[发明专利]一种基于多体系统动力学的道路线形安全分析方法

摘要

本发明公开了一种基于多体系统动力学的道路安全分析方法，其方法是把道路视作可视化的动力学模块，通过车辆动力学仿真响应特征，对道路设计方案的安全性进行分析和优化，包括如下步骤：（1）依据车辆动力学理论及关键控制参数，应用ADAMS对车辆模块建模；（2）利用分段埃尔米特插值对道路模型进行数值优化和分析，创建能够反映路面特征谱的3D道路模型；（3）通过MATLAB和智能模糊PID算法，创建和优化驱动控制文件和驱动参数文件；（4）构建基于“模糊控制-车辆模块-3D道路”多体系统动力学的可视化仿真平台，分析道路设计存在的潜在危险缺陷。本发明方法可以为路面条件和道路线形提供设计依据，并对道路和交通的安全分析具有重要指导意义。

主权项

一种基于多体系统动力学的道路线形安全分析方法，其特征在于包括如下步骤： （1）依据车辆动力学理论分析和关键控制参数，应用ADAMS对车辆模块建模； （2）创建能够反映路面特征谱的3D道路模型，具体包括以下步骤： （2‑1）利用分段埃尔米特插值对道路线形设计进行数值分析和优化； （2‑2）依据分析和优化的插值间距，应用纬地道路HintCAD输出道路线形的三维空间逐桩坐标表和超高值； （2‑3）应用逐桩坐标表、超高值、路面条件和道路几何要素，创建反映路面特征谱的3D道路模型； （3）通过MATLAB和智能模糊PID算法，创建和优化车辆驱动控制文件和驱动参数文件，具体包括以下步骤： （3‑1）基于道路试验条件和MATLAB，确定和创建T‑S模糊控制器的输入‑输出数据和结构辨识及参数辨识； （3‑2）为强化模糊控制在平衡点附近的稳态控制精度，将T‑S模糊控制器和PID控制器相结合，对控制算法进行优化，创建车辆驱动控制文件和驱动参数文件； （4）构建基于“模糊控制‑车辆模块‑3D道路”多体系统动力学的可视化仿真平台，通过MATLAB/T‑S模糊PID对ADAMS中多体系统动力学仿真平台进行实时控制，依据车辆在道路上运行时反馈的动力学特征，即车辆纵向加速度、侧向加速度、侧倾角、侧滑角、俯仰角、横摆角、横摆角速度、横摆角加速度、转向盘转角及转向齿条行程作为动力学响应特征，分析路面条件和道路线形设计的一致性、协调性和安全性。