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当期目录

    2025年, 第47卷, 第1期 刊出日期:2025-01-25 上一期   
    车内声场分区控制算法研究综述
    张佳祥,王岩松,张声明,郭辉,谢晓龙,刘宁宁
    2025 (1):  1-12.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.01.001
    摘要 ( 298 )   HTML ( 33 )   PDF(3324KB) ( 379 )  

    在汽车智能化进程中,车内声场分区控制技术在提升用户座舱的声学体验方面起着重要作用。本文对车内声场分区控制算法及应用进行了全面综述。首先介绍了该技术的提出背景和理论基础;然后深入分析了各类声场分区控制算法的发展脉络、控制原理及算法特点;最后基于现有研究进展,展望了声场分区控制技术在提高重放精度、算法鲁棒性以及声场均匀分布等方面的发展潜力,并探讨了限制该技术在车内广泛应用的一系列问题及解决方法。本综述旨在为车内声场分区控制的进一步研究提供参考,进而推动该技术在汽车领域的广泛应用。

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    考虑主观认知的自动驾驶汽车序贯博弈类人决策
    朱冰,贾士政,赵健,韩嘉懿,张培兴,宋东鉴,陈志成
    2025 (1):  13-22.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.ep.003
    摘要 ( 196 )   HTML ( 15 )   PDF(3872KB) ( 231 )  

    非受控交叉路口是高动态性、强交互性的决策场景,在其中如何让自动驾驶汽车做出与熟练驾驶人类似的安全合理决策并顺利通过路口,是一项极具挑战性的任务。本文充分考虑认知与决策过程的本体主观属性,提出了一种基于序贯博弈的自动驾驶汽车交互式类人决策方法。首先,从通行时效、空间裕度、驾乘体验和行驶安全多个维度深度挖掘了多目标驾驶诱因,进而建立了个性化和类人化驾驶特质嵌入的博弈决策模型,并匹配不同驾驶模式类型的驾乘人员群组;在此基础上,提出了模仿人类逻辑的自视角决策方案和序贯优先度的概念,以实现滚动逐阶博弈决策的序贯模式自演化;最后,通过多组对比实验验证了所提方法的有效性。结果表明,本文提出的交互式类人决策方法能够以持续交互的方式化解潜在冲突并处理安全决策问题,同时提升了自动驾驶汽车个性决策的自然化和类人化效果。

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    基于有向图的城市交叉口场景相似性评价方法
    李江坤,纵瑞雪,邓伟文,王莹,丁娟
    2025 (1):  23-34.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.ep.005
    摘要 ( 102 )   HTML ( 10 )   PDF(8207KB) ( 63 )  

    准确的场景相似性评估对于优化测试场景集极为重要。然而,现有的基于轨迹的评价方法未能充分捕捉城市交叉口中车辆间的复杂动态交互特征,从而影响评价结果的准确性。针对此问题,本研究提出了一种基于有向图的城市交叉口场景相似性评价方法,该方法通过比较两个场景中车辆的全局交互拓扑关系在时空上的匹配程度来量化场景之间的相似性。首先,使用有向图来表征各个交叉口中车辆间的交互拓扑结构。然后,通过比较不同交叉口场景的有向图结构匹配程度来估计它们之间的交互相似性。最后,采用动态时间扭曲算法在时间维度上对齐场景,实现两个不同长度测试场景序列的有效比较。3对典型评价案例的定性分析结果显示,该方法能够细粒度地区分不同相似度水平的场景。进一步地,为定量验证方法的有效性,开展了场景相似度与自动驾驶系统性能之间的方差分析实验。实验结果表明,在不同相似度水平场景簇的测试条件下,系统的安全性和效率均表现出显著的差异,从而证实了该方法的有效性。最终,该方法应用于Apollo的测试场景集的优化,结果表明方法能够有效指导测试场景集中同质化场景的剔除,从而提高测试效率。

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    基于混合深度强化学习的ICV任务卸载与资源分配
    刘佳慧,邹渊,孙巍,孟逸豪,路潇然,李圆圆
    2025 (1):  35-43.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.01.004
    摘要 ( 107 )   HTML ( 7 )   PDF(2193KB) ( 193 )  

