摘要：普通山區(qū)公路彎坡比例高，道路條件較差，重載車輛交通安全事故頻發(fā)。為研究普通山區(qū)公路中重載車輛的彎道側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)，以國(guó)道G215部分路段為研究對(duì)象，在Trucksim軟件環(huán)境下建立該道路的三維數(shù)字模型，以不同工況進(jìn)行仿真測(cè)試，評(píng)估彎道側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：交通安全;山區(qū)道路;側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn);Trucksim仿真

引言

山區(qū)普通國(guó)省道公路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，彎道多，平縱組合不合理，行駛軌跡與設(shè)計(jì)線形不一致，導(dǎo)致彎道路段事故率高[1，2，3]。常見事故類型為重載大型車輛的側(cè)翻，對(duì)向來車的碰撞和前后車輛的追尾。研究山區(qū)國(guó)道典型路段重載車輛的行駛速度特性和側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)對(duì)降低事故發(fā)生具有重要的指導(dǎo)意義。

目前，實(shí)車試驗(yàn)數(shù)據(jù)雖然能夠反映車輛的速度和彎道行駛特性，但是無(wú)法實(shí)現(xiàn)彎道側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)的量化分析，更不能得到速度的安全臨界值。為此，本文在真實(shí)道路數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過Trucksim軟件建立三維道路模型，對(duì)山區(qū)道路的行駛速度特性和彎道行駛側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究。該研究能夠識(shí)別道路的危險(xiǎn)位置，并且得到了該位置的行駛條件閾值，可為大型車輛駕駛員在普通山區(qū)國(guó)道典型路段安全行駛提供參考。

1試驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1?試驗(yàn)道路建模

選取國(guó)道G215白玉至巴塘作為試驗(yàn)路段，起點(diǎn)位置樁號(hào)為K40+608，終點(diǎn)樁號(hào)K50+257，總里程9649m。提取該試驗(yàn)路段的平縱斷面坐標(biāo)、設(shè)計(jì)高程和道路超高數(shù)據(jù)，導(dǎo)入Trucksim仿真軟件，生成三維道路模型。由于Trucksim仿真時(shí)車輛只能從道路起始位置到終點(diǎn)位置，因此分別建立下坡和反向上坡兩條三維道路模型。

1.2?車輛模型

對(duì)于山區(qū)復(fù)雜道路，事故多發(fā)生于大型車輛，特別是大貨車重載情形下車輛的側(cè)翻。選擇Trucksim軟件自帶的三軸貨車，動(dòng)力參數(shù)按照一汽解放牌J6P重卡進(jìn)行設(shè)置。該車輛模型包含車身，傳動(dòng)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，懸架系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)，輪胎和空氣動(dòng)力學(xué)七個(gè)部分，簧上質(zhì)量6310Kg，總重8525Kg。

1.3?駕駛員模型

駕駛員模型使用Trucksim自帶的速度、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向控制模塊，仿真時(shí)選擇騎中線或右向行駛，設(shè)置理想的前視預(yù)瞄時(shí)間，根據(jù)不同的速度設(shè)置，加載不同荷載，研究車輛的行駛速度特性和橫向安全性。

2?彎道側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)研究

根據(jù)現(xiàn)有研究表明，車輛橫向載荷轉(zhuǎn)移率（LTR）是評(píng)價(jià)車輛側(cè)翻重要指標(biāo)之一，可用來表征載荷轉(zhuǎn)移程度。

式中：FzI為作用在汽車內(nèi)側(cè)輪胎上的地面垂直反作用力?（N），F(xiàn)zo為作用在汽車外車輪上的地面垂直反作用力?（N）。當(dāng)LTR=1時(shí)，貨車內(nèi)側(cè)車輪離地，此時(shí)貨車處于側(cè)翻邊緣。本文不考慮制動(dòng)減速措施，假定LTR=1時(shí)代表車輛發(fā)生側(cè)翻。結(jié)合文獻(xiàn)[5]的結(jié)論，當(dāng)LTR<0.2，車輛處于安全狀態(tài)，0.2<LTR<0.6時(shí)，車輛具有輕微側(cè)翻傾向，LTR>0.6時(shí)，車輛具有嚴(yán)重側(cè)翻危險(xiǎn)。以此來評(píng)估車輛的側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)。

