摘 要

我国经济高速发展的这些年来，高速公路的建设发展与公路客运货运量也随之迅猛增长，由此引发的道路交通安全已然成为了一个吸引了全社会关注的重要问题。具有体积较大、质量较大、重心较髙、轮距相对较小等特点的客车，相比于小型轿车和SUV，更容易在行驶的过程中特别是高速转弯时发生侧翻事故。因此，客车的翻转稳定问题一直以来都受到研究学者的关注。

本文的研究对象为某型客车，在前人的理论研究基础之上，对客车的侧翻稳定性的预警和控制进行了一定的基础研究和探讨。

本文的研究主要内容有：

首先，根据汽车动力学理论建立三自由度的汽车侧翻简化数学模型，在Simulink中搭建模型并选择前轮阶跃输入得出曲线，与Trucksim中结果对比分析，验证参考模型的正确性，结果表明所建立的三自由度参考模型可以满足后续防侧翻控制策略对模型的要求。

其次，用汽车动力学软件中的经典软件TruckSim建立参数化的客车模型，在客车模型的基础上进行几个典型工况下的仿真分析，简要阐述车辆使用参数对客车侧翻稳定性的影响，从理论上分析影响汽车侧翻稳定性的因素。

最后，通过对国内外研究成果的总结与对比分析，确定了以横向载荷转移率作为侧翻指标，提出一套基于LTR的预警系统以警告驾驶员采取合适操作，确立以||=0.8时作为防侧翻预警及控制系统的触发参考值，提出差动制动的控制策略。

关键词：侧翻；三自由度；TruckSim；差动制动

Abstract

Over these years, with the fast development of economy, China's highway construction and development and highway passenger and freight transport volume are also growing rapidly. Traffic safety has gradually become an important issue which draws the whole society’s concern. With characteristics of larger volume, larger mass, higher center of gravity, relatively smaller wheel track, compared to the small cars and SUV, buses are more likely to roll over in the process of moving especially in high-speed turn. Therefore, the rollover stability of bus has been concerned by research scholars.

With a type of bus as the research object of this thesis, the author has carried on the early warning and control of bus rollover stability based on the previous studies.

The main research contents of this paper are:

Firstly, according to the theory of vehicle dynamics, establish three degree of freedom vehicle rollover simplified mathematical model, build model in Simulink and choose the front wheel step input of steering to get the curve, make a contrast analysis to Trucksim results, and verify the correctness of the reference model, the results manifest that the established three degree of freedom reference model can meet the requirements of subsequent anti-rollover control strategy.

Secondly, establish parameters model of the bus with the vehicle dynamics software Trucksim, carry out some simulation analyses under several typical working conditions based on the passenger car model, describe the influence on the rollover stability of bus from vehicle driving parameters briefly, and make an analysis of the factors affecting the vehicle rollover stability theoretically.

Finally, regard the lateral load transfer rate as an indicator of rollover through the research results summary and contrast analysis at home and abroad, put forward a set of early warning system based on the LTR to warn drivers to take appropriate operation, establish the absolute value of equal to 0.8 as anti-rollover warning and the trigger reference value of control system, and offer the control strategy with differential braking.

Keywords: Rollover; Three degrees of freedom; TruckSim; Differential Braking

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪 论 1

1.1 国内外相关研究现状 1

1.2 论文工作目的及意义 2

1.3 论文主要研究内容 2

第2章 客车侧翻的整车动力学简化模型 4

2.1 建模概述 4

2.2 模型假设条件 4

2.3 车辆模型的建立 5

2.4 Simulink搭建三自由度模型 7

第3章 Trucksim建模仿真 10

3.1 TruckSim验证三自由度模型 10

3.2 典型工况下TruckSim仿真分析侧翻稳定性 13

3.2.1 鱼钩（fishhook）工况 13

3.2.2 双移线（double lane change）工况 16

第4章 预警及控制方法 19

4.1 侧翻预警 19

4.2 差动制动控制 20

第5章 结 论 22

参考文献 23

致 谢 24

第1章 绪 论

我国经济高速发展的这些年来，公路处于不断建设的情况。作为方便快捷的交通工具，汽车逐渐成为人们生活的一部分。其中客车作为重要的公共交通工具，以其机动性和高效性不断超越飞机、火车和轮船，成为公共运输的第一大主角。作为当今社会的工业产品和科技成果，客车融合了轿车的技术以及货车的高效性能,在推动社会交通进步的同时也为国民经济建设和社会的健康发展做出了巨大的贡献。每年我国投入巨大的资金用于建设高速公路，公路建设始终处于高位运行状态，我国的公路里程也在不断地创出新高，这也是发展公共交通的客车的动力，近年来国家大力提倡节能减排，客车的经济性也得到越来越高的重视。

目前我国乡镇的小型轿车普及率还很低，所以大型客车依然是人们生活中短距离出行的主要交通工具之一，由于公路交通系统不断的发展和完善，客运周转量将比其他所有交通运输量还大。虽然我国道路条件因为建设资金的不断投入正在不断改善，但汽车总量也在迅速增加，而且增速更为迅猛，经常发生交通事故，事故造成的伤亡人数一直非常高，道路交通安全已然成为了一个吸引了全社会关注的重要问题。客车的行驶速度因为公路建设和技术发展得到不断提高，但是具有体积较大、质量较大、重心较髙、轮距相对较小等特点的客车，相比体积小、质量较小、重心低的小型轿车和SUV，更容易在行驶的过程中特别是高速转弯时发生侧翻事故，造成巨大的财产损失和人员伤亡^[1]。客车乘客及驾驶员的伤亡率以及经济损失因客车侧翻的频繁发生，均高于其他类型的交通事故^[2]。

在客车发生的交通事故中，虽然侧翻和倾覆事故发生几率较小，但是由于技术等原因，而且客车乘员较多，安全性低于轿车，所以由客车的翻车事故造成的死亡率更高。由此可见，中国的客车安全性特别是侧翻安全性亟待提高。

1.1 国内外相关研究现状

国外发达国家在汽车侧翻领域的研究进行了多年，研发了很多成熟的控制技术，取得了很多成果。