基于ADAMSCar的轿车弯道侧滑事故机理研究毕业设计论文.docx
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基于ADAMSCar的轿车弯道侧滑事故机理研究毕业设计论文
毕业设计（论文）
题目：
基于ADAMS/Car的轿车弯道侧滑事故机理研究
荣誉誓言
我保证此毕业设计（论文）成果为我本人独立完成，没有欺骗、剽窃、伪造、虚假及其他任何违反学术规范行为。
我清楚不遵守这个承诺将导致零分成绩，并被通告学校相关部门，情节严重时将受到纪律处分甚至承担法律责任。
承诺人（签字）：
年月日
毕业设计（论文）任务书
汽机学院汽车服务工程专业11-2班
题目基于ADAMS/car的轿车弯道侧滑事故机理研究
任务起止日期：
2015年3月23日～2015年6月26日
学生姓名苟明兴学号201172030227
指导教师邹铁方
教研室主任年月日审查
院长年月日批准
一、毕业设计（论文）任务
课题内容
交通事故已经成为当前的一大社会危害，分析交通事故发生原因，探求降低事故放生概率及事故发生后人员伤亡的概率，是当前提高交通安全的必由之路。
分析事故发生原因的一个重要的手段则是仿真，在对事故进行仿真的过程中，有诸多优异的软件可供选择，而其中ADAMS软件为一块在汽车领域具有广泛用途的软件，因而探求基于该软件的事故仿真方法，具有重要的价值。
因而，本设计要求以单车侧滑事故为研究对象，通过学习ADAMS/CAR软件，掌握该软件中道路模型、车辆模型的调用方法，建立不同路面附着系数的弯道路面模型，进行车辆弯道侧滑事故仿真，然后据此提出仿真车辆侧滑事故的流程与步骤，进而通过深入分析，探求车辆侧滑事故发生的原因并提出防止车辆侧滑的办法。
通过毕业设计，学生应巩固所学基础知识和专业知识；熟悉研究领域研究前沿、中外文文献资料的查阅方法；具有初步的建模验模能力；具有初步的解决问题的能力。
课题任务要求
1、通过查阅文献，了解国内外该研究方向的前沿并能清晰说明该课题继续深入研究的意义；
2、掌握ADAMS/CAR软件特别是该软件中道路模型与车辆模型的调用方法；
3、掌握基于ADAMS/CAR的车辆侧滑事故仿真方法；
4、分析车辆侧滑事故发生原因，并给出相应防治措施；
5、回顾总结，完成毕业论文；
6、翻译外文文献一篇；
7、提炼自己的工作，通过毕业答辩。
课题完成后应提交的资料（或图表、设计图纸）
1.开题报告（文献综述）
2.毕业论文一本（含封面，扉页，毕业设计任务书，中英文摘要，目录，正文，参考文献，致谢等；计算机打印），不少于20000字且在严格按照论文格式前提下论文篇幅需多于30页
3.相关英文资料及译文（外文文献1篇，附英文资料原文。
）
主要参考文献与外文翻译文件（由指导教师选定）
1.陈军.MSC.ADAMS技术与工程分析实例[M].中国水利水电出版社，2008.
2.任福田,刘小明.论道路交通安全[M].北京:
人民交通出版社,2001.
3.陈立平，等.机械系统动力学分析及ADAMS应用教程[M].北京：
清华大学出版社，2005.1.
4.余志生.汽车理论[M].机械工业出版社，2011.
5.徐进，彭其渊，邵毅明.直线路段积水路面车辆事故产生机理分析[J].中国公路学报，2009,22
（1）:
97-103.
6.徐进.道路几何设计对车辆行驶特性的影响机理研究[D].西南交通大学，2009.
7.李莉.基于ADAMS/Car的某轿车平顺性仿真分析与改进[D].长春：
吉林大学，2007.4.
8.潘飞，宇仁德，王传丽.基于ADAMS/Car的路面附着条件对行车安全的影响分析[J].农业装备与车辆工程，2011（11）:
30-32.
9.刘平雨.道路线形与交通事故的关系研究[D].东南大学，2009.
