毕业论文-天车防撞系统的设计(7)

本科生课程设计（论文）

4.2系统安全天车距离模型

如何保持合适的车间距离是天车行驶过程中的关键问题。间距过大，则会生产效率低下；间距过小，则天车行驶时发生交通事故的可能性增大驾驶员通常是按照自己的经验来判断自车行驶的安全状态，当感觉危险存在时，通常采用降低车速或者改变行驶方向的方法来避免危险情况的发生，但这种对行车安全状况的判断往往并不够准确。天车防碰撞系统作为天车驾驶的辅助系统，应当建立相对比较合理的安全跟车距离模型，准确判断前方目标物潜在的危险性程度，既保证天车行驶的安全性，又保持良好工作效率，即尽可能保持理想的安全间距。

天车安全行车间距的确定与天车的制动距离有着十分密切的联系，经对天车制动过程的分析，得出天车制动距离的计算公式如下：

d?v0(tx?ts2?thum)?v022amax (4.2.1)

d：制动距离，单位为m;

v0：天车制动时刻的初速度，单位为m/s;

thum：驾驶员反应动作时间，即驾驶员发现情况并做出决定，以及将右脚

从加速踏板移到制动踏板所需的时间，单位为s

tx ：制动协调时间，即消除制动踏板间隙，消除各种铰链、轴承间隙以及制动摩擦片完全贴在制动鼓或制动盘上所需的时间，单位为S。

ts: 制动减速度增长时间，制动力从0增长到最大所需的时间，单位为s amax: 天车的最大制动减速度，单位为m/s2。

4.2.1系统安全跟车距离模型的建立

根据行车过程的实际状况，把前目标车分为三种运行状态，即静止状态、减速状态以及匀速或加速状态，分别介绍如下:

前车处于静止状态时，两车间的最危险时刻是自车停止，且与障碍物相隔最 近的时刻，如图2-2所示。为了保证此刻自车的绝对安全，设定自车停止时，两车间还存在一定的安全间距d0(单位:m)，则危险报警距离db(单位:m)为:

db?v1(tx?ts2)?v122a1?d0 (4.2.2)

注:其它参数与式中相同符号参数的定义一致，下同。

提醒报警距离dw，是在危险报警距离的基础上，考虑了自车在驾驶员反应动作时间内行驶的距离，所以，其计算公式如下:

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dw?v1(tx?ts2?thum)?v122a1?d0 (4.2.3)

即：dw前车匀速或加速运动

?db?v1*thum

(4.2.4)

当前车做匀速或加速运动时，两车间的最危险时刻是后车的速度减小至与前车同速时，如图4.4所示。如果在两车速度相等的时刻还没有发生碰撞事故，之后就不再可能发生碰撞事故了，因为最危险时刻以后，前车继续保持匀速或加速

图4.4 前车匀速或加速运动时的t-v图

前车运动，而后车仍在做减速运动，两车间距将变得起来越大，因此只需保证两车速度相等时不发生碰撞，整个过程就能保证绝对安全。

db?vrel(tx?ts2)?v1?v22a122?v2vrela1?d0 (4.2.5)

式中：v2：前车的速度，单位为m/s vre：两车间的相对速度，单位为m/s l提醒报警距离dw，的计算公式如下：

dw?vrel(thum?tx?t22)?v1?v22a122?v2vrela1?d0

(4.2.6)

上面的公式是建立在前车匀速运动的基础上，如果前车做加速运动，而模型仍采用上面所列出的公式，不仅更能保证自车行驶的安全性，而且有利于模型数学计算的简化。

3) 前车减速运动或前车减速停止

把前后两车可能的行驶状态分为三种情况进行讨论：

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（1）前车先停止，自车后停止

图4.5前车匀减速先停止时的t-v图

图4.5表明，两车间的最危险时刻为自车停止的时刻。 （2）自车和前车同时停止

图4.6 前后两车减速同时停止时的t-v图

图4.6表明，两车间的最危险时刻为自车或前车停止的时刻。图中: 车停止时刻; ts2：前车停止时刻。 （3）自车先停，前车后停

ts1：自

图4.7 自行减速先停止时的t-v图

如图4.7 所示，两车间的最危险时刻本应为自车减速到与前车速度相同的时

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刻，但是，在能保证绝对安全的条件下，为了简化计算，把最危险时刻确定为前车停止的时刻。在这三种情况下，前车均制动至停止，自车也从某一速度采取制动至停止。所以，这三种情况在计算方法上均可简化为同一种，如图2-8所示。

该状况下的危险报警距离的计算如下 式中:

a2db?v122a1?v222a2?v1tx?vrelts2?d0(4.2.7)

：前车的最大减速度，数值与自车最大减速度相同，单位为m/s2。

提醒报警距离dw的计算公式如下：

dw?v1(thum?tx)?vrelts2?v122a1?v222a2?d0

(4.2.8)

即：

dw?db?v1*thum (4.2.9)

4.2.2模型中各参数的确定

自车速度v1由转速传感器测得，相对速度vrel由毫米波雷达测得，根据公式: v2?v1?vre l （4.2.10）

可计算出前车的速度v2,模型中的其他参数a1、a2、thum、ts、tx、d0的具体设置如下：

（1）a1、a2值的确定

a1、a2值的大小对安全跟车距离模型中提醒报警距离和危险报警距离的计

算有很大的影响。天车制动减速度随轮胎类型、天车的装载情况和路面附着条件的不同而不同。实时检测自车的附着系数会使计算更精确，但目前国内外均处于理论探讨的阶段，还没有研制出性能优越的车载实时测量工具。在实际的行车过程中，前车为主动制动，后车为被动制动，后车制动的减速度一般会大于前车制动的减速度。在设计天车制动时，对天车最大制动性能的要求是相同的，制动减速度主要取决于附着系数。

（2）thum、ts、tx值的确定

thum是驾驶员发现情况，意识到要制动，一并把脚从油门踏板移到制动踏板

上所需的时间，即驾驶员的反应动作时间。驾驶员反应动作时间的准确性对系统模型非常重要，若反应动作时间选取过长，则提醒报警距离的计算值偏大，会造成过多的虚报警，使驾驶员对显示系统产生厌烦感;若反应动作时间选取过短，则会导致系统的安全保障能力下降，不能完全避免事故的发生。由于驾驶员个体年龄、性别、情绪和反应能力等生理心理素质因人而异、因时而异，再加上车速、

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目标物的大小、状态等多种外在因素的影响，驾驶员反应动作时间是一个很不确定的值。大量的实验资料表明，驾驶员的反应动作时间一般为0.6—1.0s，本系统取thum=1.0S；

tx是制动协调时间，与天车采用的制动结构及制动方式有关，据资料显示液

压制动的小车的协调时间是0.1S，所以取tx=0.1S。ts为制动减速度的增长时间，一般选取数值0.2S

（3）绝对安全距离d0的确定

为了保证绝对安全，自车从采取制动至完全停止后，两车之间应保持一定的安全间距d0，该值选取的越大，系统的虚警率越高;选取的越小，系统的安全保障能力越小。对不同驾驶员的驾驶风格进行分析表明，谨慎型驾驶员希望d0值较大，果敢型驾驶员则希望 …… 此处隐藏：1352字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……