基于改进智能驾驶员模型的车队纵横向协同控制

为了研究弯道、超高及坡度等道路几何设计参数对智能网联车队纵横向协同控制的影响,设计了一种以车辆纵向速度作为纵横向运动耦合变量的协同控制系统,其中纵向跟驰控制的上层加速度模型采用改进智能驾驶员模型反映道路几何设计参数对车辆跟驰行为的影响,结合下层逆纵向动力学模型实现对引导车辆的速度跟随;横向轨迹控制采用预瞄距离基于耦合速度变化的单点预瞄模型实现对引导车辆的轨迹跟踪,并设计滑膜控制器提高轨迹跟踪精度。搭建了Carsim/Simulink联合仿真平台,采用加减速、双移线和匝道工况验证了该协同控制系统纵横向及其协同控制性能。结果表明:该纵横向协同控制系统具有良好的纵向跟驰性能和较高的横向轨迹跟踪精度,对引导车辆速度和加速度皆保持较高的跟随精度,行车间距与速度变化呈正相关,且速度稳定时行车间距趋于稳定,同时该控制系统的转向角与Carsim内置转向模型一致性较高且转向平滑,侧向偏移量均小于0.2 m,且采用滑膜控制的轨迹跟踪精度更高;采用IIDM的协同控制系统组成的智能网联车队对道路几何设计参数的纵横向响应比采用IDM的车队更为显著,具体表现为减速行为更明显,行车间距增加0.55 m,且转向角减小,平均侧向偏移减少2.51×10m,更有利于车队整体安全性。

避险车道末端防护网动力响应与安全性能评价

避险车道末端防护网是保护驾驶员生命安全和拦截失控车辆的重要设施。通过建立防护网和失控车辆有限元模型,采用数值模拟的方法研究失控车辆冲击下防护网的动力响应,包括钢丝绳网变形、锚绳和支撑钢管的受力与运动特征。研究冲击过程中防护网各构件的内能变化情况,采用"最大吸收能力"作为评价指标,对不同工况下防护网的拦截效果进行安全性能评价。结果表明:防护网的动力响应由3个阶段组成,其中第1阶段防护网的弹塑性变形阶段的吸能效果最显著,能够吸收96%的失控车辆动能;防护网的支撑钢管是最重要的吸能部件,吸收失控车辆的动能最多;不同车辆工况下的仿真结果表明车速和重量对防护网的安全性能均有显著影响。