10.潘飞.道路线形对行车安全的影响分析[D].山东理工大学，2012.
11.TiefangZou,ZhiYu,MingCai,JikeLiu.Twonon-probabilisticmethodsforuncertaintyanalysisinaccidentreconstruction[J].ForensicScienceInternational,2010,198:
134-137.
12.何杰，刘霞，陈一锴.恶劣天气路面条件对行车安全的影响[J].交通运输工程学报，2011,11
（1）:
58-63.
13.Adamshelpdocuments,Adams2012.
同组设计者
苟明兴、唐偲蓓
注：
1.此任务书由指导教师填写。
如不够填写，可另加页。
2.此任务书最迟必须在毕业设计（论文）开始前一周下达给学生。
3.此任务书可从教务处网页表格下载区下载
二、毕业设计（论文）工作进度计划表
序号
毕业设计（论文）工作任务
工作进度日程安排
周次
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20
1
查阅资料,翻译文献
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2
系统分析,完成开题报告
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3
学习并掌握Adams/car
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4
运用Adams/car进行道路建模
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5
进行车辆侧滑事故仿真
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6
对仿真数据进行处理，得出车辆弯道侧滑事故机理
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7
论文书写
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8
论文修改
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9
准备答辩，制作演示PPT
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10
论文答辩
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注：
1.此表由指导教师填写；
2.此表每个学生人手一份，作为毕业设计（论文）检查工作进度之依据；
3.进度安排请用“一”在相应位置画出。
三、学生完成毕业设计（论文）阶段任务情况检查表
时间
第一阶段
第二阶段
第三阶段
内容
组织纪律
完成任务情况
组织纪律
完成任务情况
组织纪律
完成任务情况
检
查
记
录
教师
签字
签字日期
签字日期
签字日期
注：
1.此表应由指导教师认真填写。
阶段分布由各学院自行决定。
2.“组织纪律”一档应按《长沙理工大学学生学籍管理实施办法》精神，根据学生具体执行情况，如实填写。
3.“完成任务情况”一档应按学生是否按进度保质保量完成任务的情况填写。
包括优点，存在的问题与建议
4.对违纪和不能按时完成任务者，指导教师可根据情节轻重对该生提出忠告并督促其完成。
四、学生毕业设计（论文）装袋要求：
1.毕业设计（论文）按以下排列顺序印刷与装订成一本（撰写规范见教务处网页）。
（1）封面
（2）扉页
（3）毕业设计（论文）任务书（4）中文摘要
（5）英文摘要（6）目录
（7）正文（8）参考文献
（9）致谢（10）附录（公式的推演、图表、程序等）
（11）附件1：
开题报告（文献综述）（12）附件2：
译文及原文影印件
2.需单独装订的图纸（设计类）按顺序装订成一本。
3.修改稿（经、管、文法类专业）按顺序装订成一本。
4.《毕业设计（论文）成绩评定书》一份。
5．论文电子文档[由各学院收集保存]。
学生送交全部文件日期
学生（签名）
指导教师验收（签名）
基于ADAMS/Car的轿车弯道侧滑事故机理研究
摘要
随着国家对基础设施建设投资的不断深入，我国道路交通条件正逐步趋于改善，然而交通安全问题的也日益突出。
其中弯道作为公路载体中的特殊组成部分，越来越成为交通事故的多发地段。
为了改善我们的交通状况以及减少人们的生命财产损失，迫切需要对各类交通事故的机理做出一个科学性的研究。
