客车侧倾与侧翻稳定性研究#相关知识

1、客车侧倾稳定性研究基于稳态转向行驶状态，对客车进行了简单的动力学分析，并结合结构参数、道路参数和运行参数对客车的侧倾稳定性进行了分析，建立了结合两自由度“自行车模型”和“车身侧翻模型”的低自由度线性分析模型，得到了准动态侧翻预警参数。在简化线性分析模型的基础上，讨论了车速、转弯半径、制动方向稳定性、道路超高和质心位置等重要影响参数对客车侧倾稳定性的影响。关键词：稳态转向；侧倾稳定性；线性模型；准动态侧翻警告参数收集知识#蔻驰客车侧翻稳定性研究文摘：基于模拟转向过程的稳态运行状态，分析客车的简单动力学特性，结合客车侧翻稳定性受结构参数、道路参数和运行参数影响的分析结果，建立客车线性分析的低自由度

2、模型，该模型由两自由度自行车模型和车身侧翻模型组成，得到准动态报警参数。对客车侧翻稳定性进行了影响分析，同时对速度、转弯圆、制动方向稳定、超高、质心位置等重要参数进行了分析。关键词：稳定转向特性；侧翻稳定性；线性模型；准动态报警参数收集知识#内容摘要一摘要。二1导言11.1研究背景11.2国内外客车侧倾稳定性研究现状11.2.1国内研究现状11.2.2国外研究现状21.3研究意义和内容31.3.1研究意义31.3.2研究内容41.4研究目标42客车结构参数对侧倾稳定性的影响52.1悬架对客车侧倾稳定性的影响52.1.1悬架的功能52.1.2在第5卷期间左右车轮上的垂直载荷的重新分配2.1.3悬

3、架对客车侧倾稳定性的影响82.2稳定杆对侧倾稳定性的影响102.2.1行动原则102.2.2稳定杆11产生的动态反作用力矩2.3轮胎对侧倾稳定性的影响112.3.1轮胎转弯现象122.3.2转弯力曲线-转弯角122.4等效滚臂和等效轨道的计算132.4.1参数描述2.4.2滚臂132.4.3轨道长度143客车侧倾稳定性动力学模型的建立163.1侧倾稳定性概述163.1.1基本概念163.1.2研究方法163.2客车模型18的简化3.2.1模型18的假设3.2.2获取坐标19的方法3.2.3总线20的运动分析3.3客车20的力学模型及动态分析3.3.1参数描述223.3.2总线运动微分方程233

4、.4提出预警参数LTR(轮胎垂直负荷转移率)274客车侧倾稳定性影响因素分析294.1影响因素概述294.1.1汽车本身结构参数的影响。294.1.2道路条件的影响。294.1.3汽车运行参数的影响。294.2车速和转弯半径的影响分析294.2.1简化分析294.2.2建立简化的翻滚模型294.2.3计算结果分析314.3制动方向32的稳定性分析4.3.1制动方向稳定性介绍324.3.2制动偏差、制动后轴侧滑和偏航率之间的关系334.3.3三种类型的稳态响应344.3.4制动方向稳定性和车辆侧倾稳定性之间的关系364.4边坡影响分析394.4.1简化分析394.4.2建立模型394.4.3计算

5、结果分析414.5超高、轨道距离、轴距和车辆质心高度的影响42。4.5.1简化分析424.5.2影响因素分析445结论45谢谢你参考文献47收集知识#介绍1.1研究背景汽车侧翻事故是一种造成严重生命财产损失的重大交通事故。根据国家公路安全管理局(NHTSA)的统计，在所有交通事故中，车辆翻车事故仅次于车辆碰撞事故。据专家统计，67%的汽车事故是由转弯、地面打滑或紧急情况下方向盘突然砰击导致车辆翻车造成的。过去对汽车安全性的研究主要集中在乘员安全和正面碰撞事故上，而对翻车事故的研究较少，翻车事故在交通事故中的比例逐年上升。当车辆翻车时，驾驶员不能及时反应并采取有效措施，这使得车辆翻车造成的损失和

