面向行业需求发展的车辆工程专业课程体系建设——以合肥工业大学为例

目前,我国汽车工业处于快速发展阶段,汽车行业对于人才的需求也处于不断变化过程中。高校车辆工程专业要培养出适应行业需求的人才,就需要针对专业核心课程体系进行改革。合肥工业大学车辆工程专业通过加强多元化理论课程建设及强化创新实践课程建设两个方面对专业课程设置进行改革,并围绕教学内容、教学方法及评估方式进行课程建设改革,以提高车辆工程专业学生的素质,培养出适合汽车行业需求的人才。

批判性思维在车辆工程专业课程教学中的运用——以汽车电器与电子课程为例

批判性思维是以一种以合理的、反思的、心灵开放的方式进行思考,从而能够清晰准确地表达、逻辑严谨地推理、合理地论证,进而完成思辨精神培养的思维方式。在车辆工程专业新工科人才培养的过程中,培养学生这种思维方式和精神,具有普适性意义,有利于新工科专业教育内涵发展。该文基于批判性思维教学方法的基本理论,结合汽车电器与电子课程教学实践,在教学目标设计、教学内容设计、议题式教学模式和课后辅导等方面,进行批判性思维在车辆工程专业课程教学中运用的探索,以培养具有学习能力的学生,进而满足汽车行业对于复合型人才的需要。

新工科建设的探索与实践——以“合肥工业大学智能车辆创新实验班”为例

随着汽车产业发展,其对于人才的需求也在不断地发生变化,而我国高校车辆工程专业传统的课程体系和教学内容已无法满足产业发展对人才的需求。文章以合肥工业大学车辆工程专业创设的"智能车辆创新实验班"为研究对象,介绍了实验班的培养目标和培养方案,探索从优化课程体系、培养优质师资、自编教学资料、改善实验条件和建立创新实践基地等方面进行学科建设,以期能为车辆工程专业人才培养及新工科的建设与实践提供一些经验。

智能网联汽车双车道主动换道优化规划仿真

由于交通流动的复杂性和不确定性,使得感知其它车辆的运动、速度、加速度等存在困难,导致双车道主动换道最优路线的获取难度较大。为此,提出智能网联汽车双车道主动换道最优路线仿真方法。建立智能网联汽车的运动学模型和动力学模型,构建换道场景获取道路信息,并判断驾驶人产生换道的意图,将车辆换道路线划分为4条曲线,采用三次多项式规划出满足车辆动力学和运动学约束的第一条曲线,以此求取第二、三、四条曲线,平滑连接四条曲线,获得智能网联汽车双车道主动换道的最优路线。仿真结果表明,所提方法的换道安全性高、路线规划合理性高。

基于SAC算法的多交叉口交通信号控制研究

针对深度Q网络(deep Q-learning network,DQN)算法在解决多交叉口交通信号配时方案由于外部环境变化和内部参数波动导致效果不佳的问题,提出了基于柔性“行动器-评判器”(soft actor-critic,SAC)的交叉口交通信号控制方法,并设计了相应的系统采样策略和回报函数.与原采样策略相比,新采样策略将相邻智能体的策略信息加入到系统状态中,使当前智能体能够得到更多的交叉口交通分布和合作策略信息.与原回报函数相比,新回报函数中引入空间折扣因子,缩小了相邻智能体的观察和回报值,使当前智能体更加关注和改善当前交通状况.随后在此基础上分别应用DQN和SAC算法设计交通信号控制方法.Webster配时法是利用相位流量数据开发的一种基于周期的固定相位长度交通信号方法,与DQN和SAC算法相比,其优化目标是降低交叉口延迟时间,不考虑交叉口排队长度.在城市交通模拟软件(simulation of urban mobility,SUMO)中构建一个时变交通流交通网络,并在其中分别对基于DQN、SAC和Webster配时法的信号配时控制方法进行仿真测试.仿真结果表明:基于SAC算法的交通信号控制方法与基于DQN算法和Webster配时法的交通信号控制方法相比,能够显著减少交叉口排队长度和平均延迟时间,具体来说,车辆平均排队长度分别减少了17.8%和28.2%,平均延迟分别减少了26.8%和36.3%,说明所提出的方法具有更好的控制效果.