    随着智能网联车辆(ICV)技术的发展,计算资源有限的ICV面临计算需求大幅增加的问题。ICV可以通过路侧单元(RSU)将任务卸载到移动边缘计算(MEC)服务器上。然而,车联网环境的动态性和复杂性使任务卸载和资源分配变得极具挑战。本文提出在环境和资源的约束下,通过控制任务卸载决策、通信功率和计算资源分配,最小化任务计算能耗。针对这一问题离散和连续控制变量共存的特性,设计了混合深度强化学习(HDRL)算法:利用双深度Q网络(DDQN)生成任务卸载决策,利用深度确定性策略梯度(DDPG)生成通信功率和MEC资源分配决策,并结合改进的优先级经验回放(IPER)机制来评估和选择动作,输出最优策略。仿真实验结果表明,该方法比对比算法具有更快更稳定的决策收敛性,实现了任务计算卸载的最小能耗,并能有效适应ICV数量和任务大小的变化,具有高实时性和良好环境适应性。

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    考虑时变参考和转向延迟的自动驾驶车辆轨迹跟踪控制方法
    杨正才,张慧泉,葛林鹤,孙天骏
    2025 (1):  44-54.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.01.005
    摘要 ( 135 )   HTML ( 9 )   PDF(4980KB) ( 205 )  

    最优控制方法已成为自动驾驶横向运动控制的主流研究和工业部署方法。LQR方法拥有在线计算量小、实时性好等优点而被广泛使用,但是无法考虑时变参考和转向延迟。延时的存在会导致LQR方法在高速时失去稳定性,因此在解决该问题的同时维持LQR小计算量的特性十分必要。本文在保证实时性的前提下,解决了LQR无法考虑时变参考和转向延迟的问题。将道路曲率作为时变参考、转向延迟特性作为纯延时和1阶惯性环节考虑进跟踪误差状态方程中,将控制时域对应的KKT逆矩阵部分查表到实时求解器中,旨在减小计算量并保证控制器的实时性。仿真试验结果表明:所搭建的EqLPV-MPC控制器可以有效处理道路变曲率工况;相比于LQR方法,车速为72 km/h的双移线工况下横向误差降低39%,航向角误差下降52%,质心侧偏角减少28%。实车试验结果表明,在双移线工况下,本文所搭建的控制器可以将最大横向误差控制在0.1 m以内。

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    基于二型模糊逻辑控制的半挂车轨迹跟踪研究
    陈鹏,蔡英凤,原海波,陈龙,孙晓强
    2025 (1):  55-66.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.01.006
    摘要 ( 101 )   HTML ( 9 )   PDF(4560KB) ( 165 )  

    自动驾驶商用半挂车可以显著提升干线物流效率。然而半挂商用车是典型的欠驱动系统,在大曲率运动工况下难以同时兼顾牵引车和挂车的横向轨迹跟踪精度。随着车辆速度和负载的提升,挂车质心转移及载荷转移加剧,对铰接处产生更强烈的不确定性影响,造成挂车与牵引车之间行驶轨迹的偏差进一步加大,增加了轨迹跟踪难度,影响了行驶安全性。为提高半挂商用车牵引车与挂车的横向安全性,本文提出一种基于二型模糊控制的鲁棒路径跟踪策略。首先,在MATLAB/Simulink中建立了半挂车辆的7自由度动力学模型,精确模拟牵引车与挂车的横-纵向运动动力学特性。其次,利用二型模糊逻辑控制理论中输入隶属度函数对系统不确定性的覆盖特性,设计了同时调控牵引车和挂车横向轨迹跟踪精度的二型模糊控制器。为提高不确定因素影响下横向轨迹跟踪控制的精度,降低控制器设计难度,采用粒子群优化算法对二型模糊控制器的输入隶属度函数参数进行优化。最后,利用MATLAB/Simulink与TruckSim的联合仿真平台,分别在不同车速和负载条件下进行车辆轨迹跟踪的仿真,以验证本文提出的控制策略,并与一型模糊控制和预瞄控制结果进行对比。结果表明:在双移线这种轨迹曲率发生变化的工况下,本文提出的二型模糊控制器对牵引车和挂车的横向轨迹跟踪精度有明显提升。

