道路减速带减速模型分析.doc

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1、题目：道路减速带减速模型分析摘要：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中发挥了重要的作用，车辆驾驶员根据常识预计到车辆通过减速带时会带来车辆剧烈振动，从而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，给行人和车辆带来不便，甚至产生安全隐患。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中。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生的振动进行分析，得出车辆驾驶员通过减速带时的期望速度。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。在第一问模型的基础上，

2、建立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，从中求得最优解。最后根据现实中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1.问题的提出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中发挥了重要的作用。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目的，又可最大限度的降低减速

3、带对主干道上车流量的影响。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。2.问题的分析减速带是为保障行人安全设置的一种交通设施，其基本原理是在公路特殊路段的行车道上设置某种突起设施，车辆驾驶员根据常识预计到车辆通过减速带时会带来车辆剧烈振动，从而促使车辆驾驶员自觉、主动地降低车速，达到提高特殊路段行车安全性的目的。（1）减速带设计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

4、乘客的舒适度影响适中。本研究通过建立减速带数学模型,对车辆通过减速带产生的振动进行分析,最终获得效果较好的减速带数学模型。（2）为了分析其等距连续设置三道减速带的减速效果，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。（3）在两减速带间距不定的情况下，考虑在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，即为最优的三道减速带的设置方案。在具体制定减速带实施方案中必须遵从针对性原则、系统性原则和配套性原则。对减速带的可见性以及与之配套的警示标志等综合考虑，并对减速带的设置提出改进

5、。3.模型的假设1.为了简化碰撞模型,忽略轮胎的弹性，将其视为刚体；2.汽车车轮通过减速带时由于时间很短，前后速度看成不变的；3.道路是平直的，无弯道、坡度等；4.车辆在进入该区域之前做匀速直线运动，速度为v0；5.为了平稳通过减速带，车辆到达减速带时的速度为确定的期望速度ve；6.车辆载荷、车辆型号相同；7.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；8.司机看到减速带到减速带之间的距离为定值（因为司机的可视距离有限）；9.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。4.变量符号为了

6、简化对问题的分析和对数字的处理，我们在以后的文字中将使用表1中的符号代表变量。表1文中的变量符号说明符号描述司机看到减速带开始减速到减速结束之间的距离，为定值第一个减速带到第二个减速带的距离第二个减速带到第三个减速带的距离第一个减速带到第三个减速带的距离，为定值车辆在进入减速区之前的速度车辆在第一个减速带的速度车辆在S1区域的最大速度，且vs车辆在S2区域的最大速度，且vs在整个区域内车辆行驶的最大安全速度表示司机开始减速的加速度表示司机减速的加速度D汽车轮胎外径Dh减速带的高度L减速带的宽度t车辆通过此区域所用的总时间车辆通过此区域所用的最小时间5.模型的建立（对出现的数学

7、符号必须有明确定义）；车辆的行驶速度很大程度上取决于驾驶人的期望车速，而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[7]。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，而期望车速可以减速带的尺寸得出。5.1道路减速带的控制车速原理道路减速带的减速是通过影响驾驶人的驾驶心理实现的[6]。当车辆以较高车速通过道路减速带时，剧烈的振动会从轮胎经由车身及座椅传递给驾驶人，产生强烈的生理刺激(包括振动刺激和视觉刺激)和心理刺激。由此可