控制吸力下低应力条件的合肥膨胀土抗剪强度试验

膨胀土边坡在变饱和条件下可能发生浅层滑塌失稳。为了研究非饱和膨胀土在低应力条件下的强度特性,采用非饱和三轴仪设置多组不同基质吸力和应力条件,进行合肥膨胀土的三轴剪切试验,对试验数据进行分析。试验结果表明:当膨胀土所受净围压应力不断降低时,其应力-应变曲线会由应变硬化向应变软化过渡;非饱和膨胀土强度随基质吸力增大而增大;浅层膨胀土的抗剪强度会呈现明显降低,具有非线性特点;非饱和膨胀土的黏聚力对抗剪强度影响显著,低应力条件下黏聚力会显著降低,内摩擦角明显增大;净围压应力对低应力段土体强度影响明显,而基质吸力对低应力段土体强度影响较弱。

交通驱动型异质恢复概率的病毒传播

当前复杂网络上对交通驱动型病毒传播的研究均假设网络中所有节点具有相同的恢复概率,而节点间异质恢复概率对病毒传播的影响依然不清楚。文章研究异质恢复概率对交通驱动型病毒传播阈值的影响,得出网络结构、交通流量、恢复概率分配策略和路由策略等可以调整病毒传播的阈值。研究结果表明:当节点传输能力无限、网络中交通处于自由流时,合适的恢复概率分配策略可以提高传播阈值,并且恢复概率分配策略与路由策略耦合可以进一步提高传播阈值,有效抑制网络中病毒的传播;当节点传输能力有限、网络中存在交通拥挤时,病毒传播阈值增大,说明交通拥挤的存在会抑制病毒的爆发。

基于自激振动激励器的流动控制汽车减阻研究

为了降低汽车行驶时的空气阻力,文章采用一种基于内部结构流固耦合的自激振动激励器以产生高速、高频的脉冲微射流进行主动流动控制。通过ANSYS双向流固耦合仿真模拟激励器的工作过程,分析其产生的脉冲射流速度和频率,再从不同工作参数和结构参数对其激励特性的影响进行研究;将该激励器沿Ahmed类车体模型尾部的分离边缘布置,研究其对车体尾迹区流动拓扑结构的影响,并通过空气阻力系数分析其减阻效果。结果表明,自激振动激励器产生的脉冲微射流可以有效地控制减阻,最高可达7.12%的减阻效果。该研究为主动流动控制减阻提供了新思路。

基于强化学习经验优先提取的汽车纵向多态控制

文章提出一种引入经验优先提取(prioritized experience extraction,PEE)规则的深度Q网络(deep Q network,DQN)算法,用于解决汽车纵向行驶时的多态控制问题。首先,建立车辆纵向力矩传递模型和强化学习算法模型,在进行算法移植以及制定奖励函数时综合考虑车速、距离等相关因素的综合限制;然后,通过仿真与硬件在环实验验证强化学习算法在汽车纵向多态控制方面的有效性;最后,引入PEE规则提高常规DQN算法的计算效率,解决算法区域性过拟合问题。PEE规则的引入有助于平滑主车的跟随车速,与相对距离相配合提升了行驶时的舒适性与安全性。

基于路面识别算法的分布式驱动汽车驱动防滑控制策略

针对在低附着系数路面上由于分布式驱动汽车质量变化及道路坡度影响造成驱动防滑控制效果差的问题,提出了一种基于路面识别算法和滑模控制的驱动防滑控制策略。通过递归最小二乘法估计整车质量和道路坡度,修正车轮垂直载荷,根据附着系数和滑转率的关系设计路面识别策略,获取最优滑转率作为控制目标,采用滑模控制算法实现对滑转率的快速跟踪。通过Carsim和Simulink联合仿真和实车试验,与传统的PI控制策略进行对比,仿真结果表明本文提出的策略滑转率误差RMSE值降低75.1%,实车试验验证本文中提出的控制算法在整车滑转率控制上具有优势。