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    非可视条件下路面可跨越障碍物特征识别
    李昊,李浩泽
    2025 (1):  67-76.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.01.007
    摘要 ( 95 )   HTML ( 4 )   PDF(4939KB) ( 302 )  

    本文关注非可视条件下的智能驾驶需求,利用毫米波雷达可全天候工作及受光照和天气影响较小的特性,实现路面可跨越障碍物的形位特征识别。本文以路面减速带为例,构建基于毫米波雷达的路面障碍物特征感知系统,将雷达天线平面朝向地面并与地面保持一定夹角,利用FFT-CZT两级处理结构对雷达中频数据进行频谱细化,获得较高精度的距离值。进一步通过分析雷达点云数据,将每帧数据中获取的最短目标距离值进行融合,得到路面减速带的二维可视化成像。最后,通过对可视化数据的分析,建立路面减速带几何模型,提出减速带特征参数计算方法。本文搭建了实车测试平台,采集了从0°到90°不同夹角数据,在45°夹角处得到减速带高度估计值平均绝对误差保持在4 mm以内,宽度估计值平均绝对误差为21 mm,验证了本文提出方法的有效性。

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    催化层/微孔层界面设计对PEMFC影响研究
    李光伟,韩雪,邢丹敏,明平文
    2025 (1):  77-84.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.01.008
    摘要 ( 100 )   HTML ( 8 )   PDF(4106KB) ( 140 )  

    膜电极组件(MEA)研究除了要关注催化层(CL)的设计和优化,还应考虑CL与微孔层(MPL)之间的界面设计。本文构建了3种不同的CL/MPL界面结构,并验证了其对质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能和车载工况下耐久性的影响。性能测试结果表明,在CL/MPL界面处引入Nafion树脂的MEA样品(MEA-Nafion)性能较初始MEA样品(MEA-0)在高电流密度下略有下降,而在引入Nafion树脂后进行热压处理的MEA样品(MEA-Nafion-HP)性能与MEA-0基本一致;车载工况下耐久性测试结果显示,MEA-0、MEA-Nafion和MEA-Nafion-HP样品电压衰减速率分别为42.3、29.9和15.2 μV/h。综上所述,通过优化CL/PEM界面结构设计可以在不影响性能的情况下大幅提升MEA耐久性。

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    燃料电池氢气系统自适应滑模解耦控制研究
    朱仲文,程谭龙,江维海,周定华,李丞,季传龙
    2025 (1):  85-95.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.01.009
    摘要 ( 103 )   HTML ( 5 )   PDF(5778KB) ( 134 )  

    有效的燃料电池氢气系统控制策略可以改善系统动态性能并延长使用寿命,本文针对循环泵型燃料电池氢气系统,提出了基于梯度寻优的自适应滑模解耦控制策略。首先基于Simulink搭建了燃料电池氢气系统模型,基于该模型设计了解耦滑模控制器在补偿模型精度不准的同时实现了流量和压力的解耦,并通过李雅普诺夫原理证明了反馈控制率的稳定性。然而,滑模控制存在动态响应性能和抖振相矛盾的问题,对此,本研究进一步设计了基于梯度下降的滑模控制参数自适应寻优方法,并通过前馈控制器提高变载时的系统稳定性,同时采用滑模调优参数Map自学习的方式,在保证闭环系统稳定的同时解决了瞬态工况下的梯度寻优延迟问题。结果表明:本文设计的结合前馈的自适应滑模解耦控制器超调量较小,响应时间较短,鲁棒性较高;阴阳极压差最大值约为0.01 bar,流量供给误差最大为0.015 g/s;能够在0.02 s内迅速响应变载运行时氢气压力和流量的变化需求;相比于前馈修正之前,电堆启动工况下的压力波动降低了0.122 bar;扰动作用下,系统稳定性保持良好,氢气压力波动最大为0.01 bar。

