强风环境下跨海桥梁行车安全评价与管控方法

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.09.017

汽车工程 ›› 2022, Vol. 44 ›› Issue (9): 1456-1468.doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.09.017

所属专题：底盘&动力学&整车性能专题2022年

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强风环境下跨海桥梁行车安全评价与管控方法

袁志群^1,³,刘宇峰^1,³,林立^2,⁴()

^1.厦门理工学院机械与汽车工程学院，厦门　361024
^2.厦门理工学院土木工程与建筑学院，厦门　361024
^3.福建省客车先进设计与制造重点实验室，厦门　361024
^4.福建省风灾害与风工程重点实验室，厦门　361024

收稿日期:2022-03-11 修回日期:2022-04-30 出版日期:2022-09-25 发布日期:2022-09-21
通讯作者: 林立 E-mail:fjlinlill@foxmail.com
基金资助:
国家自然科学基金(51708472);福建省自然科学基金(2020J01275);福建省高校产学合作项目(2020H6022);福建省科技厅引导性项目(2021Y0045);福建省交通运输科技项目(202022)

Evaluation and Management Method of Vehicle Driving Safety on Cross-Sea Bridge Under Strong Wind Environment

Zhiqun Yuan^1,³,Yufeng Liu^1,³,Li Lin^2,⁴()

^1.School of Mechanical and Automotive Engineering，Xiamen University of Technology，Xiamen 　361024
^2.School of Civil Engineering and Architecture，Xiamen University of Technology，Xiamen 　361024
^3.Fujian Provincial Key Laboratory of Advanced Design and Manufacture for Bus Coach，Xiamen 　361024
^4.Fujian Provincial Key Laboratory of Wind Disaster and Wind Engineering，Xiamen 　361024

Received:2022-03-11 Revised:2022-04-30 Online:2022-09-25 Published:2022-09-21
Contact: Li Lin E-mail:fjlinlill@foxmail.com

摘要/Abstract

摘要：

鉴于提高强风环境下跨海桥梁的通行能力是保障桥梁通行安全和通行效率的关键，而采用现有限速或限行的桥梁通行管理模式，不能适应未来智能交通发展的需要，本文中以厢式货车和轿车为研究对象，提出了一种强风环境下跨海桥梁行车安全评价与管控方法，研究了“风-车-桥”交互气动作用关系及其对汽车侧风稳定性的影响规律，利用强风作用下的汽车动态响应，开展了风速、车速和路面等多因素联合定量评价工作，最后对不同工况下跨海桥梁安全行车的行车组织和行车速度管控方法提出建议。

关键词: 汽车动力学, 强风环境, 侧风稳定性, 跨海桥梁, 行车安全, 交通管控

Abstract:

In view of that the traffic capacity of cross-sea bridge under strong wind environment is the key to ensuring the traffic safety and efficiency of bridges， and the existing bridge traffic management mode of adopting speed limit or traffic restriction can not meet the requirements of the development of intelligent transportation in the future， taking van trucks and cars as the research objects， an evaluation and management method of the vehicle driving safety on cross-sea bridge under strong wind environment is proposed in this paper. The interaction of aerodynamic relationship of "wind-vehicle-bridge" and its influence on vehicle crosswind stability are studied and the quantitative co-evaluation on the multi-factors of wind speed， vehicle speed and road surface etc. are conducted by using vehicle dynamic responses under the action of strong wind. Finally， some suggestions on the vehicle driving organization and driving speed control regulation related to driving safety on cross-sea bridge under different conditions are put forward.

Key words: vehicle dynamics, strong wind environment, crosswind stability, cross-sea bridge, driving safety, traffic management

袁志群,刘宇峰,林立. 强风环境下跨海桥梁行车安全评价与管控方法[J]. 汽车工程, 2022, 44(9): 1456-1468.

Zhiqun Yuan,Yufeng Liu,Li Lin. Evaluation and Management Method of Vehicle Driving Safety on Cross-Sea Bridge Under Strong Wind Environment[J]. Automotive Engineering, 2022, 44(9): 1456-1468.

图/表 27

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参考文献 18

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参数	F_x /N	F_y /N	F_z /N
数值计算	0.372 3	5.005 1	0.695 4
风洞试验	0.359 5	4.568 2	0.643 0
计算误差	3.4%	9.6%	8.1%

参数	轿车		货车
参数	路面	桥面	路面	桥面
C_L	0.493	0.899	0.794	1.018
C_S	1.313	1.033	4.051	4.764

参数	单位	数值
车身宽度	mm	2 100
车身高度	mm	1 480
车身长度	mm	5 050
质心到前轴的距离	mm	1 400
质心到地面的高度	mm	530
前悬刚度	N/m	35 204
前悬阻尼	N·s/m	2 803
后悬刚度	N/m	32 857
后悬阻尼	N·s/m	2 494
车体侧倾惯量	kg·m²	1 012.5
车体俯仰惯量	kg·m²	3 042
车体横摆惯量	kg·m²	3 528
整车质量	kg	1 650

汽车类型	侧偏事故临界风速/（m·s^-1）
汽车类型	干燥路面	潮湿路面	积水路面
轿车	28.5	26.2	22.9
厢式货车	22.8	22.1	20.8

侧风等级	安全车速/（km·h^-1）
	干燥路面		潮湿路面		积水路面
	货车	轿车	货车	轿车	货车	轿车
6~8级	80	90	80	90	80	90
9级	80	90	80	90	50	90
10级	50	90	50	90	40	80
11级	30	80		80		70

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[1]	陈浩,王红,李维汉,白先旭,陈炯,李楚照,石琴,孙骏. 基于行车安全场理论的预期功能安全场景风险评估[J]. 汽车工程, 2022, 44(11): 1636-1646.
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