考慮車輛橫向穩(wěn)定性的連續(xù)彎道自動(dòng)駕駛車輛速度控制方法

文章針對(duì)山區(qū)公路連續(xù)彎道路段的安全隱患，從車輛橫向穩(wěn)定性角度分析，采用橫向加速度、質(zhì)心側(cè)偏角及橫向荷載轉(zhuǎn)移率三項(xiàng)指標(biāo)分別評(píng)估側(cè)滑、側(cè)偏和側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)。在此基礎(chǔ)上，基于Carsim和Simulink平臺(tái)，提出一種自動(dòng)駕駛車輛速度控制方法，并以G241公路廣西桂林地區(qū)的連續(xù)彎道為實(shí)例進(jìn)行實(shí)地調(diào)研和仿真分析。研究發(fā)現(xiàn)，案例路段采用60 km/h限速將存在一定的橫向失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)，尤其在路面潮濕狀態(tài)下；所提出的自動(dòng)駕駛車輛速度控制方法，能夠有效通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整車輛速度，降低了側(cè)滑、側(cè)偏及側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)，為山區(qū)公路的設(shè)計(jì)和管理提供了科學(xué)依據(jù)與技術(shù)支持。

公路工程；山區(qū)公路；車輛橫向穩(wěn)定性；自動(dòng)駕駛車輛；速度控制方法

U467.1+1A531714

作者簡(jiǎn)介：

李" 勇（1980—），工程師，主要從事公路橋梁試驗(yàn)檢測(cè)工作。

0" 引言

山區(qū)公路通常穿越起伏的地形，這一特點(diǎn)給其設(shè)計(jì)和建設(shè)帶來(lái)了獨(dú)特的挑戰(zhàn)。由于地理環(huán)境的限制，山區(qū)公路往往需要沿山脈蜿蜒而行，頻繁的轉(zhuǎn)彎成為不可忽視的設(shè)計(jì)因素。同時(shí)，山區(qū)公路的設(shè)計(jì)還需考慮環(huán)境保護(hù)和地質(zhì)安全等因素，這進(jìn)一步增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。山區(qū)生態(tài)脆弱，對(duì)道路建設(shè)要求采取更加嚴(yán)格的環(huán)保措施，而地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)也使設(shè)計(jì)者在選址和設(shè)計(jì)上更加謹(jǐn)慎［1］。在這種情況下，設(shè)計(jì)者需要在平衡各種因素的基礎(chǔ)上，通過(guò)曲線設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)地形變化，使得連續(xù)彎道成為山區(qū)公路設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)現(xiàn)象。然而，連續(xù)彎道路段具有線形指標(biāo)低、駕駛難度大和駕駛員視野受限等特點(diǎn)，成為山區(qū)公路中的典型高危路段之一。

目前，對(duì)于山區(qū)公路連續(xù)彎道路段的安全性評(píng)估方法主要集中在兩個(gè)方面：基于實(shí)地調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析的定性評(píng)估方法及基于數(shù)學(xué)模型和仿真技術(shù)的定量評(píng)估方法。在定性評(píng)估方面，研究者通過(guò)實(shí)地調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析山區(qū)公路連續(xù)彎道路段的實(shí)際情況，包括彎道數(shù)量、曲率半徑、路面狀況和交通流量等因素，并綜合分析這些因素以評(píng)估路段的安全性［2］。這種方法相對(duì)簡(jiǎn)單直觀，能夠反映路段的整體情況，但受主觀因素影響較大，難以量化評(píng)估結(jié)果。在定量評(píng)估方面，研究者借助數(shù)學(xué)模型和仿真技術(shù)，對(duì)山區(qū)公路連續(xù)彎道路段進(jìn)行更為精細(xì)的分析。基于車輛動(dòng)力學(xué)理論建立的數(shù)學(xué)模型可以模擬車輛在彎道路段的行駛過(guò)程，評(píng)估車輛的側(cè)傾角、側(cè)向力等關(guān)鍵參數(shù)，從而判斷路段的安全性。此外，仿真技術(shù)被廣泛用于模擬車輛在連續(xù)彎道路段的行駛情況，通過(guò)模擬大量實(shí)際情況，評(píng)估不同設(shè)計(jì)方案或交通管理措施對(duì)路段安全性的影響［3］。這種定量評(píng)估方法具有較高的客觀性和準(zhǔn)確性，能夠?yàn)闆Q策者提供科學(xué)依據(jù)，但需要大量數(shù)據(jù)支持和專業(yè)技術(shù)支持。

