底盘集成控制理念之SUV主动防翻体系研究.doc

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第 1 章绪论

随着经济的发展,全世界汽车保有量持续增长,汽车已成为人们生活中必不可少的交通工具。近些年来,交通运输迅速发展,公路建设日益完善,汽车行驶速度不断提高,然而,随之产生的交通安全问题也日益突出,由交通事故带来的人员伤亡和财产损失问题也愈发严重[1-6]。因此,人们在关注汽车舒适性,经济性的同时,也把目光更多地转向了安全性。汽车侧翻(如图 所示)是影响汽车安全性的重要问题。美国国家公路交通安全管理局(National Highinistration, NHTSA)的统计数据显示,2010年,由汽车侧翻所引发的交通事故仅占总交通事故的 %,但其中 7659 人死亡,占总交通事故死亡人数的 %[1],可见,侧翻事故虽然发生频率较低,所导致的乘员死亡率却非常高。图 [1]所示为不同车型侧翻事故危害比,不难看出,与其它类型汽车相比,运动型多功能汽车(Sport Utility Vehicle,SUV)的侧翻事故率明显更高,所造成的危害也更严重。导致SUV更易发生侧翻的最主要因素是SUV的设计结构,由于SUV质心较高,所以其侧翻阈值较低,以至于其侧倾稳定性较差。由此可见,解决SUV的侧倾稳定性问题对于降低汽车侧翻事故率,提高汽车安全性有着至关重要的作用。汽车侧翻定义为汽车在行驶过程中绕其纵轴线转动 90°或更大的角度,以至车身与地面相接触的一种危险的侧向运动[7]。多种因素可能引起汽车发生侧翻,包括汽车结构参数和随机因素。汽车结构参数指与汽车设计参数有关的静态因素,如质心高度,轮距,悬架和轮胎的特性等;随机因素是指随车辆行驶而异,不在汽车设计范围内的因素,如驾驶员行为、道路条件等。汽车侧翻主要分为两类[7],一类是曲线运动引起的侧翻(maneuver induced rollover),另一类是绊倒型侧翻(tripped rollover)。前者是指汽车在道路(包括侧向坡道)上行驶时,由于汽车的侧向加速度超过一定限值,使得汽车内侧车轮的垂直反力为零而引起的侧翻,也称非绊倒型侧翻;后者是指汽车行驶时产生侧向滑移,与路面上的障碍物侧向撞击而将其绊倒造成侧翻[7]。侧翻事故总是在极短的时间内发生,驾驶员往往很难察觉到即将发生的侧翻危险,这就使得驾驶员无法提前做出准备,因而很难及时采取有效措施来避免事故的发生。研究表明,如果车辆配备了预警装置,大约 40%的侧翻事故是可以预防的[8],可见,提前给驾驶员以侧翻危险的警示是非常重要的。在侧翻预警装置的帮助下驾驶员可以预先了解到汽车的侧倾状态,并采取相应措施,修正汽车的行驶状态,尽量避免侧翻发生。然而,在许多情况下,即使驾驶员预先得到了准确的侧翻预警信息,仅通过驾驶员的控制仍不能有效地防止侧翻事故的发生。这就需要采取其他辅助措施来弥补驾驶员控制的不足,因此,除了给车辆配备预警装置外,通过主动防侧翻控制系统来预防和降低侧翻事故的发生也是一种行之有效的方法。预警装置在给驾驶员发出预警信号的同时,触发主动防侧翻控制系统,这样,即使在驾驶员没来得及反应或不能进行有效控制时,主动防侧翻控制系统也能通过施加主动控制来避免侧翻事故的发生。本文以运动型多功能汽车为研究对象,对非绊倒型侧翻问题进行研究