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    冲击载荷下PEMFC力-电耦合建模及电学响应研究
    任立海,陈黎黎,杨振华,蒋成约,赵清江,刘西,胡远志
    2025 (1):  96-106.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.01.010
    摘要 ( 87 )   HTML ( 2 )   PDF(6902KB) ( 70 )  

    为探究冲击载荷作用下质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆电学响应,揭示PEMFC电堆内部力-电耦合机制,对冲击载荷下PEMFC电堆力-电耦合建模方法进行了研究。基于建立的PEMFC电堆力-电耦合模型,系统研究了冲击速度和方向对PEMFC电堆电学响应影响。结果表明,所提出的PEMFC电堆力-电耦合建模方法可以准确模拟出电池内部的力-电耦合特性;PEMFC电堆内部单电池欧姆损耗会随着冲击载荷的增大而增大;同时,冲击载荷会导致气体扩散层(GDL)与双极板肋部产生额外电接触,引起GDL表面电流密度平均值下降以及分布均匀性变差。本研究工作对冲击载荷下PEMFC力-电耦合建模及电学响应研究具有一定的指导意义。

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    基于三层加权堆叠模型的电动汽车剩余里程预测
    石琴,侯伟路,张晓楠,吴为教,贺泽佳
    2025 (1):  107-116.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.01.011
    摘要 ( 63 )   HTML ( 4 )   PDF(6273KB) ( 211 )  

    为实现电动汽车剩余里程准确预测,本文提出一种基于三层加权堆叠模型的电动汽车剩余里程预测方法。结合最大信息系数和斯皮尔曼系数作为变量评价准则,使用最小冗余最大相关算法从候选特征集中优化得到输入特征集。构建考虑原始训练特征的三层堆叠模型,并利用贝叶斯优化算法得到堆叠模型中基模型权重。最后,使用输入特征集对三层加权堆叠模型训练并实现电动汽车剩余里程预测,结果表明所述三层加权堆叠模型的预测精度较高。此外,与其他模型相比,所述堆叠三层加权模型的泛化能力更强。

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    侧面柱碰撞工况电池包碰撞安全性快速预测
    马骋浩,申宗玹,汪俊,敖文宏,邢伯斌,夏勇
    2025 (1):  117-126.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.01.012
    摘要 ( 123 )   HTML ( 8 )   PDF(7526KB) ( 100 )  

    为更全面地开展电动汽车侧面柱碰撞安全性分析,采用区域细化方案建立了电池包有限元模型,并应用于整车和电池包两个层级的碰撞仿真。依据事故统计结果,考察了包含国标工况在内不同碰撞速度、位置和角度组合下的整车侧面柱碰撞响应。考虑到整车层级仿真成本较高,采用碰撞速度调节和质量补偿方法建立了电池包层级参数化模型,用于开展大规模侧面柱碰撞仿真。基于能量法提出了一种电池包层级碰撞响应的快速预测模型,可实时判断不同侧面柱碰撞条件下的电池包变形情况和机械失效风险。经验证,该模型的平均预测误差为3.22%。

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    车-车碰撞典型场景下驾驶风格对避撞参数的影响
    韩勇,皇甫倍玉,叶美婷,潘迪,吴贺,申水文
    2025 (1):  127-136.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.01.013
    摘要 ( 98 )   HTML ( 8 )   PDF(2815KB) ( 95 )  

