基于车辆侧翻侧滑虚拟试验的公路平曲线半径安全设计的优化方法与流程

技术特征：

1.基于车辆侧翻侧滑虚拟试验的公路平曲线半径安全设计的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)确立公路平曲线半径安全设计的优化目标函数Q(r)：

Q(r)＝a*LTA_r+b*LTR_r；

其中r为公路平曲线半径，LTA_r为侧向加速度比率，a为LTA_r的权重系数，LTR_r为载荷转移率，b为LTR_r的权重系数；

(2)使用Adams/Car构建驾驶员-车辆-目标路段虚拟试验仿真平台；

(3)使用步骤(2)中构建的虚拟试验仿真平台，进行驾驶员-车辆-目标路段一体化多体系统动力学虚拟试验，获取车辆在目标路段上以设计速度v运行时的动力学指标，计算侧向加速度比率LTA_r与载荷转移率LTR_r的值；

(4)根据步骤(3)计算得到的LTA_r和LTR_r的值，如果满足条件LTA_r≤0.9且LTR_r≤0.9，计算优化目标函数Q(r)的值，并跳转至步骤(6)进行进一步优化；如果满足条件LTA_r>0.9或LTR_r>0.9，跳转至步骤(5)进行进一步优化；

(5)公路平曲线半径r增加Δr，重复步骤(2)-(4)；

(6)计算目前方案中与优化目标平曲线相邻的平曲线二者之间的线段长度l；若满足条件r≥r_max或l≤l_min，跳转至步骤(7)；

若r<r_max且l>l_min，公路平曲线半径r增加Δr，重复步骤(2)-(4)；

其中r_max为平曲线最大半径，l_min为目前方案下与当前评价目标平曲线相邻的平曲线二者之间的最短线段长度；

(7)对不同大小r的虚拟试验仿真结果进行对比分析，选择使得优化目标函数Q(r)值最小的平曲线半径r作为最优设计方案，优化过程结束。

2.根据权利要求1所述的公路平曲线半径安全设计的优化方法，其特征在于，侧向加速度比率LTA_r计算如下：

${\mathrm{LTA}}_r=\frac{a_r}{a_s+a_i}---\left(1\right)$

其中，a_r为平曲线半径为r和设计超高为i时车辆以设计速度v行驶时的侧向加速度；a_s为安全侧向加速度；a_i为超高加速度；

载荷转移率LTR_r计算如下：

${\mathrm{LTR}}_r=\frac{|F_{ZL}-F_{ZR}|}{F_{ZL}+F_{ZR}}---\left(2\right)$

其中F_ZL为转向轴上左右轮的垂向力差值最大时的左轮垂向力，F_ZR为转向轴上左右轮的垂向力差值最大时的右轮垂向力。

3.根据权利要求1所述的公路平曲线半径安全设计的优化方法，其特征在于，步骤(2)使用Adams/Car构建驾驶员-车辆-目标路段虚拟试验仿真平台具体包括如下步骤：

(2-1)调用Adams/Car软件中内置的车辆模型；

(2-2)调用Adams/Car软件自带的标准整车试验驾驶员控制模型，在Event Builder中建立驾驶数据文件和驱动参数文件，设置车辆的初始速度、初始平衡状态、初始档位；

(2-3)获取所要评价路段的道路参数并使用Adams/Car中的Road Builder建立三维道路模型；所述道路参数包括缓和曲线的长度、圆曲线半径、过渡直线段长度等平曲线参数以及超高值、路面摩擦系数；

(2-4)根据目标路段线形设计方案，应用纬地道路Hint CAD输出道路线形的三维空间逐桩坐标和超高值；

(2-5)根据逐桩坐标表、超高值、路面摩擦系数，利用Adams/Car中的路面建模器(Road Builder)创建目标路段的三维道路模型。

4.根据权利要求1所述的公路平曲线半径安全设计的优化方法，其特征在于，步骤(3)中获取车辆在目标路段上以设计速度v运行时的动力学指标具体包括如下步骤：

(3-1)进行驾驶员-车辆-目标路段一体化多体系统动力学虚拟试验；

(3-2)将道路模型、车辆模型、驾驶员模型载入到File Driven Events仿真项，输出车辆在道路上以设计速度v运行时的动力学特征；所述动力学特征包括转向轴上左右轮的垂向力差值最大时的左轮垂向力F_ZL和右轮垂向力F_ZR、侧向加速度a_r。

5.根据权利要求1所述的公路平曲线半径安全设计的优化方法，其特征在于，LTA_r的权重系数a为0.4，LTR_r的权重系数b为0.6。

6.根据权利要求1所述的公路平曲线半径安全设计的优化方法，其特征在于，所述车辆为重型货车或小型汽车。

7.根据权利要求1所述的公路平曲线半径安全设计的优化方法，其特征在于，Δr取值为50米。

8.根据权利要求2所述的公路平曲线半径安全设计的优化方法，其特征在于，所述安全侧向加速度a_s＝ug；其中u为横向力系数阈值，u＝0.25-0.204×10^-2v+0.36×10^-5v²。

9.根据权利要求2所述的公路平曲线半径安全设计的优化方法，其特征在于，所述超高加速度a_i＝ig；其中i为设计超高，g为重力加速度。