6、伤害不可避免。近年来，随着我国交通运输业的快速发展，由车辆侧翻引发的重大交通事故也日益增多。基于上述原因，人们需要对车辆侧翻运动规律以及如何提高车辆行驶时的侧倾稳定性进行深入研究。1.2国内外客车侧倾稳定性研究现状侧倾稳定性是客车行驶安全性的主要性能，也是评价客车安全性能的主要指标之一。因此，国内外对汽车侧倾稳定性进行了大量的研究。1.2.1国内研究现状国内外学者对车辆稳定性的相关领域进行了深入研究，尤其是在理论计算方面。研究汽车侧倾稳定性的静态线性数学模型、动态非线性数学模型以及稳态和瞬态数学模型，都对汽车侧倾稳定性的研究起到了很大的推动作用。此外，对滚动测试方法和装置的研究也趋于成熟。20

7、04年，贵州工业大学的杨立勇等人利用可变形悬架和轮胎的侧翻模型分析了悬架和轮胎对侧翻的影响，为评价悬架对侧翻稳定性的影响提供了理论依据。2005年，长安大学的余强等人提出采用主动悬架系统来提高被动悬架系统的侧翻稳定性。通过对汽车侧倾运动状态的分析，建立了被动悬架系统、主动悬架系统和控制系统的模型，可以有效降低汽车非线性行驶时的侧倾角和侧倾角加速度，提高汽车的侧倾稳定性。2005年，西华大学的徐延海以汽车二自由度模型为参考模型，建立了一种防止侧翻的控制方法。该方法采用主动转向技术来改变方向盘的转向角度，有效降低了汽车的侧向加速度，提高了汽车的抗侧翻能力。基于八自由度车辆动力学模型，采用主动转向技

8、术的控制策略对车辆性能进行了仿真分析。2006年，南京航空航天大学的吴等人建立了以侧翻闭合值为侧翻稳定性评价指标的非线性车辆瞬态侧倾模型5，研究分析了质心侧倾角超调对车辆侧倾稳定性的影响，提出了利用ADAMS软件本身提供的方程处理功能求解非线性微分方程的ADAMS模型仿真方法。2008年，吉林大学的宗长福等人利用Matlab/Simulink建立了重型半挂车的动态仿真模型，仿真分析了车辆结构参数对其在变速阶跃转向输入下侧倾稳定性的影响。得出了重型半挂车侧倾稳定性与主要结构参数和不同车速之间的内在关系。2008年，南京航空航天大学的程光华建立了线性三自由度车辆侧翻模型，该模型由“自行车模型”或侧

9、倾平面模型组成，并包含车辆的静态和动态因素7。根据汽车左右车轮载荷LTR的变化，计算汽车模型当前状态与侧翻之间的时间值TTR，及时预警汽车的侧翻状态。2010年，吉林大学的朱天军在总结了传统TTR预警算法的优缺点后，提出了一种改进的TTR滚动预警算法2012年，南京航空航天大学的金等人综合考虑车轮侧倾和侧倾转向以及悬架变形侧倾和变形转向对轮胎侧偏特性的影响，建立了多自由度车辆侧翻动力学模型9，提出了基于动态稳定性的车辆侧翻预警算法，模拟分析了高速紧急情况下运动型多功能车的动态侧翻预警过程，提高了车辆侧翻预警算法的实时性和动态侧翻预警的准确性。1.2.2国外研究现状随着计算机软硬件技术的发展，国