车路协同环境下道路交通安全研究进展

作为智慧交通发展的重要内容,车路协同技术通过人-车-路-环境之间实时通信主动感知交通安全风险,对预防道路交通事故具有重要作用。为了探究基于车路协同技术的道路交通安全研究进展,从车辆紧急碰撞与危险预警、车辆防追尾控制、不良驾驶行为分析、交叉口冲突分析及道路安全风险评估等方面概述了相关研究成果,梳理了相关研究方法、理论模型及系统架构,发现当前研究重点围绕微观驾驶行为建模和仿真评估、基于虚拟现实技术的驾驶模拟实践、多层次控制方法融合的评估与优化、安全场论视角下的道路风险评估等开展。通过梳理发现以下不足:首先,当前的碰撞模型构建过程存在一定限制,未综合考虑人-车-路-环境等关键特征要素,尤其基于驾驶人多维特征要素(如生理、心理、行为等)的碰撞风险建模不足,因此所建模型往往夸大或者低估实际风险水平,与此同时,多源信息获取与融合研究未充分考虑各种传感器和数据源的多样性,忽略了数据关联和权重分配的误差问题,尤其基于车载和路侧传感器融合的大范围道路交通信息感知研究亟待加强;其次,由于车路协同环境下驾驶人容易对自动驾驶系统产生过度依赖,从而丧失危险判断能力,目前研究缺乏对驾驶人判断决策变化机制、自动驾驶系统与驾驶人多模态交互机理、驾驶人安全接管可靠性评价的深入探讨;接着,对不良驾驶行为的研究尚缺少密集交通流条件下车辆集群间危险驾驶行为的量化分析,对车辆集群之间的交互作用和协同行为的研究亟待关注;最后,在交通冲突分析与安全风险评估方面,现有研究未探索一定时空范围多类型交通风险诱发与转化机理,基于多源交通风险叠加的道路交通安全量化评估仍是亟待解决的研究难题。综上,从感知融合、效能评价、集群分析、叠加量化等角度进行了未来展望,为车路协同环境下道路交通安全研究及技术应用提供参考。

考虑转矩脉动的电动汽车传动系统扭转振动抑制

车用电机低频转矩脉动极易引发电驱动传动系统的扭转振动,降低电动汽车的驾乘体验。采用集中参数法建立典型电驱动传动系统动力学模型,获取传动系统在转矩脉动作用下的扭转振动频率分布规律;利用电机有限元仿真获取电机转矩脉动在齿槽、铁心磁饱和、磁场非正弦等因素作用下的数值解,并建立以定子电流为变量的转矩脉动精确解析模型;提出削弱低频转矩脉动的参考电流谐波设计与电流谐波闭环控制方法,实现电驱动传动系统扭转振动的主动抑制;在MATLAB/Simulink中完成电机转矩脉动模型与传动系统动力学模型的联合仿真,验证所述传动系统扭转振动特性分析与主动抑制的有效性。

纯电动汽车电池快换机构的有限元分析

针对纯电动汽车充电时间长的问题,研发了一个可快速、方便进行电池包更换的机械式电池快换机构。文章运用ANSYS Workbench软件,建立了该机构的有限元模型,并针对紧急制动、转向和颠簸路面等工况进行了静态力学分析和模态分析。静力学分析的结果表明,各部件在三种路况下的最大应力均小于材料屈服强度,满足强度设计要求。模态分析的结果表明,三种外部激励所产生的频率与机构固有频率发生偏离,因此在行车时不会产生共振现象。研究结果为电池快换机构的设计以及优化提供了一定的理论参考依据。

基于混合FE-SEA方法的汽车驾驶室声学包优化设计

以某车型为研究对象,基于混合有限元——统计能量方法建立了驾驶室的中频噪声预测模型,通过实车试验,获取待测工况下的激励信号,并验证构建的驾驶室混合FE-SEA模型的准确性;然后分析车内噪声贡献度,确定声学包优化的主要方向,采用拉丁超立方设计方法,以此构建克里金近似模型。基于遗传算法对声学包布置参数进行优化设计,并验证了优化方案效果。结果表明,合理优化关键板件的声学包布置参数能够有效降低驾驶室噪声水平。

