人车路环境复杂系统建模与分析PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 背景与意义 1

1.2 项目和成果支撑 2

2.1 科研项目支撑 2

1.2.2 专利和论文成果支撑 3

1.3 内容和体系结构 3

1.3.1 研究内容 3

1.3.2 体系结构 4

1.4 应用和展望 4

参考文献 5

第2章 人-车-路-环境系统分析方法综述 6

2.1 基于实际系统的分析方法 6

2.1.1 基于交通数据的行车安全研究 7

2.1.2 基于车辆实时力学参数的行车安全研究 8

2.2 基于数学模型的分析方法 11

2.2.1 道路线形与行车加速度关系数学模型 11

2.2.2 车辆-道路耦合系统动力学模型 12

2.3 基于模拟驾驶器的分析方法 13

2.3.1 模拟驾驶器基本原理与结构 13

2.3.2 驾驶模拟器在人-车-路-环境系统方面的应用 14

2.4 基于计算机虚拟仿真的分析方法 15

2.5 不同方法的比较分析 18

参考文献 18

第3章 驾驶员控制模型 19

3.1 驾驶员模型概述 19

3.1.1 驾驶员模型的提出 19

3.1.2 驾驶员模型的应用领域 19

3.2 驾驶员控制模型的发展 21

3.2.1 基于人-车-环境闭环系统汽车操纵稳定性的驾驶员模型 21

3.2.2 基于智能交通系统的驾驶员行为模型 29

3.2.3 基于交通安全的驾驶员疲劳模型 30

3.2.4 驾驶员模型的研究趋势 32

3.3 驾驶员行为特性 33

3.3.1 驾驶员驾驶特性影响因素分析 33

3.3.2 驾驶员驾驶特性分类 35

3.3.3 基于驾驶员驾驶特性分类的表征参数选择 38

3.4 驾驶员控制模型的仿真应用 40

3.4.1 基于MATLAB/Simulink的驾驶员模型 40

3.4.2 驾驶员模型在ADAMS中的应用 41

3.5 实例分析 44

3.5.1 试验设计 44

3.5.2 试验车型模型构建 45

3.5.3 基于驾驶员行为特征的仿真试验 49

参考文献 58

第4章 车辆动力学及其建模 61

4.1 车辆动力学的发展 61

4.1.1 车辆动力学发展历程 61

4.1.2 车辆动力学发展趋势 62

4.2 车辆动力学的研究内容 63

4.2.1 轮胎动力学 64

4.2.2 驱动力学 66

4.2.3 制动力学 70

4.2.4 操纵动力学 70

4.2.5 行驶动力学 72

4.3 车辆动力学建模理论 77

4.3.1 车辆动力学模型研究现状 77

4.3.2 车辆动力学建模方法 79

4.4 典型车辆模型的建立 80

4.4.1 ADAMS/Car模块介绍 80

4.4.2 ADAMS/Car建模步骤 80

4.4.3 整车模型的简化 81

4.4.4 前悬架模型 82

4.4.5 后悬架模型 83

4.4.6 转向机构模型 84

4.4.7 轮胎模型 85

4.4.8 动力系统模型 86

4.4.9 制动系统模型 87

4.4.10 车身模型 88

4.4.11 整车装配模型 89

4.5 车辆动力学的应用 90

4.5.1 车辆动力学在人-车系统中的应用 90

4.5.2 车辆动力学在车-路系统中的应用 90

4.5.3 车辆动力学在车-货系统中的应用 91

4.5.4 车辆动力学在车-环境系统中的应用 91

参考文献 92

第5章 数字化三维道路模型 93

5.1 路面不平度时域模型 94

5.1.1 路面不平度概述 94

5.1.2 路面不平度时域模拟方法 94

5.1.3 路面不平度时域仿真模型 96

5.1.4 总结分析 97

5.2 二维路面模型向三维路面模型的转化 97

5.2.1 路面不平度随机激励时域模型向三维随机路面模型的转化 98

5.2.2 二维设计路面模型向三维路面模型的转化 98

5.3 三维路面不平度时域模型的建立 99

5.3.1 常用非三维路面不平度时域模型 99

5.3.2 基于FFT方法的三维随机路面建模 106

5.3.3 ADAMS中三维路面通用模型构建 108

5.3.4 ADAMS中三维路面生成算例 111

5.3.5 结论 112

5.4 路面结构有限元建模分析 112

5.4.1 动载荷产生的原因 112

5.4.2 路面不平度频域模型 113

5.4.3 半刚性沥青路面结构与力学模型 114

5.4.4 有限元分析软件的选择与简介 116

5.4.5 路面有限元模型的建立 122

参考文献 125

第6章 公路环境风模拟方法 127