10、外学者在车辆侧倾稳定性研究中普遍采用实车试验与虚拟仿真相结合的方法。1990年，Rekheja和AlainPiche开发了重型半挂车方向稳定性预警系统。该系统通过比较静态转向条件下横向加速度是否大于设定阈值来判断车辆状态，并能对驾驶员进行报警，但该方法简单，报警性能差。2007年，斯维里松申请了预警方法专利11，该专利使用实际横向加速度的百分比来限制横向加速度，以判断侧翻危险的程度。传统的预警方法准确性差。普雷斯顿-托马斯(Preston-Thomas)和伍德拉夫(Woodrooffe)在前人对翻车机理研究的基础上，于1990年开发了一套稳定性控制和预警系统，其中横向载荷转移率作为判断车辆翻车

11、的危险指标。2003年，韩国现代凯汽车研究中心的东渊贤建立了重型半挂车侧翻预警模型，并通过长期定位值确定侧翻风险度。本研究考虑了悬架和轮胎的非线性特性，通过参数识别技术识别出影响LTR值的参数，使预测模型更接近真实车辆，更好地反映车辆的侧翻。2001年，陈和彭提出了一套利用滚动时间预测的预警算法14。TTR算法简单易行，实时性好。为了提高TTR值的准确性，陈和彭使用了神经网络技术，但正是神经网络技术的使用影响了算法的实时性。2002年，特伦特和格林提出了一种利用遗传算法和轮胎变形估计来判断车辆侧翻的方法。2009年，德尔福公司的斯塔夫罗夫注册了重型车辆翻车警告方法的专利16，并在专利中提出了一

12、种自适应算法来警告翻车。该方法预先估计每辆车的质心高度：首先，车辆行驶一定距离。在这个过程中，通过测量三个状态变量，即车速、横向加速度和横摆角速度来估计车辆的质心高度。该方法考虑了车辆行驶时质心的变化，保证了预警的准确性。虽然虚拟仿真技术在侧倾稳定性研究中的应用已经成为一个重要的研究方向，但大多集中在数学建模、运动特性、小型汽车、重型半挂车、汽车列车等方面。目前，客车侧倾稳定性虚拟仿真试验的研究仍处于起步阶段，主要问题是没有专门用于客车侧倾稳定性试验的仿真软件、通用仿真建模方法以及对影响侧倾稳定性的客车尺寸和布局等设计参数研究较少。1.3研究意义和内容1.3.1研究意义国内客车制造商分散，技术

13、力量相对落后。客车底盘的发展不能满足市场需求。其中很多都是由卡车底盘改装而成，质量、性能、可靠性和稳定性都不是很好，对影响客车基本性能的结构参数及其相互关系的研究相对较少，对影响车辆行驶性能的侧倾稳定性问题考虑不够，也没有相应的改进措施。因此，客车的侧倾稳定性作为主动安全性研究中的一个重要环节至关重要。汽车侧翻是一种危险的运动，在这种运动中，由于行驶过程中的侧向离心力，汽车一侧的轮胎与地面分离，车身一侧与地面碰撞。汽车行驶过程中引起侧倾和侧翻的因素很多，如汽车结构、路况、天气状况、汽车行驶状态等。汽车翻车事故对驾驶员来说可分为四类：可避免的、可能可避免的、不可避免的和不确定的。研究表明，可避免

14、和可能避免的翻车事故约占全部翻车事故的40%。因此，研究和抑制侧翻对提高汽车行驶安全性具有十分重要的意义和必要性。从结构和系统动力学的角度来看，客车、轿车和卡车也有很大的不同，表现在客车质心位置高、人体晃动大、前后和左右方向载荷传递大、转向响应时间长、悬架系统多样、抗侧倾能力弱、前后迎风面积大等。导致公共汽车、轿车和卡车的侧倾稳定性差异很大。目前，国内大部分客车高速操纵稳定性差，如车轮浮动、车身晃动等。这严重导致翻车的临界安全，导致不能充分发挥客车本身的动态性能。因此，解决客车侧倾稳定性问题是保证客车安全行驶的需要，必须认真研究。1.3.2研究内容(1)综合分析相关结构参数、道路和客车运行参数对翻车的影响。(2)考虑悬架和车速等主要影响参数，基于客车稳态转向，建立了由“自行车模型”和侧倾