交互式自行车模拟器中自行车动力学研究

交互式自行车模拟器是集动感及力觉提示、力学仿真以及计算机图形学等技术于一体的动感模拟器系统,自行车动力学仿真模块是其仿真软件系统的核心。本文从分析自行车动力学特点入手,提出了两个弱耦合的动力学子模型——稳定性模型和振动模型来描述自行车在复杂路况下的运动,并研究了在模拟器环境下模型关键输入数据的获取方法。

自行车仿真分析与动力学建模

自行车是一个不稳定的系统,对其进行稳定控制较为困难。为研究自行车复杂的动力学特性,本文首先运用CATIA软件建立自行车模型,导入ADAMS软件进行直线行驶仿真。并使用ADAMS中的控制模块进行了自行车前叉转角的PID控制仿真,使自行车作稳态转向。之后先后从倒立摆模型和前叉转向的角度对自行车进行了动力学建模,将结果与仿真结果进行对比。对自行车能够平衡的原因作出了分析,验证了自行车稳态转向模型的合理性。

基于Carsim的车辙对行车安全及舒适性的影响研究

随着交通网络的日益发展,高速公路的安全性和舒适性问题引起了广泛关注,其中车辙的影响是一个重要方面。文章采用基于Carsim的仿真模型,模拟真实的车辆运动状态和轨迹数据,设计了车辙的宽度、深度、角度及车辆速度四个变量,以加速度干扰作为舒适性评价指标,以横向荷载转移率作为安全性分析指标,研究了不同类型车辙和车辆速度对行车安全及舒适性的影响。研究得出:车辙的宽度、深度、角度和车辆速度都会显著影响车辆的安全性和舒适性;车辙宽度和深度的增加、车辙角度的减小和车辆速度的提高,都会增加车辆的侧翻风险,降低驾驶舒适度。该研究为高速公路的安全行驶和高效运营提供了科学依据。

交互式自行车模拟器中的力觉反馈研究

力觉反馈系统是交互式自行车模拟器的重要组成部分,它主要模拟真实环境骑车过程中手把及脚踏板对骑车者产生的力反馈,使骑车者通过模拟器体验到真实骑车环境中的力觉。从骑车过程中骑车者的受力分析入手,设计了一套适合于交互式模拟器的力反馈软硬件,并着重分析了将虚拟环境中的自行车与模拟器力反馈硬件系统之间的反馈力准确映射方法。

基于不同运行车速预测模型的道路安全性评价

运用中国公路安全性评价指南、IHSDM、空间视距、ANN以及行车动力学等不同的运行车速预测模型,对某高速公路进行了线形设计的道路安全性评价,对比分析了不同模型的评价结果,并提出了相关改善安全性的建议。

高速磁悬浮线路最小平曲线半径初步研究

结合TR高速磁悬浮系统的特点 ,从分析影响线路平面技术条件的行车动力学参数入手 ,对高速磁悬浮系统线路平曲线半径技术条件进行初步研究 ,提出TR系统线路最小平曲线半径的建议值 ,旨在为分析TR高速磁悬浮系统线路技术条件提供科学参考。

长大下坡振动减速带合理间距研究

运用行车动力学理论,考虑车辆在长大纵坡下坡路段加速性能,以车速不超过道路设计车速为前提,进行振动减速带设置间距的研究,得出了在不同设计车速、不同纵坡坡度下振动减速带的设置间距。分析显示,车速越高,振动减速带设置间距与纵坡的关系越明显,减速带可以有效降低车速。最后,对研究结果进行了讨论。

高速公路出口匝道安全分流区间界定方法研究

为科学引导高速公路出口匝道区域行车,提升交通安全性,对高速公路出口段行车过程进行分析。通过行车动力学和相关交通流理论知识研究出口段车辆行驶轨迹,并建立出口匝道段分流模型,分析车辆分流过程。研究提出出口匝道安全分流区间的概念,并发现不同道路和交通流情况条件下,出口匝道安全分流区间值相差较大。研究认为高速公路不同出口匝道的交通标识设置应该因地制宜,量身定制,这对提升道路安全水平具有很重要意义。

基于Carsim温升模型的连续下坡平纵组合线形研究

为了更准确地研究坡度、平曲线半径以及平曲线在坡上的位置对道路行车安全的影响,采用制动鼓温升变化为评价指标,并通过Carsim动力学仿真软件对在行驶在长大下坡中的车辆进行仿真分析。仿真结果表明:在车辆满载的情况下,以坡度4%为基准,坡度每增加/减少0. 5%,其行驶坡长增加/减少9%以上;满载车辆在同一平均纵坡、不同平曲线半径的纵坡上行驶,随着半径的增大,制动鼓达到其热衰退时温度所行驶的距离增大,当平曲线半径达到为700m和800m时,其行驶距离相差程度不超过5%,受平曲线半径的影响减小;平曲线的存在使制动鼓温升速率加快,制动鼓温升曲线曲率明显增大,且平曲线位置与坡顶位置越近,制动鼓达到安全临界温度的行驶距离越小。