基于“轮胎-VOF”模型的雨天安全行车速度阈值研究

为提升高速公路雨天行车安全性,以交通工程、流体动力学等理论为基础,通过FLUENT软件构建了“移动水坝”作用下的“轮胎-VOF”模型并进行了仿真,确定了不同降雨强度下内侧车道小客车的滑水速度阈值。研究结果表明:当水膜厚度和轮胎花纹厚度不变时,动水压强随车速的增加而增加,且水膜厚度越大增加速度越快,逐渐转为线性关系;当水膜厚度和车速不变时,花纹厚度越深,行车越安全,但当水膜厚度较大时,花纹厚度作用不明显;当轮胎花纹厚度和行车速度不变时,动水压强随水膜厚度增加而增加,且行车速度越大增加就越快,后期逐渐平缓;最终得到不同降雨等级下小客车的速度限速计算控制阈值,为高速公路的安全管理提供指导。

基于“移动水坝”的高速公路雨天行车安全性研究

为了减少雨天交通安全隐患,保障高速公路行车安全,根据雨天高速公路实际行车状态、路面径流特点和车辆水膜相互作用探究雨天安全行车速度。首先,提出"移动水坝"概念,并分析"移动水坝"现象出现的原因和形成机理;依据水力学基本理论探究"移动水坝"现象中水膜厚度和车辆滑水限速值的变化规律;然后,利用Fluent软件仿真车辆对水流的阻挡作用,依据外侧车道大车行车间距的水压力探究连续"移动水坝"形成的条件,并确定外侧车道大车在不同行驶速度下相应的临界车头时距;最后,应用流体力学原理仿真分析车辆行驶速度和水膜厚度与轮胎受到的动水压力之间的关系,确定不同降雨强度下内侧车道小客车的滑水限速值。研究结果表明:雨天在高速公路外侧车道行驶的大车会对路面径流产生阻挡作用,出现"移动水坝"现象;"移动水坝"作用下水膜厚度较正常排水状态下增加,导致内侧车道行驶的小客车滑水限速值降低;设定试验条件下外侧车道大车间距40m时,两车的水坝作用连续,增加大车车头时距可以减弱连续"移动水坝"作用;车辆行驶过程中轮胎受到的动水压力随水膜厚度及行驶速度的增加而增大,小客车在"移动水坝"作用下发生滑水的概率增加,根据轮胎动水压力值和滑水值确定不同降雨强度对应的临界滑水速度,可相应作为雨天高速公路小客车行驶速度限值。