，研究道路附著系數、車輛載重等因素對車輛行駛安全性與舒適性的影響。李詩佳等人在Carsim中，研究超速、路面附著系數對高速公路環形匝道汽車行駛安全性的影響，仿真分析得到超速達到50%以上，汽車側滑風險較高;吳國雄等人研究山區道路開展自然駕駛行為，研究三個軸向加速度對駕駛員舒適性的影響;徐進等人針對不同公路類型和車型，建立了較為準確的橫向加速度-曲率半徑和橫向加速度-速度的均值模型、極限值模型和85分貝模型;吳楚娜等人基于Trucksim進行仿真模擬試驗，通過研究分析客車行駛過程中橫向偏移量和輪胎載荷轉移率，得到了客車在彎道超速行駛對橫向穩定性的影響。

綜上所述，大部分研究針對山區道路和復雜立交道路，許多進場道路與山區道路有一定相似性-彎道多且在彎道處存在視野盲區，本文針對進場道路安全性分析，選擇勐醒至江城至綠春高速公路SJ4標進場道路，在TruckSim軟件環境下建立道路模型，模擬定速行駛皮卡車行駛安全性分析。

2 虛擬行駛實驗設計

2.1 實驗道路

選擇綠谷隧道出口、金陽河隧道進口進場道路，道路全長3.2千米，最小平曲線半徑15米，設計時速15km/h，最大縱波12%，路基寬6.5米，半徑在15～30米之間的彎道多達30個。根據進場道路的設計參數，通過AutoCAD將仿真道路的平面線形、道路縱斷面進行數據提取，之后把道路數據導入到車輛模擬軟件TruckSim道路模型中，完成道路建模。下圖為Trucksim正向進場道路K0+600-K1+200仿真圖，連續彎道且坡度變化較大。

2.2 仿真車型及駕駛模式設置

皮卡車車長4.47米，寬1.7米，車高1.935米。選擇行車道居中作為方向控制仿真模式。選擇道路中線為彎時的目標軌跡，駕駛員控制設置定速巡航。

3 實例分析

3.1皮卡車正向定速巡航行駛

側滑是小型車輛在連續彎道中一種常態事故，皮卡車是工程用車的一種常見車型，在此進場道路中，我們進行不同車速下定速行駛對側滑的影響，用車身側偏角、軌跡偏移量和峰值附著系數表征皮卡車的行駛安全性，當峰值附著系數小于路面附著系數時，汽車安全行駛;當峰值附著系數大于路面附著系數時，汽車發生較為危險的狀態;當峰值附著系數接近路面附著系數時，汽車發生側滑。

以設計時速15km/h行駛速度的基礎上，設置仿真速度25km/h，仿真結果中提取側向加速度、車身側偏角，計算出軌跡偏移值和峰值附著系數。

隨著車速的提高，車身側偏角、峰值附著系數、軌跡偏移值波動變化與車速成正相關，車速以25km/h行駛時，汽車最大峰值附著系數達到了0.66，略微超過了道路附著系數，軌跡偏移值為0.54，汽車發生了部分側滑，車身也發生最大側偏，行駛安全性較差。因此對于皮卡車等小型車輛在此類進場道路行駛時，應該嚴格限制車速，除了防止自車側滑導致駛出道路。

3.2皮卡車反向定速巡航行駛

汽車反向行駛時，我們設置車速15km/h、25km/h和35km/h。車速為15km/h時，車身側偏角等值波動較小，行駛較為安全;當車速達到35km/h時，汽車側偏嚴重，峰值附著系數超出路面附著系數，發生危險的駕駛行為，在K2+100到K2+200路段時，車身偏移0.52米，峰值附著系數為0.68，汽車已經發生側滑，有輕微的偏移，在K2+500到K2+2600路段時，峰值附著系數為0.65，汽車偏移達到了1.31米，汽車完全駛出車道線，處于極度危險狀態，在這兩個路段車身側傾角較大，車身側傾嚴重。

4 主要結論如下：

（1）正向行駛時，車速25km/h時，汽車最大峰值附著系數達到了0.66，軌跡偏移值為0.54，汽車發生了部分側滑，車身也發生最大側偏。

（2）反向行駛時，當車速達到35km/h時，在K2+500到K2+2600路段時，峰值附著系數為0.65，汽車偏移達到了1.31米，汽車完全駛出車道線，處于極度危險狀態，在這兩個路段車身側傾角較大，車身側傾嚴重。

參考文獻：

[1]徐進，邵毅明，楊奎，羅驍，羅慶.基于人-車-路協同仿真的山區道路大型車輛行駛適應性分析[J].中國公路學報，2015，28（02）：14-25.

[2]竇同樂，向健，徐進.苜蓿葉形立交行駛安全性與舒適性仿真研究[J].中國科技論文，2020，15（02）：201-207.

[3]李詩佳，竇同樂，徐進.高速公路苜蓿葉型立交環形匝道側滑事故仿真研究[J].交通信息與安全，2020，38（03）：121-128.

[4]徐進，楊奎，羅慶，邵毅明.公路客車橫向加速度實驗研究[J].西南交通大學學報，2014，49（03）：536-545.

[5]邵毅明，毛嘉川，劉勝川，徐進.山區公路上駕駛人的車速控制行為分析[J].交通運輸工程學報，2011，11（01）：79-88.

[6]竇同樂，向健，徐進.苜蓿葉形立交行駛安全性與舒適性仿真研究[J].中國科技論文，2020，15（02）：201-207.

[7]吳初娜，曾誠，王藝穎.彎道超速行駛對客車橫向穩定性的影響[J].公路交通科技，2016，33（06）：107-112+145.

[8]徐中明，于海興，伍小龍，張志飛.車輛側翻指標與側翻風險因素分析[J].重慶大學學報，2013，36（03）：25-31.

作者簡介：劉文超（1994-），男，漢，甘肅張掖人，碩士研究生在讀，研究方向：智能網聯、交通安全。