国产微控制器在汽车天窗手势识别中的应用

相比传统的按键控制,通过手势控制汽车电动天窗、电动遮阳帘开闭,可以增强汽车驾驶的交互性能,提高汽车行驶安全性。因此,文章提出了采用反射型红外光耦感知,微型控制器进行信号识别的方案,设计并制作了相应的电动天窗和遮阳帘手势识别模块,该模块利用BF7112A微型控制器,实时采集四路光电二极管的通断信号,根据这些信号的变化过程,识别手势的动作方向,从而控制天窗和遮阳帘相应动作。通过实验显示,该模块对手势动作的单次识别准确度达到90%以上,达到了实际应用要求。

考虑列车折返的城市轨道交通网络脆弱性评估

为有效缓解城市轨道交通网络(URTN,简称城轨网络)运营中断问题,考虑列车折返评估城轨网络的脆弱性。首先,识别相邻两折返站间的折返区间集合,并明确集合中的任意区间中断均会导致集合中的其他区间不可用;其次,构建4个指标以评估网络的结构脆弱性和服务脆弱性;然后,运用基于组合权重的改进理想点法(TOPSIS),识别影响脆弱性的关键折返区间集合;最后,以武汉地铁网络为例进行实证分析。结果表明:折返区间集合中断对网络结构性能的影响大于对网络服务性能的影响;关键折返区间集合在网络连通性中发挥重要作用,应避免其中断导致网络性能恶化;考虑列车折返以反映中断下的网络运营特征,能更合理准确地评估城轨网络的脆弱性。

大中城市交通拥堵成因分析及治理对策研究——以合肥市为例

本文以合肥市为例,对大中城市交通拥堵问题进行了分析,总结出导致交通拥堵的原因主要有道路网规划建设与城市发展、产业布局间的不协调,道路网自身结构不优化,缺乏交通管理手段,轨道交通等设施施工对道路交通的干扰以及公共交通系统不完善等。在此基础上,借鉴国内外先发地区在治理城市交通拥堵方面的成功经验,从科学完善城市规划、优先发展城市公共交通、提升智能化交通管理水平、优化慢行交通系统和增强民众交通法规意识等方面提出了改善城市交通拥堵问题的对策建议。

基于驾驶模拟器的汽车操纵稳定性主客观关联技术分析

汽车的操纵稳定性是汽车动态性能的重要组成部分,在汽车开发过程中的不同阶段,通常运用主观评价方法或客观评价方法对操纵稳定性进行验证和评价。文章进行了基于驾驶模拟器的汽车操纵稳定性主客观关联技术研究。首先基于驾驶模拟器,运用试验数据标定后的车辆模型,生成了用于主客观关联研究的大量车辆性能数据;基于这些数据,运用岭回归的方法,建立了主客观关联模型,并对模型精度进行了验证。文章的研究成果可以优化车辆性能开发流程,提升车辆开发效率,为汽车的操纵稳定性开发、评价等提供支撑。

工程机械车辆发动机冷却系统仿真与优化

文章分析工程机械车辆发动机冷却系统基本原理及主要部件性能,采用AMESim仿真软件搭建冷却系统的仿真模型,基于风洞实验验证模型的准确性;研究环境温度、水泵传动比以及散热器翅片波距对冷却系统的影响,并探讨冷却系统性能的优化路径。结果表明,环境温度过高会使冷却系统性能显著下降,适当提高水泵传动比和降低散热器翅片波距可以提高冷却系统的冷却性能。该文设计的2款散热器通过优化散热器翅片波距提高了冷却系统性能。

基于能耗加权策略的燃料电池汽车续驶里程预测

燃料电池汽车能量消耗量及续驶里程是评价其性能的关键指标。以电电混合燃料电池汽车为例,利用数据驱动方法,综合考虑集成学习模型预测的实时能耗值与模糊C均值聚类工况计算的片段能耗值,设计搭建燃料电池汽车多模型协同能耗预测算法,得到修正能耗值。基于此,构建历史-实时能耗加权的续驶里程预测算法,解决片段内极端工况变化导致的续驶里程预测偏离大的问题,实现燃料电池汽车续驶里程有效预测。最后进行了燃料电池汽车室内转鼓实验以及开放道路实验,预测结果与实验结果吻合度较高,验证了算法的准确性。