因此，本研究圍繞山區(qū)公路連續(xù)彎道路段的行駛安全，以山區(qū)公路連續(xù)彎道路段特征及其安全隱患分析為基礎(chǔ)，從車輛橫向穩(wěn)定性角度出發(fā)，結(jié)合車輛動(dòng)力學(xué)理論，開(kāi)展自動(dòng)駕駛車輛在山區(qū)公路連續(xù)彎道路段的速度控制方法研究，旨在為山區(qū)公路連續(xù)彎道路段的設(shè)計(jì)和管理提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持，從而有效降低交通事故發(fā)生率，提高駕駛員的行車安全感。

1" 連續(xù)彎道路段車輛橫向穩(wěn)定性及評(píng)估指標(biāo)

1.1" 連續(xù)彎道路段車輛橫向穩(wěn)定性

在山區(qū)公路上，連續(xù)彎道路段是一個(gè)難以回避的挑戰(zhàn)。在山區(qū)公路連續(xù)彎道路段中，往往具有“曲線多、半徑小、高差大”中的多個(gè)特點(diǎn)。這些路段通常呈現(xiàn)出曲線多的特點(diǎn)，即道路線路蜿蜒曲折，轉(zhuǎn)彎頻繁。這意味著駕駛員需要不斷調(diào)整車輛方向，保持車輛穩(wěn)定，對(duì)駕駛技術(shù)和反應(yīng)能力提出了更高的要求。其次，連續(xù)彎道路段往往具有半徑小的特點(diǎn)，即彎道的轉(zhuǎn)彎半徑相對(duì)較小，這導(dǎo)致了駕駛時(shí)需要更大的轉(zhuǎn)向角度，車輛在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中的側(cè)傾角度增大，增加了側(cè)滑和失控的風(fēng)險(xiǎn)。最后，連續(xù)彎道路段的高差往往較大，即路面的高度差距較大，這種地形特點(diǎn)使駕駛員在行駛過(guò)程中需要應(yīng)對(duì)路面的陡坡和坡度變化，增加了駕駛的復(fù)雜性，容易導(dǎo)致車輛行駛不穩(wěn)定，甚至發(fā)生翻車等嚴(yán)重事故。因此，山區(qū)公路往往可能具有以下的安全隱患：

（1）側(cè)滑風(fēng)險(xiǎn)。連續(xù)彎道路段中的頻繁轉(zhuǎn)彎和小轉(zhuǎn)彎半徑增加了車輛側(cè)滑的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)車輛在高速通過(guò)這些彎道時(shí)，駕駛員需要快速準(zhǔn)確地調(diào)整方向，并且要謹(jǐn)慎處理油門和剎車，以避免車輛因失去牽引力而發(fā)生側(cè)滑，導(dǎo)致失控和碰撞。

（2）側(cè)偏風(fēng)險(xiǎn)。由于連續(xù)彎道路段中曲線多且轉(zhuǎn)彎半徑小，車輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)需要更大的轉(zhuǎn)向角度，容易發(fā)生側(cè)偏現(xiàn)象。特別是在高速行駛時(shí)，車輛的側(cè)偏可能導(dǎo)致失控，甚至與對(duì)向車輛相撞，造成嚴(yán)重的交通事故。

（3）側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)。連續(xù)彎道路段的高差大，加上頻繁的曲線和小轉(zhuǎn)彎半徑，增加了車輛側(cè)翻的風(fēng)險(xiǎn)。特別是在車輛速度過(guò)快、轉(zhuǎn)彎不慎或路面條件不佳的情況下，車輛可能因?yàn)閭?cè)傾角度過(guò)大而失去平衡，發(fā)生側(cè)翻事故，對(duì)駕駛員和乘客造成嚴(yán)重傷害甚至生命危險(xiǎn)。

山區(qū)氣候多變，路面往往容易形成水膜，其對(duì)車輛的制動(dòng)性能有極大的影響，會(huì)加劇連續(xù)彎道路段的行車安全風(fēng)險(xiǎn)，例如在雨雪天氣中，路面容易積水或結(jié)冰，使制動(dòng)距離大大增加，車輛容易失控。