故本文将对轿车在公路弯道路段发生的侧滑交通事做专题研究。
通过查阅相关交通事故分析方面的资料及文献，发现我国现目前多采用实体模拟实验以及无人驾驶技术分析交通事故。
基于此本文通过介绍虚拟样机技术及其发展应用；从理论上介绍了车辆侧滑原因，侧滑状态受力分析等并用ADASM软件进行整车仿真分析以求得出轿车在弯道侧滑事故机理。
主要采用单一变量控制法分别进行了轿车在不同弯道半径行驶的仿真分析、轿车在不同附着系数弯道路面仿真分析以及轿车在以不同车速通过弯道仿真分析。
得出轿车在弯道侧滑主要是由于路面设计不合理、车速过高、车身结构不协调等引起的车辆在弯道所受离心力和侧向力不平衡所导致的。
最后在基于仿真分析的基础上从弯道线形设计、行车视距、限速管理、横坡度应用、路面材料等方面提出了减少弯道侧滑事故的相关改善措施，以求能为减少侧滑事故起到积极防御作用，为人们生活多买一份“保险”。
关键词：
交通安全；弯道侧滑；软件ADAMS；虚拟样机技术；仿真分析
STUDYINGTHEBENDSKIDDINGACCIDENTMECHANISMOFTHECARBASEDONADAMS/CAR
ABSTRACT
Withthedeepeningoftheinvestmentininfrastructureconstructionofourcountry,thetrafficconditionisgraduallyimproved,however,thetrafficsafetyproblemisalsobecomingmoreandmoreprominent.Asaspecialpartofthehighwaycarrier,thebendhasincreasinglybecomingtrafficaccidentpronelocations.Inordertoimprovetheconditionofourtrafficandreducethelossoflivesandpropertyofthepeople,thereisanurgentneedtomakeascientificresearchonthemechanismofallkindsoftrafficaccidents.Sothispaperwillmakeamonographicstudyforthecarintrafficaccidentsonthesideslipcurvesection.
Byconsultingrelatedtrafficaccidentsanalysisofdataandliterature,findthatanalysisofthetrafficaccidentinourcountrymainlyconcludethephysicalsimulationexperimentsandtheunmanneddrivingtechnology.SoThispaperintroducedthedevelopmentandapplicationofVirtualPrototypeTechnology,analyzedthevehiclesideslipcausestheoreticallyandsideslipstatestressanalysis,andusedthesoftwareofADASMforvehiclesimulationanalysistogainthecarsideslipaccidentmechanismonbend.Simulationanalysismainlyusessinglevariablecontrolmethodincludingcarsindifferentbendradius,differentadhesioncoefficientcurveroadanddifferentspeed.Foundthatthecaronthebendsideslipismainlyduetotheunreasonabledesign,runningspeedistoohigh,bodystructureisnotharmonious,etc.Itwillcausethecentrifugalforceandlateralforceunbalancewhichisthethefundamentalreasonofsideslip.