2.1?彎道半徑對(duì)側(cè)翻的影響

在轉(zhuǎn)彎時(shí)，彎道半徑和轉(zhuǎn)角大小是影響駕駛員速度選擇的關(guān)鍵因素，同時(shí)其也是評(píng)價(jià)道路交通安全性的重要指標(biāo)?？紤]到試驗(yàn)路段單一，為整體分析彎道半徑對(duì)側(cè)翻的影響，仿真時(shí)選擇自建不同半徑彎道，進(jìn)行定速行駛試驗(yàn)。

彎道轉(zhuǎn)角一定，貨車以25Km/h速度行駛，當(dāng)半徑為15m時(shí)，側(cè)向加速度值大于3m/s^2，LTR大于0.6，行駛舒適性極差，具有嚴(yán)重側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn);當(dāng)半徑值大于40m以后，貨車側(cè)向加速度值和LTR值較低，并且隨著彎道半徑的繼續(xù)增加，變化平緩。改變速度，當(dāng)以40Km/h行駛，40m的彎道半徑側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)低于以25Km/h車速行駛的15m彎道，但是其側(cè)向加速度值相近，行駛舒適性極差，當(dāng)彎道半徑大于80m以后，彎道對(duì)貨車的橫向運(yùn)動(dòng)影響極低且趨于平緩。結(jié)合選取的試驗(yàn)路段，12處回頭曲線彎道半徑值為15m左右，成為了影響車輛側(cè)翻的高風(fēng)險(xiǎn)位置，在這些位置應(yīng)控制好車速。

2.2?載重對(duì)側(cè)翻的影響

選擇空載，載重10t，15t和20t的貨車進(jìn)行仿真試驗(yàn)，質(zhì)心高度保持不變，選擇試驗(yàn)道路側(cè)翻高風(fēng)險(xiǎn)位置進(jìn)行仿真。由于12處回頭曲線位置的道路幾何參數(shù)和道路條件相似，此處選擇第一個(gè)連續(xù)回頭曲線即可，以25Km/h進(jìn)行定速行駛。

仿真結(jié)果中側(cè)傾角為正值時(shí)，車身向右側(cè)傾斜，負(fù)值則相反。道路設(shè)計(jì)時(shí)，直線路段會(huì)呈現(xiàn)中間高兩側(cè)低的特征，因此右向直線路段行駛時(shí)，車身向右傾斜。在第一個(gè)連續(xù)回頭曲線處，左轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于超高設(shè)計(jì)，道路左側(cè)低于右側(cè)，車輛靜止時(shí)車身向左傾斜，且其傾斜角度大于仿真輸出結(jié)果值。右轉(zhuǎn)彎時(shí)，道路左側(cè)高于右側(cè)，靜止時(shí)車身向右傾斜，側(cè)傾角為正值。而仿真輸出結(jié)果中，只有空載和載重10t時(shí)側(cè)傾角為正值，其余皆為負(fù)值，且載重越大，車身向道路外側(cè)傾斜越嚴(yán)重，載重20t時(shí)，輪載轉(zhuǎn)移率達(dá)到了0.8，車身向外側(cè)傾斜嚴(yán)重。結(jié)果表明：車輛的載重與輪載轉(zhuǎn)移率成正相關(guān)關(guān)系，載重20t的汽車以25Km/h的速度在回頭曲線行駛，有嚴(yán)重側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)，在此路段應(yīng)限制重型車輛超載。2.左轉(zhuǎn)彎側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)低于右轉(zhuǎn)彎，且右轉(zhuǎn)時(shí)，選擇中線行駛能夠大幅降低側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)。

3?結(jié)論

本文選取了國(guó)道G215麥拉下山段長(zhǎng)達(dá)10Km的典型道路，通過仿真軟件Trucksim建立了三維道路模型，設(shè)置不同的行車條件，對(duì)車輛在整條路段的行駛速度變化和危險(xiǎn)位置進(jìn)行了分析，得到了重載貨車安全行駛閾值，此結(jié)果對(duì)重載貨車實(shí)際行駛具有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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[3]蔣生珍.山區(qū)公路彎坡組合路段行車特性分析[D].重慶交通大學(xué)，2017.

作者簡(jiǎn)介：夏凱（1994年12月—），男，漢族，四川眉山人，碩士研究生在讀，研究方向：道路交通安全。