[发明专利]基于隧道口行车安全仿真研究的安全管控措施确定方法

说明书

本发明公开了一种基于隧道口行车安全仿真研究的安全管控措施确定方法，通过确定在高速公路隧道口风致车辆的力学响应及环境风模拟方法，根据力学响应及环境风模拟方法构建仿真计算模型，采用仿真计算模型分析单车以及双车并行驶入隧道过程中气动力及安全状态变化规律，根据气动力及安全状态变化规律建立各类行车工况的安全性评价体系，根据各类行车工况的安全性评价体系确定高速公路隧道口的安全管控措施，能够得到更为安全准确的安全管控措施。可以解决单一行驶仿真无法输入环境风的缺陷，同时也基于全生命周期思想面向建、管、养提出了系统性改善对策，为新建项目安全设计以及已建项目的安全运营提供参考和问题整体解决思路。

技术领域

本发明涉及车辆空气动力学技术领域，尤其涉及一种基于隧道口行车安全仿真研究的安全管控措施确定方法。

背景技术

隧道内外在视觉、环境上和普通地面道路、桥梁构造物等存在明显的差异，由于其筒状的构造结构，会对车辆运动响应及驾驶员操作产生一定的影响。在对隧道事故统计分析的研究表明，隧道出入口处事故占比显著高于隧道中部。隧道出入口处交通事故占比达到近90％，隧道口交通事故致因值得被关注。

对于一些幅员辽阔，风力资源丰富的地区，高速公路路段环境复杂多变，在强风天气下交通安全通常存在各种隐患。但现有安全研究多集中于夜间，或是雨、雪、雾等可见条件，而对风致事故研究还有所欠缺。同时，与小轿车相比，大型车辆在强风中受到的影响与后果更加严重。在隧道出入口处，车辆壁面和隧道壁面面积的限制以及空气压缩等原因会导致在大风天气下隧道出入口的空气流动更加剧烈，车辆外围流场明显改变，会对道路运输车辆安全产生更大的影响。

汽车的运行速度随着车辆制造及道路建造技术的发展也在逐步提高，特殊环境下相对复杂工况的车辆空气动力学研究也进一步被人们所关注。车辆的空气动力学研究主要包括外流场自身特性以及车辆空气动力学响应两方面，车辆设计以及行驶安全性评价都是以车辆空气动力学响应为基础。行驶安全性静态评价有两种方法，一是通过获取汽车气动力后通过力学分析计算进行，二是通过基于多体动力学分析软件对其进行动态评价。现有研究方法中，隧道口附近车辆在侧风作用下的空气动力响应由于车辆外围环境的变化且隧道无法按照障碍物进行建模而存在一定的缺陷，容易导致所确定的安全管控措施准确度低。

发明内容

针对以上问题，本发明提出一种基于隧道口行车安全仿真研究的安全管控措施确定方法，其结合计算流体力学原理，对车辆行驶在隧道口附近一定范围内进行数值模拟计算，得到汽车的空气动力响应，分析汽车外部流场特性，并进行车辆行驶安全性评价，提出改善行驶安全性的对策，为道路交通安全设计提供指导，实现“路畅人和”。

为实现本发明的目的，提供一种基于隧道口行车安全仿真研究的安全管控措施确定方法，包括如下步骤：

S10，确定在高速公路隧道口风致车辆的力学响应及环境风模拟方法；

S20，根据力学响应及环境风模拟方法构建仿真计算模型；

S30，采用仿真计算模型分析单车以及双车并行驶入隧道过程中气动力及安全状态变化规律；

S40，根据气动力及安全状态变化规律建立各类行车工况的安全性评价体系；

S50，根据各类行车工况的安全性评价体系确定高速公路隧道口的安全管控措施。

在一个实施例中，步骤S10，确定在高速公路隧道口风致车辆的力学响应及环境风模拟方法包括：

S11，根据车辆在高速公路隧道口行驶过程中会受到自身重力、发动机牵引力、滚动阻力以及空气阻力确定高速公路隧道口对应的气动力和气动力矩；

S12，分析高速公路隧道口风场的组成，按来源将风场分为自然风和环境风。

在一个实施例中，步骤S20，根据力学响应及环境风模拟方法构建仿真计算模型包括：