Finally,putforwardrelatedimprovementmeasureofreducingthebendsideslipaccidentsaccordingtothesimulationanalysisfromthebendalignmentdesign,drivinglineofsight,limitmanagement,crossslope,pavementmaterials,etc.Hopingitcanbetheroleofactivedefensetoreducesideslipaccidents,andcanbeaspeople’slife"insurance".
Keywords:
trafficsafety;bendsideslip;softwareADAMS;virtualprototype;
simulationanalysis
1绪论
1.1研究背景
汽车在我国已经获得了长足的发展，也推动着我国经济的发展，是使得我国综合国力增长的有力工具。
但是作为事物的存在，必然会有矛与盾的产生，即由汽车带来的生命安全问题长久以来被视为核心研究问题之一。
从世卫组织的一份公报表明:
全世界范围内每一年都会有120万人左右丧生于交通安全事故，另近5000多万人在事故中受到不同程度的损失，而且交通事故造成的损失在近年来却逐渐增长，即每一起事故造成的损失比以往逐步增高，这很大程度上是归因于我们时代的“唯快”主流，当下车辆性能的不断优化、道路条件的不断改善等等都导致车速一高再高。
就统计我国在2012年的十一月份至十二月份期间有186例各类安全事故发生，其中的交通事故部分占了总体事故的60.75%[1]。
而作为特殊线形的弯道则是交通事故中频频发生的典型代表。
由于越来越多的事故分析表明：
弯道路段事故发生事故数量之多已引起人们的警惕了，并在全世界范围内引发人们的广泛关注。
据近年来日本交通事故分析报告中指出：
日本本国国内因弯道而引起的交通事故占日本所有道路交通安全事故总量的41.01%[2]。
近年来，随着国内汽车保有量的增加以及全国范围内的基础交通条件的不断改善，我国的交通安全形势却并未因交通条件的改善而显得从容乐观，交通安全问题依旧严峻，而弯道事故更是管理水平及理念提高以后显尤显无力的环节。
显然世界各国交通态势大体情形都相差无几，各国由弯道引起的事故及造成的损失都是巨大的。
只是由于国外先进发达国家其管理理念、管理系统等提升使得事故略微降低，另由于我国地大物博、人口基数大等具有中国特色的客观因素使得我国在交通管理、事故降低等方面还有待加强。
总而言之，各国都在竭尽全力地降低交通事故，但是弯道事故所占交通事故总数比例普遍重大。
而我国由于处在社会主义初级阶段，机动化水平处于一个较低状态。
这一系列因素必然使得我国短期以内我国交通事故形势依然严峻，交通安全问题仍是时下热点问题。
因此，迫切需要更深入地研究道路交通事故的发生机理，揭示其本质规律，以及解决实际交通安全问题。
尤其是是作为特殊路段的弯道路段，更应该最深入的研究，总结出弯道侧滑机理，以便能够使得积极防御和改善弯道路段的交通安全事故的工作提供一个强有力的理论依据[3]。
1.2我国交通事故资料统计分析
我国主要从交通事故所造成的人员伤亡角度区分交通事故为轻微交通安全事故、一般交通安全事故、重大交通安全事故以及特大交通安全事故等4大类。
从我们国家数据统计局官网上获悉了我国近四年来对外公布的交通类事故相关数据。
其中：
2010年，我国共发生交通事故219521例，总死亡人数65225，其重大交通事故量为58244例，占比26.5%；特大交通安全事故量为1244例，占比0.6%；由机动车引起的交通安全事故量则为207156例，占比94.4%。
2011年，我国共有210812例交通事故发生，共计死亡人数62387人，其占比25.9%的重大交通事故量为54704例；特大交通安全事故量为1201例，占比0.6%；由机动车引起的交通安全事故量则为198113例，占比94%。
2012年，我国共发生交通事故204196例，共计59997人次死亡，其由机动车引起的交通安全事故量则为190756例，占比93.4%；汽车类交通安全事故量为142995例，占比70%。
2013年，我国共发生交通事故198394例，死亡人数达58539人，其由机动车引起的交通安全事故量则为183404例，占比92.4%；汽车类交通安全事故量为138113例，占比69.6%。
显而易见，我国交通事故态势依然严峻，每年发生事故量和人数虽有小幅下降，但是还是不容乐观。
另产生的交通事故主要是由于激动车引起，常年占据交通事故总量的90%以上，而其中汽车引起的事故则占大部分。
如何寻找有效手段来降低交通事故的问题亟待解决，其中探究事故机理更是解决之本，也是我们迫切需要改善交通安全态势的重要理论依据。
此外，从公安部最新公布数据获悉：
