非公路車輛防翻車主動安全技術研究

《非公路車輛防翻車主動安全技術研究》是依託吉林大學，由王國強擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：非公路車輛防翻車主動安全技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王國強
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

非公路車輛工作環境惡劣，行駛路面複雜，翻車事故發生的機率較高，歐盟和美國法規要求安裝翻車保護結構以實現對司機被動安全保護的方法難以保證翻車時司機的生命安全。本課題研究非公路車輛防翻車主動安全設計理論和控制技術，使非公路車輛具有自平衡感，欠穩定狀態下對車輛形態及參數進行主動控制以提高車輛的穩定性，以避免翻車事故的發生。基於多體動力學方法，建立典型非公路車輛多自由度非線性動力學模型，進行不同工況和形態下車輛動態穩定性分析，提出非公路車輛翻車的臨界條件，通過數位化功能樣機和物理樣機試驗對臨界條件進行驗證。對車輛防翻車主動控制系統和控制算法進行研究，利用多感測器信息融合方法確定車輛運動學和動力學參數並實時預測車輛的穩定狀態，通過改變主動改變車輛形態和制動等措施提高車輛的穩定性並主動抑制車輛翻車，確保司機生命安全，為非公路車輛的主動安全設計奠定基礎，具有重大的學術意義和實際套用價值。

結題摘要

為減少非公路車輛翻車事故的發生，本項目研究了非公路車輛中側向穩定性最差的鉸接式非公路車輛防翻車主動安全理論和控制方法，基於多感測器信息融合使車輛具有自平衡感，在臨界失穩狀態下對車輛形態及參數進行主動調整以提高車輛的抗傾翻性能。根據鉸接式非公路車輛的結構和運動特點，建立了包含前後車體、擺動橋及地面環境信息的鉸接式車輛多自由度非線性動力學模型，分析了鉸接式車輛的失穩機理，得到了適用於鉸接式車輛的動態穩定性指標。研究了主動制動、主動轉向和擺動橋調整對鉸接式車輛側傾穩定性的影響規律。主動制動有利於提高車輛轉彎時的側傾穩定性；主動轉向能夠提高車輛轉彎和越障時的側傾穩定性，但主動轉向會使車輛偏離預定軌道，可能導致二次事故的發生；擺動橋調整以改變了車輛的重心位置，可以提高任何工況下的側傾穩定性。基於模糊神經網路方法，設計了鉸接式車輛防傾翻聯合控制方法，通過主動制動、主動轉向和擺動橋調整聯合作用使車輛快速從不穩定狀態恢復到穩定狀態。將所建立了防傾翻聯合控制方法套用到物理樣機模型上進行試驗驗證，結果表明，當鉸接式車輛接近失穩狀態時，該控制策略可以有效地阻止車輛失穩，使車輛從非穩定狀態恢復到穩定狀態，避免了翻車事故的發生。開發了鉸接式非公路車輛防傾翻控制系統，選取了平路轉彎越障和坡路直行越障等典型工況進行了試驗，驗證了本課題所設計的主動防傾翻控制系統的實用性。依託本項目發表學術論文15篇，其中SCI收錄7篇，授權專利7項，其中發明專利4項，培養研究生6名，其中3人獲得博士學位，3人獲得碩士學位。本課題實現了通過主動改變車輛形態和主動制動等措施提高車輛的穩定性並主動抑制車輛翻車，確保司機生命安全，項目的成果豐富了非公路車輛安全設計理論，為非公路車輛的主動安全設計奠定了基礎，本課題研究成果經中國機械工業聯合會鑑定達到國際先進水平。