[發明專利]一種基于多體系統動力學的道路線形安全分析方法

有效

• 申請號: 201410045593.3
• 申請日: 2014-02-08
• 公開（公告）號: CN103793570A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 何杰;李培慶;吳德華;翁輝;陳志偉
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明涉及一種基于多體系統動力學的道路線形安全分析方法，屬于道路線形設計分析和交通安全研究領域。

背景技術

道路設計缺陷在道路建成投入運營后極可能體現為事故多發點，因此，需盡可能在設計階段檢查出道路幾何線形以及路面條件存在的安全問題。目前，交通事故多發路段的識別方法大多數依賴于道路運營后發生的交通事故數據及其相關的因素作為研究依據，對事故數據從不同角度的分析，采用不同的數據算法，開展對道路線形和路面條件進行安全性分析和潛在危險點的預測。為了降低道路線形在設計階段存在的潛在危險因素，本發明將致力于通過一種基于多體系統動力學的道路線形安全分析方法，降低道路線形設計階段的潛在危險路段和安全隱患。

本方法是把道路視作可視化及其參數易修改的動力學三維模塊，利用分段埃爾米特插值對道路模型進行數值分析和優化，結合路面條件和道路線形，創建能夠反映路面特征譜的3D道路模型；其次，通過MATLAB和智能模糊PID算法，創建和優化控制車輛運行的驅動控制文件和驅動參數文件；最后，構建基于“模糊控制—車輛模塊—3D道路”多體系統動力學的可視化仿真平臺，通過車—路耦合的動力學特征，即車輛縱向加速度、側向加速度、側傾角、側滑角、俯仰角、橫擺角、橫擺角速度、橫擺角加速度、轉向盤轉角及轉向齒條行程作為動力學響應特征，參照路面條件和道路設計的一致性、協調性和安全性，分析道路設計存在的潛在安全危險路段。本發明方法可以為路面條件和道路線形提供安全設計依據，并對道路和交通的安全分析具有重要指導意義。

發明內容

本發明的目的在于針對現有道路線形安全分析的不足，提供一種基于多體系統動力學的道路線形安全分析方法，該方法可以較好的在設計階段檢查出道路幾何線形以及路面條件存在的一些安全缺陷問題，具有較好的實時性和檢測效率。

本發明提供一種基于多體系統動力學的道路線形安全分析方法，首先，依據車輛動力學理論分析和關鍵控制參數，應用ADAMS對車輛模塊建模；其次，利用分段埃爾米特插值對道路模型進行數值分析和優化，結合路面條件和道路線形，創建能夠反映路面特征譜的3D道路模型；第三，通過MATLAB和智能模糊PID算法，創建和優化驅動控制文件和驅動參數文件；最后，構建基于“模糊控制—車輛模塊—3D道路”多體系統動力學的可視化仿真平臺，通過車—路耦合的動力學特征，即車輛縱向加速度、側向加速度、側傾角、側滑角、俯仰角、橫擺角、橫擺角速度、橫擺角加速度、轉向盤轉角及轉向齒條行程作為動力學響應特征，參照路面條件和道路設計的一致性、協調性和安全性，分析道路設計存在的潛在危險路段。

本發明方法具體包括如下步驟：

（1）依據車輛動力學理論分析和關鍵控制參數，應用ADAMS對車輛模塊建模，具體包括如下步驟：

（1-1）利用多體系統動力學理論，對車輛控制轉向系統、懸架系統和輪胎系統進行數值迭代非線性分析，得出關鍵設計和控制參數；

（1-2）依據分析的關鍵設計和控制參數，通過ADAMS軟件，創建和裝配車輛模塊；

（2）創建能夠反映路面特征譜的3D道路模型，具體包括如下步驟：

（2-1）利用分段埃爾米特插值對道路線形進行數值分析和優化；

道路邊界長度的分段埃爾米特插值函數S(x)的表達式為：

S(x)=Σj=0n[yjαj(x)+mjβj(x)]]]>