1.2" 車輛橫向失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)

在現(xiàn)代交通運(yùn)輸系統(tǒng)中，車輛穩(wěn)定性評(píng)估是確保道路安全性和乘車舒適性的關(guān)鍵方面之一。本研究分別采用橫向加速度、質(zhì)心側(cè)偏角以及橫向荷載轉(zhuǎn)移率三個(gè)指標(biāo)，從車輛的側(cè)滑、側(cè)偏和側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)三個(gè)方面對(duì)道路進(jìn)行評(píng)估，具體計(jì)算方法如下：

考慮車輛橫向穩(wěn)定性的連續(xù)彎道自動(dòng)駕駛車輛速度控制方法/李" 勇

（1）側(cè)滑風(fēng)險(xiǎn)。

橫向加速度（Lateral Acceleration，LA）是指車輛在轉(zhuǎn)彎或曲線行駛時(shí)，由于向心力的作用而產(chǎn)生的垂直于車輛行駛方向的加速度［4］。橫向加速度可以用來(lái)評(píng)估車輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)滑風(fēng)險(xiǎn)。橫向加速度的安全閾值取決于車輛類型、設(shè)計(jì)、懸掛系統(tǒng)等因素，其計(jì)算方法如式（1）所示。一般而言，較小的橫向加速度意味著車輛在轉(zhuǎn)彎或曲線行駛時(shí)更加穩(wěn)定，而較大的橫向加速度可能會(huì)增加側(cè)滑和失控的風(fēng)險(xiǎn)。一般而言，正常行駛情況下的橫向加速度＜0.5 g被認(rèn)為是相對(duì)安全的范圍，其中g(shù)是重力加速度。

LA=dVydt（1）

式中：Vy——車輛的橫向速度。

（2）側(cè)偏風(fēng)險(xiǎn)。

質(zhì)心側(cè)偏角（Center of Gravity Side Slip Angle，簡(jiǎn)稱CGSA）是指車輛在轉(zhuǎn)彎或行駛過(guò)程中，質(zhì)心相對(duì)于車輛行駛方向的側(cè)向偏角［5］。它是一個(gè)重要的參數(shù)，用于評(píng)估車輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)偏風(fēng)險(xiǎn)，其計(jì)算方法如式（2）所示。通常情況下，較小的質(zhì)心側(cè)偏角表示車輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)更加穩(wěn)定。在一般情況下，質(zhì)心側(cè)偏角的安全閾值被認(rèn)為應(yīng)該控制在較小的范圍內(nèi)，一般＜1°，超過(guò)這個(gè)范圍可能會(huì)導(dǎo)致車輛失控發(fā)生漂移，增加交通事故的風(fēng)險(xiǎn)。

CGSA=cot（Vy/Vx）（2）

式中：Vx——車輛的縱向速度。

（3）側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)。

橫向荷載轉(zhuǎn)移率（Lateral Load Transfer Ratio，LTR）是指車輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于離心力的作用，車輛重量向外側(cè)輪胎轉(zhuǎn)移的程度［6］。LTR可以用來(lái)評(píng)估車輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)，其計(jì)算方法如式（3）所示。通常情況下，LTR的安全閾值取決于車輛類型、設(shè)計(jì)、懸掛系統(tǒng)等因素，但一般來(lái)說(shuō)，較低的LTR值表示車輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)荷載分布更加均勻，具有更好的穩(wěn)定性。一般而言，LTR＜0.6被認(rèn)為是比較安全的范圍。超過(guò)這個(gè)范圍可能會(huì)影響車輛的穩(wěn)定性和操控性，增加側(cè)滑和失控的風(fēng)險(xiǎn)。

LTR=∑ni=1Fri-Fli/∑ni=1Fri+Fli（3）

式中：Fri——車輛右側(cè)第i個(gè)輪胎受力；

Fli——車輛左側(cè)第i個(gè)輪胎受力；

n——總的車軸數(shù)量。

2" 連續(xù)彎道路段自動(dòng)駕駛車輛速度控制方法框架

2.1" 車輛速度控制方法框架

連續(xù)彎道路段自動(dòng)駕駛車輛速度控制方法框架的基本原理如圖1所示。該框架包括以下四個(gè)主要模塊：車輛動(dòng)力學(xué)仿真模塊、風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算模塊、理論速度計(jì)算模塊和PID速度控制模塊。

