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部分滑水条件下高速公路车辆行驶安全性研究

作　者: 董斌
导　师: 唐伯明；刘唐志
学　校: 重庆交通大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 部分滑水 FLUENT 停车视距能见度降雨强度附着系数
分类号: U491.254
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 80次
引　用: 3次
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内容摘要

部分滑水是车辆在一定水膜厚度的道路上行驶时,由于轮胎与路面之间不能完全排除积水而引发的轮胎与路面部分脱离的现象。部分滑水现象一旦发生,使得轮胎与路面的附着系数显著降低,经验不丰富的驾驶员在行车及制动时极易发生对速度和间距的误判,导致交通事故发生。因此,研究路面水膜在轮胎胎面和路表界面之间的影响机理和规律,以确定安全行车速度和间距对保障雨天高速公路行车安全具有重要意义。本文以交通部西部科技项目“灾害天气下山区高速公路运营安全关键技术研究”(合同号2008318000034)为依托,针对小客车雨天产生滑水的几个关键问题进行了研究。论文首先考虑轮胎压缩变形性能,结合市场占有率来选取代表轮胎,根据相关参数建立有纵横向花纹的轮胎有限元模型,通过软件模拟轮胎在代表车型荷载下的变形量;然后通过调整模型中水膜厚度,使用FLUENT软件模拟轮胎模型在不同行驶条件下所受的动水压强,得到部分滑水条件下动水压强与其影响因素的关系式。在分析轮胎与潮湿路面附着系数影响因素的基础上,研究行车速度、水膜厚度影响下不同行驶条件的路面附着系数,根据发生部分滑水的动水压强计算代表车型在该行驶条件下的停车视距。同时,通过分析降雨强度与能见度的关系、驾驶员雨天环境下行车间距反应规律,综合道路纵坡、圆曲线半径等因素提出雨天环境高速公路纵坡停车视距修正值和极限安全车速建议值。最后依据本文对部分滑水条件下停车视距和极限车速的研究成果,设计了车速(间距)反馈仪的工作流程和布设方法。建议高速公路管理部门在急弯陡坡等危险路段设置车速(间距)反馈仪,并结合车距确认标志对驾驶员进行提醒,以减少由于判断失误而产生的部分滑水事故。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-14
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 国内外研究概况  9-11
    1.2.1 国外研究现状  9-11
    1.2.2 国内研究现状  11
  1.3 本文主要研究内容及技术路线  11-14
第二章轮胎滑水的机理及理论模型分析  14-23
  2.1 轮胎滑水的机理分析  14-16
  2.2 滑水的类型  16-17
  2.3 滑水的理论模型  17-22
    2.3.1 雷诺方程模型  17-20
    2.3.2 水膜厚度模型  20-21
    2.3.3 轮胎荷载方程  21
    2.3.4 汽车滑水方程  21-22
  2.4 本章小结  22-23
第三章轮胎结构有限元模拟分析  23-34
  3.1 轮胎的基本结构  23-27
    3.1.1 轮胎的组成  23
    3.1.2 轮胎的分类  23-25
    3.1.3 轮胎的花纹  25-27
  3.2 轮胎结构有限元模拟  27-32
    3.2.1 代表轮胎的选择  27-28
    3.2.2 轮胎的组成材料及其性质  28-31
    3.2.3 轮胎的变形模拟  31-32
  3.3 本章小结  32-34
第四章基于 FLUENT 的轮胎滑水模拟试验分析  34-48
  4.1 轮胎的计算参数及试验设计  34-36
    4.1.1 轮胎压缩变形量的确定  34
    4.1.2 轮胎接地面积及花纹分布参数的确定  34-35
    4.1.3 试验设计  35-36
  4.2 仿真软件的选择  36-37
  4.3 轮胎模型的建立  37-41
    4.3.1 计算范围及轮胎参数的确定  37-38
    4.3.2 边界条件及初始值的确定  38-41
  4.4 试验数据分析  41-46
    4.4.1 水膜厚度对动水压强的影响  41-44
    4.4.2 行驶速度对动水压强的影响  44-45
    4.4.3 动水压强影响因素的多元回归分析  45-46
  4.5 本章小结  46-48
第五章高速公路雨天环境行车安全分析  48-64
  5.1 雨天环境道路附着系数对行车安全影响  48-55
    5.1.1 附着系数含义及计算  48-49
    5.1.2 雨天环境道路附着系数影响因素  49-53
    5.1.3 附着系数对制动距离的影响  53-54
    5.1.4 雨天环境下停车视距计算模型  54-55
  5.2 雨天能见度对行车安全的影响  55-63
    5.2.1 降雨的定义及雨环境的分类  55-56
    5.2.2 降雨对能见度的影响  56-59
    5.2.3 驾驶员行车间距判断的反应规律  59-63
  5.3 本章小结  63-64
第六章部分滑水时高速公路行车安全性改善措施  64-72
  6.1 设计标准的补充完善  64-70
    6.1.1 停车视距纵坡修正  64-67
    6.1.2 安全车速建议  67-70
  6.2 管理改善措施  70-71
  6.3 本章小结  71-72
第七章结论与展望  72-74
  7.1 主要结论  72
  7.2 本文创新点  72-73
  7.3 展望  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-78
在学期间发表的论著及参与的科研项目  78-79
附录部分  79-86

部分滑水条件下高速公路车辆行驶安全性研究

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