    为研究车-车碰撞事故中驾驶人风格与避撞参数、避撞率间的关系以提高行车安全性,本文通过车-车碰撞数据库(vehicle-vehicle traffic accident database with video,VV-TRAVi)中610例真实事故视频聚类分析出5种典型场景,其中十字路口处占比最大,主要分为有、无视觉障碍2种典型碰撞场景,基于6自由度驾驶模拟器动态搭建上述2种十字路口处典型碰撞场景。通过问卷调查、主成分分析和K均值聚类将驾驶风格分为激进型、普通型和谨慎型,并招募60名3种驾驶风格志愿者在所搭建的2种典型碰撞场景下进行实验数据采集,并在92组有效数据样本中提取3种风格下的避撞参数:TTC(time-to-collision)、BRT(braking reaction time)、速度和纵向减速度,采用单因素方差分析和独立样本T检验分析3种驾驶风格对上述避撞参数的影响。结果表明:在有、无视觉障碍的2种典型碰撞场景下,3种驾驶风格的TTC、BRT、速度和纵向减速度均呈现显著差异;其中,激进型、普通型以及谨慎型的TTC均值(s)分别为0.54和1.21、0.59和1.33以及1.01和2.58,BRT均值(s)分别为1.12和0.9、1.32和1.3以及1.6和1.56,两者均呈现依次增大趋势;速度均值(km/h)分别为37.53和45.03、30.37和34.93以及27.62和30.37,纵向减速度均值(m/s2)分别为9.38和9.13、6.2和5.6以及3.92和3.66,两者均呈现依次减小趋势;3种驾驶风格避撞率呈现“谨慎型>普通型>激进型”。研究结果为制定考虑驾驶风格的车辆避撞策略提供参考。

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    基于IUDE算法的主动悬架H2/H控制
    陈潇凯,刘宏宇,刘向
    2025 (1):  137-148.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.01.014
    摘要 ( 101 )   HTML ( 8 )   PDF(5775KB) ( 125 )  

    汽车高性能主动悬架对提升驾乘体验感具有显著优势,鲁棒性控制算法是发挥主动悬架性能的重要保障。针对典型鲁棒控制算法难以实现有效扰动估计和补偿的问题,本文提出了H2/H-H2-IUDE算法,采用IUDE算法估计并补偿扰动,并引入H2状态观测器,相比H2/H算法增强了鲁棒性。首先,建立了半车主动悬架控制系统模型,并定义了扰动形式。然后,提出能实现扰动估计和补偿解耦的IUDE算法,并提出一种H2状态观测器,进而实现了对H2/H算法的再设计。最后,针对随机路面和减速带路面等典型工况进行仿真分析。结果表明,所提出的算法相比H2/H算法,随机路面工况的车身质心垂向加速度和俯仰角均方根值分别下降了7.6%和5.9%,对汽车平顺性有明显改善。同时,所提出的H2观测器能有效估计系统状态,IUDE算法能准确估计扰动,并能够避免非解耦型UDE方法带来的悬架动挠度恶化问题,具有优异的扰动估计和灵活补偿的突出特点。

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    非结构化道路下双箭头非充气轮胎力学性能
    赵颖,郝纪波,周科名,胡建锋,王义成,王月强
    2025 (1):  149-160.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.01.015
    摘要 ( 72 )   HTML ( 3 )   PDF(13021KB) ( 37 )  

    为深入探究非充气轮胎在非结构化道路下的动静态力学性能,本文将具备优异力学性能的双箭头负泊松比微结构作为新型支撑体填充于非充气轮胎中,并将双箭头非充气轮胎作为研究对象。首先,建立了不同梯度双箭头支撑体结构的有限元模型,并对样件开展准静态压缩试验,以验证有限元仿真的准确性。其次,建立双箭头非充气轮胎有限元模型,获取了双箭头支撑体层数对非充气轮胎静力学性能的影响,并探究了支撑体结构参数对非充气轮胎模态和接地性能的影响。最后,研究了双箭头非充气轮胎在稳态滚动、越障、跨越沟渠、土壤接触等非结构化路面的动态力学性能。结果表明:随着径向载荷由1 000提升至5 000 N,非充气轮胎的滚动阻力由11.51提升至241.66 N;同时,水流速度的增大使得胎面与地面出现部分脱落,障碍物的高度和宽度影响支撑体的应力分布和接触应力的大小;土壤在承受双箭头非充气轮胎的作用力后,土壤从接触位置向四周开始扩散并发生塑性形变。

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    白车身减震塔一体化设计方法研究与应用
    刘波,王康乐,杨健,曾云波,张金生,蒋树勋
    2025 (1):  161-167.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.01.016
    摘要 ( 105 )   HTML ( 5 )   PDF(2367KB) ( 355 )  

