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交通安全问题历来是世界各国共同面对的难题,道路交通事故调查分析表明,道路交通雨天事故大多与路面抗滑能力下降有关。对于雨天潮湿路面,由于抗滑性能小于干燥路面,整车行驶稳定性下降,在遇到紧急制动更易引起水漂而发生交通事故,因此要求道路路面雨天在规定的行驶速度下也应提供良好的抗滑性能以保证行车安全。论文研究成果对未来无人驾驶车辆路面相互作用确定自动制动程序具有指导作用。论文首先从理论上分析了橡胶与沥青路面的摩擦机理。基于路表分形摩擦理论,在MATLAB中计算AC(普通沥青混凝土路面)、SMA(沥青玛蹄脂碎石路面)与OGFC(开级配抗磨耗表层路面)沥青路面的路表功率谱;分析潮湿低速情况下橡胶与路面之间的摩擦机理,在MATHEMATICA中编写代码,分别计算得到橡胶与三种沥青路面在干燥及潮湿情况下的摩擦系数。然后通过建立三维充气花纹轮胎有限元滑水模型,从轮胎学的角度分析了轮胎-路面附着原理,计算得到干燥以及潮湿条件下沥青路面与轮胎之间的附着特性曲线。利用耦合欧拉-拉格朗日法,模拟轮胎滑水过程并进行了验证,分析水膜厚度和轮胎运动状态对部分滑水性能的影响,并拟合得到水流托举力与水膜厚度关系曲线。在此基础上,采用CarSim建立整车动力模型,并联合MATLAB/Simulink导入水流竖向托举力,以实现汽车在积水路面行驶行为的模拟,分析了车辆防抱死制动机理,以车辆制动距离和侧向偏移距离为指标对直线与弯道上整车雨天行驶稳定性能进行了研究。选取不同降雨量,结合不同沥青路面上的水膜厚度预估,比较相同降雨量下车辆在不同沥青路面上的稳定性,构建了评价车辆在雨天以及晴天行驶稳定性的方法体系。结果表明,路面抗滑特性同时与路面功率谱以及橡胶复模量有关。路面分形维数越大,混合料最大粒径越大,最小颗粒尺度越小时,计算得到橡胶与路面之间的动摩擦系数越大。潮湿低速情况下,水膜是通过“密封作用”阻碍了橡胶与路面的接触,路表功率谱发生了变化,继而降低了此时的摩擦系数。高速情况下,随着水膜厚度增大,水膜对轮胎产生向上的动水压力逐渐增大,速度增大也会产生相同的效果。较低的车辆行驶速度、较小的路表水膜厚度以及防抱死系统,都能有效降低车辆制动距离。与干燥状态相比,潮湿状态下橡胶-路面动摩擦系数下降了13%~34%。对于干燥路面,沥青路面种类对车辆正常行驶时的稳定性影响可以忽略。但在有水膜的情况下,汽车在不同沥青路面上的稳定性一般由好到差为:OGFC,SMA,AC。但当车辆速度较高,降雨量更大时,SMA路面由于积聚了更厚的水膜,会比AC路面更加危险。在模拟雨天行车时,相比于单个车轮的临界水漂速度,采用整车模型分析积水路面车辆行驶状况更切合实际状态,因此无人驾驶汽车在确定制动程序时需要根据车辆路面相互作用特性进行具体分析,以保证无人驾驶车辆的行驶安全。