基于路表摩擦特性的无人驾驶车辆安全制动原理与方法

作为与轮胎直接接触的沥青路面,其抗滑性能是影响无人驾驶车辆制动安全性的直接因素.路面抗滑性能主要取决于路表纹理特征,建立考虑路表摩擦特性的无人驾驶制动模型是提高无人驾驶车辆制动安全性的有效方法.为了研究基于路表摩擦特性的无人驾驶车辆安全制动方法,考虑路表纹理抗滑贡献率计算了不同路面状态下峰值附着系数.基于无人驾驶车辆制动原理与沥青路面附着特性,采用CarSim/Simulink联合仿真建立了无人驾驶车辆制动模型,分析了直线正常制动、紧急制动及转弯行驶时无人驾驶车辆的制动特点,提出无人驾驶车辆在不同制动工况下安全制动限值.研究表明,不同行车速度下路面峰值附着系数呈凸型抛物线分布,随速度提高峰值附着系数逐渐减小.正常制动时,考虑乘客舒适性保持较小制动减速度;紧急制动时,雨天情况下制动距离比晴天平均增加45%左右,车距较大时建议以4~6 MPa制动力进行制动.无人驾驶车辆在潮湿或者干燥路面行驶过程应满足一定的安全车距,取晴天、雨天仿真安全制动距离平均值的1.1~1.2倍.随着弯道半径不断增大,不同路面状态下加速度干扰值基本上均减小,半径≥100 m时加速度干扰值下降率更为显著,为提高车辆制动舒适性弯道半径应控制在100 m以上.本研究提出了考虑路表纹理特性的无人驾驶车辆安全制动策略,可为无人驾驶车辆制动系统的理论设计及制动安全性评估提供参考.