基于TruckSim进场道路行驶安全性仿真研究

摘要：为了研究车速对进场道路安全性的影响，选取勐醒至江城至绿春高速公路SJ4标进场道路，在TruckSim软件环境下建立道路模型，研究定速行驶下超速对皮卡车的安全性的影响。通过仿真得到此进场道路的危险路段，对于皮卡车，正向行驶车速限制在25km/h以内，反向行驶车速限制在35km/h以内。

关键词：道路安全  轨迹偏移值  峰值附着系数

1 引言

对于道路交通安全，徐进等人在复杂山区道路上，构建人-车-路协同仿真系统，开展了代表性的虚拟驾驶行驶实验，对道路设计符合性、车辆通过性等方面进行了检验分析。窦同乐等人在立交匝道上，运用仿真软件Carsim，结合实车实验，研究道路附着系数、车辆载重等因素对车辆行驶安全性与舒适性的影响。李诗佳等人在Carsim中，研究超速、路面附着系数对高速公路环形匝道汽车行驶安全性的影响，仿真分析得到超速达到50%以上，汽车侧滑风险较高;吴国雄等人研究山区道路开展自然驾驶行为，研究三个轴向加速度对驾驶员舒适性的影响;徐进等人针对不同公路类型和车型，建立了较为准确的横向加速度-曲率半径和横向加速度-速度的均值模型、极限值模型和85分贝模型;吴楚娜等人基于Trucksim进行仿真模拟试验，通过研究分析客车行驶过程中横向偏移量和轮胎载荷转移率，得到了客车在弯道超速行驶对横向稳定性的影响。

综上所述，大部分研究针对山区道路和复杂立交道路，许多进场道路与山区道路有一定相似性-弯道多且在弯道处存在视野盲区，本文针对进场道路安全性分析，选择勐醒至江城至绿春高速公路SJ4标进场道路，在TruckSim软件环境下建立道路模型，模拟定速行驶皮卡车行驶安全性分析。

2 虚拟行驶实验设计

2.1 实验道路

选择绿谷隧道出口、金阳河隧道进口进场道路，道路全长3.2千米，最小平曲线半径15米，设计时速15km/h，最大纵波12%，路基宽6.5米，半径在15～30米之间的弯道多达30个。根据进场道路的设计参数，通过AutoCAD将仿真道路的平面线形、道路纵断面进行数据提取，之后把道路数据导入到车辆模拟软件TruckSim道路模型中，完成道路建模。下图为Trucksim正向进场道路K0+600-K1+200仿真图，连续弯道且坡度变化较大。

2.2 仿真车型及驾驶模式设置

皮卡车车长4.47米，宽1.7米，车高1.935米。选择行车道居中作为方向控制仿真模式。选择道路中线为弯时的目标轨迹，駕驶员控制设置定速巡航。

3 实例分析

3.1皮卡车正向定速巡航行驶

侧滑是小型车辆在连续弯道中一种常态事故，皮卡车是工程用车的一种常见车型，在此进场道路中，我们进行不同车速下定速行驶对侧滑的影响，用车身侧偏角、轨迹偏移量和峰值附着系数表征皮卡车的行驶安全性，当峰值附着系数小于路面附着系数时，汽车安全行驶;当峰值附着系数大于路面附着系数时，汽车发生较为危险的状态;当峰值附着系数接近路面附着系数时，汽车发生侧滑。

以设计时速15km/h行驶速度的基础上，设置仿真速度25km/h，仿真结果中提取侧向加速度、车身侧偏角，计算出轨迹偏移值和峰值附着系数。

随着车速的提高，车身侧偏角、峰值附着系数、轨迹偏移值波动变化与车速成正相关，车速以25km/h行驶时，汽车最大峰值附着系数达到了0.66，略微超过了道路附着系数，轨迹偏移值为0.54，汽车发生了部分侧滑，车身也发生最大侧偏，行驶安全性较差。因此对于皮卡车等小型车辆在此类进场道路行驶时，应该严格限制车速，除了防止自车侧滑导致驶出道路。

3.2皮卡车反向定速巡航行驶

汽车反向行驶时，我们设置车速15km/h、25km/h和35km/h。车速为15km/h时，车身侧偏角等值波动较小，行驶较为安全;当车速达到35km/h时，汽车侧偏严重，峰值附着系数超出路面附着系数，发生危险的驾驶行为，在K2+100到K2+200路段时，车身偏移0.52米，峰值附着系数为0.68，汽车已经发生侧滑，有轻微的偏移，在K2+500到K2+2600路段时，峰值附着系数为0.65，汽车偏移达到了1.31米，汽车完全驶出车道线，处于极度危险状态，在这两个路段车身侧倾角较大，车身侧倾严重。

4 主要结论如下：

（1）正向行驶时，车速25km/h时，汽车最大峰值附着系数达到了0.66，轨迹偏移值为0.54，汽车发生了部分侧滑，车身也发生最大侧偏。

（2）反向行驶时，当车速达到35km/h时，在K2+500到K2+2600路段时，峰值附着系数为0.65，汽车偏移达到了1.31米，汽车完全驶出车道线，处于极度危险状态，在这两个路段车身侧倾角较大，车身侧倾严重。

参考文献：

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作者简介：刘文超（1994-），男，汉，甘肃张掖人，硕士研究生在读，研究方向：智能网联、交通安全。