人—车—路（环境）联合运行虚拟仿真理论与实现技术研究

【摘要】：大多数道路交通事故是由于人-车-路(环境)综合系统的协调性失衡造成的,因此如何从人-车-路(环境)系统联合运行协调性方面入手研究交通安全问题以及如何从技术层面在公路工程和安保工程中落实“以人为本、以车为本”的设计理念成为目前我国公路交通科技发展中急需解决的问题之一。论文首次提出以人-车-路(环境)联合运行虚拟仿真技术的研究和应用作为在公路工程和安保工程中落实“以人为本、以车为本”理念的切入点这一崭新思路,即在所建立的人-车-路(环境)联合运行虚拟仿真平台上进行面向公路线形、景观、交通工程设施、安保工程等设计方案的仿真试验,研究和评价设计方案的人-车-路(环境)综合系统的协调性,从而为公路交通相关问题的研究提供高科技的技术手段。 论文针对用于人-车-路(环境)联合运行协调性评价的虚拟仿真技术体系,围绕虚拟仿真系统中人、车、路(环境)三要素的建模理论及实现技术,研究了人-车-路(环境)联合运行虚拟仿真理论及实现技术,研究的主要内容有: 1.提出并论述了人-车-路(环境)系统联合运行的自行模式和互动模式仿真的概念。并在分析目前道路安全评价方法的基础上,提出了基于该虚拟仿真平台的道路安全评价模型。 2.在系统、定量地研究道路和交通环境对行车速度诱导特性的基础上,建立了自行仿真模式中驾驶人的车速控制计算模型。对公路典型路段进行了现场认知评价试验,研究了基于认知评语数据的汽车驾驶人对道路条件安全性认知因素的模糊评价方法,进而以实测的公路典型路段上的平均行车速度统计值和道路结构数据为样本,研究了描述驾驶人行车时基于安全性考量的车速模糊控制规则建模技术,最后,结合加/减速度控制模型,建立了车辆驾驶人的车速控制逻辑推理模型。 3.研究了人-车-路(环境)联合运行虚拟仿真技术平台中的车辆动力学建模技术以及实现车辆动力学网络实时解算的关键技术,并论述了车辆三维模型数据库的实现技术和视景驱动技术。针对车辆动力学解算实时性的特点,研究了用于虚拟仿真的十一自由度车辆动力学三维模型,该模型主要包括整车操纵稳定性模型、轮胎模型、转向系模型、发动机模型、制动系模型等。在该模型基础上,利用Winsock网络通信技术建立了车辆动力学网络实时解算软件系统。通过对车辆三维几何建模技术的研究,建立了基于