道路减速带减速模型分析.docx

道路减速带减速模型分析.docx道路减速带减速模型分析
摘要:
摘要
减速带作为一种强化型的道路安全交通设施，在遏制交通事故的发生屮发挥了重要 的作用，它是在行车道上设置的某种突起设施，当汽车以较高车速通过吋会产生激烈的 机械振动，这种振动从轮胎输入经由车身及座椅传递给汽车驾驶员，使其产生不舒服的 感觉，从而提示并促使车辆驾驶员自觉、主动地降低车速，但不合理的设置，则会使其 成为路障，给行人和车辆带來不便，甚至产生安全隐患。
问题一屮，减速带应既能起到强制控速的作用，也要使振动对车辆的破坏度及对乘客 的舒适度影响适I I 1 0视轮胎为刚体建立车辆与减速带碰撞数学模型,对车辆通过减速带产 牛的振动进行分析，得出车辆驾驶员通过减速带吋的期望速度。利用MATLAB软件对 所建立的模型进行仿真，最终获得效果较好的减速带数学模型：
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由此求的司机的期望速度八
问题二，在第一问模型的基础上，我们建立了车辆通过整个区域的运动学模型，设 置合理的参数，计算出车辆在该区域内达到的最大速度，及所用总时间。并通过该模型, 建立三道减速带设置的最优化模型，从屮求得最优解为。
最后根据现实屮存在的问题结合所建模型，对减速带设置提出最总方案，并对模型 进行稳定性分析。
关键词：舒适度碰撞模型期望速度模型仿真运动学
一・问题的重述
减速带作为一种强化型的道路安全交通设施，在遏制交通事故的发牛屮发挥了重要 的作用。某单位的办公场所地处一•主干道边上，主干道上车流量较大，车速达到平均每 小时60公里，对人员的进出造成了一定的威胁。如何在该路段路面合理设置减速带， 达到既可以使来往车辆减速的n的，又可最大限度的降低减速带对主干道丄车流量的影 响。提出以下三个问题：
（1） 建立道路减速带减速的数学模型；
（2） 利用所建的数学模型分析在等距连续设置三道减速带的减速效果；
（3） 利用所建的数学模型给出减速效果最优的三道减速带的设置方案；
通过对模型的分析与求解，对交警部门如何设置减速带提出合理的建议。
二•问题的分析
车辆的行驶速度很大程度上取决于驾驶人的期望车速，血驾驶人的期望速度又是根 据其行驶安全感和乘坐舒适性决定的。如果驾驶人的安全感高、乘坐舒适性好，则他的 期望车速比较高;反之，驾驶人的期望车速就比较低。由道路减速带控制车速原理可知， 车辆高速通过吋，驾驶人所产生的不舒服感是道路减速带能够有效控制车速的关键原因, 不舒服感越强，驾驶人的减速愿望也越强。所以可以建立如下模型：
对于模型一：减速带是由于材料，设计的坡度和同性长度的原因，车辆在其速度很 快的时候与其碰撞时产生的冲击大，车辆会明显的机械振动，所以因为车辆行驶速度很 快使人感到不舒服，因此会迫使驾驶员在看到减速带的吋候会不自觉地经过这种设施吋 会产牛震动，对车俩的机械零件会照成顺坏，从而减慢驾驶速度，若半明显震动的吋候 我们可以认为这一刻车辆与减速之间是不存在相互的压力的，因此我们可以求出这一刻 的车辆的竖直方向丄的加速度，并因此来得到驾驶的员若想要不遭到巨大的冲击力的时 候，所允许的最大速度。达到我们所要求的那个速度。同时可以减少大的冲击。
对于模型二：等距连续设置三道减速带的减速效果，都知道在减速带区车辆可以认 为是在通过一个减速带后车辆进行加速，接着匀速驾驶，看到下一个减速带后有开始减 速。需要考虑其最大速度是否超过安全速度，且在此基础上，使车辆通过整个减速带区 域的时间，时间越短，减速带对车辆的阻碍作用最小。
对于模型三：在两减速带间距不定的情况下，考虑基本条件最大速度小于安全速度 的约束条件下，求取通过该区域所使用最短时间对应的间距设置，并且所有的间距之和 是一定的。即为最优的三道减速带的设置方案。
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为了简化碰撞模型，忽略轮胎的弹性，将其视为刚体，而且其运动吋以圆心为质心的
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迈动
为了平稳通过减速带，车辆到达减速带吋的速度小于确定的期望速度卩（最大通过
S
减速带的速度）并且由于汽车车轮通过减速带吋由于吋间很短，可以认为前后水平
速度看成不变的；
道路是平直的，无弯道、坡度等；
车辆在进入该区域之前做匀速直线运动，速度为勺;
车辆载荷、车辆型号相同；
司机看到减速带后停止加速，先以匀速运动，再以一定的加速度做匀减速运动；
司机看到减速带到减速带Z间的距离为定值（因为司机的可视距离有限）；
车辆到达减速带前和越过减速带后的速度变化忽略，即减速带本身对车速的影响忽 略不计，把车辆在减速带的位置看作为一质点。
符号说明
S。
司机看到减速带开始减速到减速结束之间的距离，为定值
S|
第一个减速带到第二个减速带的距离
S2