    铝合金一体化压铸技术是实现汽车轻量化的重要手段。本文采用结构优化、成型仿真技术、压铸工艺对减震塔进行“材料-结构-工艺”一体化设计制造。首先,结合大量设计经验,通过性能目标和材料选择及结构设计,确定减震塔的三维数据。随后,对减震塔进行性能分析确保满足性能目标,并根据所设计的模具结构进行温度场和速度场的成型制造模流分析,并提出优化措施。最后,对零件进行试制,总结问题并分析原因,提出解决方法,形成减震塔全流程开发过程。研究表明减震塔轻量率达到16.5%,并满足性能要求。该一体化设计方法具有可行性,为行业提供了全流程分析能力与实际生产经验,提升了制造商采用一体化压铸技术的信心。

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    基于LSTM的油泥模型侧窗区域风噪主动噪声控制
    黄丽那,王登峰,曹晓琳,贺杨,黄禀通,张小朋
    2025 (1):  168-177.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.01.017
    摘要 ( 93 )   HTML ( 8 )   PDF(5138KB) ( 187 )  

    汽车在高速公路上行驶时,有必要降低侧窗区域的风噪声。汽车风噪的低频噪声控制可通过主动噪声控制(active noise control,ANC)实现,因此本文提出一种汽车风噪的主动噪声控制方法(active wind noise cancellation, AWNC),并针对侧窗区域的输入信号选取合适的参考信号:侧窗振动信号作为参考信号在100~500 Hz频段内与目标噪声的相干性较好。以风洞试验中整车全尺寸油泥模型为研究对象,通过长短期记忆方法(long short-term memory,LSTM)优化选取风噪声的参考信号,再利用FxLMS算法对优选后的参考信号进行AWNC仿真并完成硬件在环试验验证。结果表明:经过优选的参考信号不仅数量减少节约成本,且优选后的参考信号将风噪峰值频段降低了5~15 dB。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    电动汽车胶粘型电机铁芯加工装备效能优化
    崔海龙,杜冰,黄秀东,刘凤华,刘雪东,周茂伟
    2025 (1):  178-186.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.01.018
    摘要 ( 69 )   HTML ( 2 )   PDF(3403KB) ( 188 )  

    随着我国“双碳”战略的深入实施,电动汽车迅速发展。生产驱动电机铁芯的胶粘工艺受到了越来越多的关注。本研究针对胶粘型铁芯生产流程各工序节拍匹配不协调导致生产效率受到限制这一问题,通过解决胶粘型电机铁芯加工装备——回转叠压机构的驱动装置选择与参数设置等问题,达到了降低生产成本并提高生产效率的目的。本研究基于灰色理论,形成了一种综合性的多目标优化方法,旨在提高电机铁芯加工装备驱动装置选择的准确性、参数设置的精确性。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    危化罐车中长波起伏路面液体晃动动力学行为研究
    王笑乐,郭彦超,徐小东,王雷,戴宝宝,张志宁,杨洋
    2025 (1):  187-200.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.01.019
    摘要 ( 72 )   HTML ( 3 )   PDF(11677KB) ( 55 )  

    为研究路面起伏对危化罐车行驶稳定性的影响,基于路形不平度数据建立中、长波路面模型。以多轴液罐车为对象,构建考虑轮胎变形和悬架非线性的车辆动力学模型。建立液体纵、侧向晃动等效力学模型,与车辆动力学模型耦合,得到不同路面行驶罐体运动学参数,以激励液体晃动模型。研究结果表明,两侧路面相位差增加对罐车侧向稳定性产生不利影响;液体侧向晃动频率随路面波长增加而减小,随充液比增加而增大;牵引车鞍座至半挂车轴距离为波长整数倍时,液体纵向晃动明显;斜向防波板可抑制液体侧向晃动,但低充液比小幅晃动时抑制效果较差;罐车低充液比通过起伏路面时,适当提高车速可降低液体晃动;高充液比时车速过快将导致晃动幅度和壁面载荷显著增大,降低车辆行驶稳定性。

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