6.1 环境风下道路行车受力分析 127

6.1.1 气动力产生的原因及数学描述 127

6.1.2 环境风下道路行车力学模型 129

6.2 典型地形下的环境风研究 133

6.2.1 典型地形环境风的研究方法 133

6.2.2 坡度对孤立山体周围环境风的影响 138

6.2.3 三维孤立山体周围环境风研究 145

6.2.4 典型地形环境风的数学模型构建 152

6.3 “风-车-路”仿真环境中环境风建模研究 154

6.3.1 风压中心位置变化 154

6.3.2 风压中心建模 155

6.3.3 稳态侧风的模拟 157

6.3.4 非稳态侧风的模拟 158

6.4 环境风对行车安全影响虚拟仿真试验 158

6.4.1 汽车侧风敏感性虚拟试验 158

6.4.2 汽车侧风稳定性评价指标 160

6.4.3 汽车侧风稳定性虚拟试验 161

参考文献 164

第7章 人-车-路-环境虚拟实验系统的构建 165

7.1 一体化仿真系统的基本构架 165

7.1.1 仿真基本概念 165

7.1.2 数据-实验-模型的关系 167

7.1.3 仿真系统的基本结构 168

7.2 人-车-路系统联合建模 171

7.2.1 驾驶员与车辆联合建模 171

7.2.2 车辆与道路联合建模 173

7.2.3 车辆与货物联合建模 173

7.2.4 联合建模仿真系统的验证 174

7.3 人-车-路-环境仿真系统的应用 175

参考文献 176

第8章 基于人-车-路-环境系统的路面损伤应用研究 177

8.1 路面损伤评价方法 177

8.1.1 基于轮胎力的评价方法 178

8.1.2 基于路面疲劳的评价方法 179

8.2 空气悬架车辆-路面系统模型 181

8.2.1 空气悬架车辆模型 181

8.2.2 白噪声法路面不平度时域建模 183

8.2.3 空气悬架车辆-路面系统仿真建模 184

8.3 路面损伤响应仿真分析 189

8.3.1 车辆载荷类型 189

8.3.2 车辆随机动载模拟 190

8.3.3 随机动载加载方法 192

8.3.4 路面随机动载响应分析 193

8.4 路面损伤的影响因素分析 202

8.4.1 路面损伤分析的系统化方法 202

8.4.2 随机动载的参数化模拟 203

8.4.3 路面动态响应参数影响分析 205

8.4.4 路面疲劳破坏参数影响分析 209

参考文献 212

第9章 货物损伤虚拟试验实例 214

9.1 常用包装材料的性能及应用 214

9.1.1 瓦楞纸箱 214

9.1.2 框架木箱 215

9.1.3 塑料周转箱 217

9.1.4 钢桶 217

9.2 基于不同堆码形式的运输包装件动力学模型构建 218

9.2.1 多层运输包装件的建模方法和假设 218

9.2.2 多层运输包装堆码件的建模过程 219

9.2.3 两类不同堆码形式的多层运输包装件模型 219

9.2.4 装载运输包装件的后车厢模型 222

9.3 道路-重型车辆-包装件货物集成建模方法研究 223

9.3.1 将车辆-道路系统和多层运输包装堆码件分开建模 224

9.3.2 将车辆-道路系统和多层运输包装堆码件集成起来建模 225

9.4 路面不平度对非线性包装系统的脆值边界响应分析 228

9.4.1 典型不平度类型路面 228

9.4.2 矩形凸块路面对非线性包装系统的脆值响应分析 231

9.4.3 斜坡路面对非线性包装系统的脆值响应分析 232

9.4.4 三角形凸块路面对非线性包装系统的脆值响应分析 233

9.4.5 正弦波路面对非线性包装系统的脆值响应分析 235

9.4.6 随机不平路面对非线性包装系统的脆值响应分析 236

参考文献 237

第10章 行车安全虚拟试验实例 238

10.1 驾驶员驾驶特性对行车安全的影响 238

10.1.1 试验目的 238

10.1.2 试验流程 238

10.1.3 试验内容 238

10.2 道路线形对行车安全的影响分析 247

10.2.1 RVDES系统的构建 248

10.2.2 安全评价指标选取 250

10.2.3 基于RVDES系统的道路安全性评价 251

10.3 环境风对行车安全影响的实例分析 259

10.3.1 风-车-路仿真环境的构建 260

10.3.2 侧风影响下侧翻倾向性的开环虚拟试验 263

10.3.3 侧风影响下侧翻倾向性的闭环虚拟试验 272

10.3.4 各因素对车辆侧翻影响的比较分析 276

10.3.5 基于侧风的公路安全行车措施 277

参考文献 278