（1）車輛動(dòng)力學(xué)仿真模塊。利用CARsim軟件對(duì)車輛在連續(xù)彎道路段的行駛進(jìn)行高精度仿真。CARsim是一個(gè)廣泛使用的車輛動(dòng)力學(xué)仿真平臺(tái)，可以提供詳細(xì)的車輛動(dòng)力學(xué)行為數(shù)據(jù)，如橫向速度、縱向速度、車輪受力等。

（2）風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算模塊?；谲囕v動(dòng)力學(xué)仿真模塊提供的數(shù)據(jù)，計(jì)算車輛在行駛過(guò)程中可能面臨的三個(gè)主要風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)：橫向加速度、質(zhì)心側(cè)偏角和橫向荷載轉(zhuǎn)移率。通過(guò)對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以評(píng)估車輛的側(cè)滑、側(cè)偏和側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)。

（3）理論速度計(jì)算模塊。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的實(shí)時(shí)數(shù)值和預(yù)設(shè)的安全閾值，計(jì)算出自動(dòng)駕駛車輛在當(dāng)前路段的理論安全速度。該模塊通過(guò)綜合分析各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的限值，選擇最保守的速度作為車輛的行駛速度，以確保車輛在各種復(fù)雜路況下的安全性。

（4）PID速度控制模塊。通過(guò)PID控制器對(duì)車輛的實(shí)際行駛速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其接近理論速度。PID控制器根據(jù)速度誤差（即實(shí)際速度與理論速度之差）實(shí)時(shí)調(diào)整車輛的油門和剎車，確保車輛以最安全的速度通過(guò)連續(xù)彎道路段。

2.2" 車輛速度控制工作流程

（1）車輛動(dòng)力學(xué)仿真。在CARsim中進(jìn)行車輛動(dòng)力學(xué)仿真。仿真環(huán)境包括道路的幾何特性、路面摩擦系數(shù)、坡度、彎道半徑等詳細(xì)信息。車輛模型的參數(shù)也需設(shè)置，包括車輛質(zhì)量、重心位置和懸掛系統(tǒng)特性。啟動(dòng)仿真后，CARsim模擬車輛在設(shè)定的連續(xù)彎道路段的行駛過(guò)程，生成包括橫向速度、縱向速度和車輪受力情況在內(nèi)的詳細(xì)動(dòng)力學(xué)行為數(shù)據(jù)。

（2）風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算。將仿真獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如濾波和平滑處理，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可用性；然后利用這些數(shù)據(jù)計(jì)算車輛在行駛過(guò)程中可能面臨的三個(gè)主要風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)：橫向加速度、質(zhì)心側(cè)偏角和橫向荷載轉(zhuǎn)移率。這些指標(biāo)分別反映了車輛的側(cè)滑、側(cè)偏和側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)。

（3）安全性評(píng)估與理論速度計(jì)算。根據(jù)車輛設(shè)計(jì)和行駛條件設(shè)定各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的安全閾值，并將計(jì)算得到的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)與這些安全閾值進(jìn)行對(duì)比，評(píng)估當(dāng)前速度下的安全性。如果任一指標(biāo)超出安全閾值，當(dāng)前速度被認(rèn)為不安全，需要反向計(jì)算出滿足所有安全閾值的最大安全速度，選擇其中最保守的速度作為理論速度。

（4）PID控制器調(diào)節(jié)。PID控制器開(kāi)始調(diào)節(jié)車輛速度。首先計(jì)算實(shí)際速度與理論速度之間的誤差，根據(jù)PID控制算法，計(jì)算控制輸入，將控制輸入轉(zhuǎn)換為具體的油門或剎車指令，調(diào)整車輛速度?？刂破髦芷谛缘馗螺斎?，確保實(shí)際速度逐步接近理論速度。