最近几年随着人们经济水平的不断上升，一户一车的理念已深入人心，也具有此购买能力，所以导致汽车保有量以及机动车驾驶人的快速增多。
到2014年底，我国已拥有2.64亿辆机动车保有量，其中汽车保有量占比62.6%，和2013年末相比增长量为12.4%，民用轿车的数量则是有16.6%的增长量。
机动车驾驶人已经达到了历史顶峰的3亿多人，其中的汽车驾驶人占比82%左右。
可见，基础交通条件改善和交通管理理念的深化并未使得我国交通安全事故量明显的下降，其原因之一与我国机动车数量的不断增加有着密切相关，显然快速增长的机动车保有量和快速增加的驾驶人员必然将导致我国的交通安全局势更为严峻[4]。
严峻态势下，我们认真分析可以发现弯道事故则是交通事故中十分尖锐的一个部分，我们十分有必要也必须仔细研究事故机理，以使严峻的弯道交通安全形势得以遏制。
我们都知道汽车在过弯道时常由于速度过高、紧急制动时后轮抱死等情况时使车辆发生难以控制的滑转甚至驶向对向车道、或由于前轮抱死失去转向能力而驶出道路发生交通事故导致生命安全问题。
所以本课题研究的目的就是通过仿真软件ADAMS中的一个汽车模块ADAMS/Car建立轿车模型，对轿车在弯道行驶时发生侧滑从而引起事故的机理进行整车仿真分析研究，从而总结出引起轿车在弯道容易因侧滑而引发交通事故的因素。
显然，研究汽车发生交通事故的机理变得尤为重要，不仅可以让我国在汽车保有量增加的同时抑制交通事故的发生，还能直接减少大量经济损失。
严峻的交通态势使得我们不得不花费心思在如何从根源上解决问题，而不是让我们去控制汽车的保有量来减少事故发生，这是治标不治本的表现。
唯有深入的研究交通事故发生机理，才能从根源上解决交通安全问题，还人们一份平安和谐。
1.3国内外研究现状
1.3.1国外研究现状
国外由于对交通事故探究起步较早，很多人都前赴后继的进行过研究，国外许多学者诸如KharagPur，Dabbour等都对如何从道路改善方面来降低交通事故开始着手研究。
主要研究内容大体如下：
KharagPur对弯道进行专门的研究，他将曲率变化、弯道半径以及缓和曲线作为研究的主要方面，以求对弯道所引起的事故有一个初步分析。
Dabbour等人重点从弯道纵断面着手研究，提出用抛物线来评价弯道处的安全性能，还简要地分析了弯道竖曲线的取值范围。
以求对弯道路段的线性有一个深入的认识。
Persaud.B则是为了改善弯道交通安全状况而提出了如何检测弯道的对行驶车辆的危险状况。
对后来人们研究如何降低弯道事故发生有很重要的意义。
由于国外的许多学者对公路研究都主要从线性优化设计着手，而少从车和弯道之间的具体联系做详细的探讨的。
但是由于西方国家起步较早，其线性设计理念仍可对我国有很大的启示作用，也对改善我国交通事故现状有着借鉴价值。
1.3.2国内研究现状
随着全世界范围表内对交通事故关注度的提高，不少国内科研机构也开始着手对交通安全问题研究。
其中《公路交通安全应用技术研究》作为我们国家交通部目前对交通安全研究方面取得的成就，其主要是对我国以往交通事故的应对措施做出的一个科学的总结与深化，重新寻求从交通安全事故起因、交通安全设施开发等多个方面对交通事故进行专门的研究。
而就弯道路段交通安全方面而言，现阶段我国很少有人以一个专门的课题对弯道路段事故进行研究。
但对弯道进行过一定的研究和分析的学者或机构也是存在的，他们为此开了先例。
其中：
有学者和教授（北京工业大学、吉林大学教授）开始着手从速度及视距和的角度初步定义急转弯道。
在车辆事故原因分析方面，主要还是通过碰撞试验进行分析总结的，而且研究手段正在从大量的汽车碰撞试验研究向虚拟样机技术逐渐过渡，并逐渐走向汽车碰撞的物理样机技术与虚拟样机技术紧密结合的成熟阶段。
近些年来，一些国家级的汽车碰撞科研机构（诸如清华大学汽研中心、一汽汽研所、天津汽研中心等）以及一些地方性的汽车科研机构在我国已相继成立。
现目前我国已拥有共l6家的汽车检测机构，而且我国的交通事故研究方向正在向世界接轨，必然不久便能赶上西方发达国家[5]。
汽车结构及相关性能参数的选择合理与否、道路设计的合理与否都直接影响着汽车安全性，对交通事故的发生有着非常关键的影响。
故如何优化和改善汽车的结构参数、性能参数以及如何改善弯道路段线形、视距等都是至关重要的问题。
解决此个关键问题的关键是弄清楚轿车弯道侧滑事故机理，才能得出相关优化与改善措施。
由于汽车弯道处侧滑与汽车整车参数都有关系，因其涉及点之多，这就给运动学、动力学分析带来了极大的困难，难以从单方面进行研究。
过去人们常用实体试验以及简化成理想约
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