3" 實(shí)例分析

3.1" 項(xiàng)目實(shí)例

本研究以G241公路廣西桂林地區(qū)的一處山區(qū)連續(xù)彎道為案例開(kāi)展安全性分析，其路段總長(zhǎng)為1.86 km，路段限速為60 km/h，道路線形如圖2所示。所處山區(qū)屬于“梅雨”地區(qū)，夏季降水集中，雨量大，年均降水量為1 901.3 mm，每年5、6月平均降雨量＞300 mm。因此，本研究面向潮濕路段條件，分別以80 km/h、60 km/h、40 km/h為速度開(kāi)展車輛動(dòng)力學(xué)仿真試驗(yàn)，獲取橫向加速度LA、橫向速度Vy、縱向速度Vx、以及四個(gè)輪胎受力Fl1、Fl2、Fr1和Fr2，進(jìn)一步利用LA、CGSA、LTR三個(gè)指標(biāo)開(kāi)展安全性評(píng)估。

3.2" 車輛橫向失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

如圖3所示展示了80 km/h、60 km/h、40 km/h三個(gè)速度下的車輛橫向加速度LA分布情況，可以看出所有彎道處橫向加速度變化顯著，且隨車速增加橫向加速度LA的極值增加。由此可知，在路面潮濕條件下，當(dāng)車速≥60 km/h時(shí)多處超過(guò)安全閾值0.5 g，存在較大的側(cè)滑風(fēng)險(xiǎn)，即使路段限速60 km/h，也難以避免雨天路段的車輛側(cè)滑事故。

如圖4所示展示了80 km/h、60 km/h、40 km/h三個(gè)速度下的車輛質(zhì)心側(cè)偏角CGSA情況，可以看出S型曲線連續(xù)彎道處質(zhì)心側(cè)偏角CGSA變化顯著，而回頭曲線位置質(zhì)心側(cè)偏角極值均小于安全閾值1°。由此可知，路面潮濕條件下，當(dāng)車速＞60 km/h時(shí)，存在2處超過(guò)安全閾值0.5 g，有較大的側(cè)偏風(fēng)險(xiǎn)。因此，當(dāng)路段限速60 km/h時(shí)，該路段在雨天時(shí)會(huì)較少發(fā)生側(cè)偏事故。

如圖5所示展示了80 km/h、60 km/h、40 km/h三個(gè)速度下的車輛向荷載轉(zhuǎn)移率LTR情況，可以看出所有彎道處荷載轉(zhuǎn)移率LTR變化顯著，且其分布趨勢(shì)與橫向加速度LA具有較高的趨同性。由此可知，在路面潮濕條件下，當(dāng)車速≥60 km/h時(shí)，多處超過(guò)安全閾值0.6，存在較大的側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)，路段限速60 km/h難以避免雨天路段的車輛側(cè)翻事故。

3.3" 自動(dòng)駕駛車輛速度控制方法驗(yàn)證

基于前述的自動(dòng)駕駛車輛速度控制方法框架和工作流程，本研究基于Carsim和Simulink建立了自動(dòng)駕駛車輛速度控制系統(tǒng)，如下頁(yè)圖6所示。該圖展示了系統(tǒng)的模塊化結(jié)構(gòu)和各模塊之間的交互關(guān)系。PID速度控制模塊通過(guò)PID控制器，根據(jù)速度誤差調(diào)節(jié)車輛的油門和剎車，使實(shí)際速度接近理論安全速度。車輛動(dòng)力學(xué)仿真模塊使用Carsim提供詳細(xì)的車輛動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)；風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算模塊計(jì)算橫向加速度、橫向荷載轉(zhuǎn)移率和質(zhì)心側(cè)偏角等風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，并與預(yù)設(shè)的安全閾值進(jìn)行比較；理論速度計(jì)算模塊通過(guò)綜合各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的限值，選擇最保守的速度作為車輛的理論安全速度；數(shù)據(jù)處理和比較模塊獲取各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的當(dāng)前值，并與安全閾值進(jìn)行比較，通過(guò)比較器判斷是否超出安全范圍。整個(gè)系統(tǒng)在Simulink中實(shí)現(xiàn)，結(jié)合Carsim進(jìn)行高精度的車輛動(dòng)力學(xué)仿真，確保自動(dòng)駕駛車輛在連續(xù)彎道路段的行駛安全。

基于上述自動(dòng)駕駛車輛速度控制系統(tǒng)，本研究以案例路段為例進(jìn)行了速度控制模擬，模擬結(jié)果如圖7所示。

從圖7中可以看出，車輛速度（V）、橫向加速度（LA）、質(zhì)心側(cè)偏角（CGSA）和橫向荷載轉(zhuǎn)移率（LTR）在不同路段的變化情況。車輛速度在不同路段中有所波動(dòng)，系統(tǒng)能夠在高低速度之間有效調(diào)節(jié)以適應(yīng)不同的道路條件。相較于圖4中的LTA測(cè)試結(jié)果，采用所提出的速度控制方法橫向加速度在不同路段中均保持在安全閾值范圍內(nèi)，意味著系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整以防止側(cè)滑。同時(shí)，質(zhì)心側(cè)偏角在不同路段中雖然有明顯波動(dòng)，但是相較于圖5中的質(zhì)心側(cè)偏測(cè)試結(jié)果，采用所提出的速度控制方法，車輛的質(zhì)心側(cè)偏角始終＜1°，說(shuō)明系統(tǒng)能夠通過(guò)縱向速度和橫向速度以評(píng)估和防止側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)。另外，橫向荷載轉(zhuǎn)移率在車輛過(guò)彎時(shí)出現(xiàn)較大變化，相較于圖5，所提出的系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整速度確保車輛在過(guò)彎時(shí)的穩(wěn)定性和安全性，使車輛的最大橫向荷載轉(zhuǎn)移率＜0.6，處于較低風(fēng)險(xiǎn)水平。綜上所述，自動(dòng)駕駛車輛速度控制系統(tǒng)在實(shí)際路段中的表現(xiàn)優(yōu)異，能夠有效利用系統(tǒng)對(duì)各關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)節(jié)，從而保證車輛在復(fù)雜路況下的行駛安全性。

4" 結(jié)語(yǔ)

本研究提出了一種基于車輛橫向穩(wěn)定性的連續(xù)彎道路段自動(dòng)駕駛車輛速度控制方法框架，并在山區(qū)公路連續(xù)彎道路段進(jìn)行了驗(yàn)證。研究結(jié)果表明，該速度控制系統(tǒng)能夠有效提升自動(dòng)駕駛車輛在復(fù)雜路況下的行駛安全性。具體結(jié)論如下：

（1）山區(qū)公路連續(xù)彎道路段因其曲線多、半徑小、高差大的特點(diǎn)，極易引發(fā)側(cè)滑、側(cè)偏和側(cè)翻等事故風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)綜合分析車輛橫向加速度（LA）、質(zhì)心側(cè)偏角（CGSA）和橫向荷載轉(zhuǎn)移率（LTR）這三個(gè)關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，可以全面評(píng)估連續(xù)彎道路段的安全隱患。

（2）本研究構(gòu)建的速度控制方法框架，通過(guò)車輛動(dòng)力學(xué)仿真、風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)計(jì)算、理論速度計(jì)算和PID速度控制等模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)自動(dòng)駕駛車輛在連續(xù)彎道路段的速度調(diào)節(jié)和控制，確保車輛在各種復(fù)雜路況下的行駛安全。

（3）通過(guò)在G241公路廣西桂林地區(qū)的山區(qū)連續(xù)彎道路段進(jìn)行實(shí)例分析和驗(yàn)證，模擬結(jié)果顯示，所提出的速度控制方法能夠有效控制車輛的橫向加速度、質(zhì)心側(cè)偏角和橫向荷載轉(zhuǎn)移率，使其均保持在安全閾值范圍內(nèi)。尤其在復(fù)雜彎道和濕滑路面條件下，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)并調(diào)整車輛速度，避免發(fā)生側(cè)滑、側(cè)偏和側(cè)翻事故。

綜上所述，本研究提出的自動(dòng)駕駛車輛速度控制方法在提升連續(xù)彎道路段行駛安全性方面具有顯著效果，為山區(qū)公路連續(xù)彎道路段的設(shè)計(jì)和管理提供了科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持，具有廣泛的應(yīng)用前景。未來(lái)的研究可以進(jìn)一步優(yōu)化控制算法，并考慮更多實(shí)際路況因素，以提升系統(tǒng)的適應(yīng)性和可靠性。

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20240428