陳 豐，彭浩榮，邵曉君，潘曉東

(道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(同濟(jì)大學(xué))， 上海 201804)

山區(qū)高速公路橋隧連接段是事故敏感地帶[1]。由于地處峽谷中，受“狹管效應(yīng)”的影響，駛出隧道車輛的行駛穩(wěn)定性容易受到強(qiáng)烈側(cè)風(fēng)作用的干擾，甚至可能發(fā)生側(cè)滑、橫擺、側(cè)翻等安全問題[2]。山區(qū)高速公路橋隧連接段作為交通要道，事故一旦發(fā)生，致死率高、經(jīng)濟(jì)損失大，相比于普通公路具有更高的事故危害性[3]。為降低橋隧連接段事故風(fēng)險(xiǎn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用數(shù)值仿真[4-6]、風(fēng)洞試驗(yàn)[7-8]、駕駛模擬器[9-10]等手段對(duì)風(fēng)致行車安全問題進(jìn)行了廣泛的研究。其中，貨車是風(fēng)致安全事故的重點(diǎn)關(guān)注車輛類型之一。文獻(xiàn)[11]以橫擺角速度和轉(zhuǎn)折角為指標(biāo)研究了集裝箱半掛車在側(cè)風(fēng)作用下的行駛穩(wěn)定性。文獻(xiàn)[12]通過數(shù)值仿真的方法研究了半掛汽車列車穩(wěn)定行駛的風(fēng)速及車速臨界值。文獻(xiàn)[13]基于駕駛模擬試驗(yàn)對(duì)橋隧連接段側(cè)風(fēng)作用下廂式貨車的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和駕駛員反應(yīng)進(jìn)行了分析。文獻(xiàn)[14]研究了重型貨車在側(cè)風(fēng)影響下的側(cè)滑和側(cè)翻情況。除此之外，小汽車的行駛穩(wěn)定性和安全性也備受關(guān)注。文獻(xiàn)[15]研究了側(cè)風(fēng)作用下小汽車直線行駛和轉(zhuǎn)向行駛的橫擺角速度、側(cè)向加速度以及側(cè)向位移變化情況。文獻(xiàn)[16]以側(cè)向偏移作為行車風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析了側(cè)風(fēng)對(duì)大跨橋梁轎車行車安全的影響。文獻(xiàn)[17]借助Carsim軟件模擬了橋隧連接段不同風(fēng)速大小及角度對(duì)小汽車行駛的影響。文獻(xiàn)[18]提出了一種靜態(tài)模型來(lái)衡量小汽車在發(fā)生側(cè)翻、側(cè)滑和橫擺時(shí)的臨界風(fēng)速。文獻(xiàn)[19]利用風(fēng)洞試驗(yàn)研究了高速行駛的小汽車在側(cè)風(fēng)作用下的行駛穩(wěn)定性。然而，山區(qū)高速公路橋隧連接段多為小汽車和貨車混行，不同車輛類型在氣動(dòng)特性、車輛構(gòu)造方面有所差異，單獨(dú)開展研究由于所設(shè)工況均有不同，其結(jié)論較難整合和統(tǒng)一。為了深入對(duì)比側(cè)風(fēng)對(duì)貨車和小車的影響，部分學(xué)者將貨車和小汽車置于同一側(cè)風(fēng)場(chǎng)景下進(jìn)行了分析。文獻(xiàn)[20]通過修改駕駛模擬器參數(shù)研究了強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下大巴車、小汽車和救護(hù)車的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。文獻(xiàn)[21]采用風(fēng)洞試驗(yàn)研究了牽引拖車、消防車、皮卡以及小轎車在不同風(fēng)況下的氣動(dòng)力特性。文獻(xiàn)[22]采用數(shù)值模擬的方法對(duì)比了集裝箱半掛車和小轎車在側(cè)風(fēng)作用下的行駛穩(wěn)定性。文獻(xiàn)[23]通過選取基本型乘用車、交叉型乘用車、中型商用客車、大型廂式商用貨車4種車型，基于數(shù)值仿真對(duì)比分析了側(cè)風(fēng)作用下不同車輛在公路橋梁上發(fā)生側(cè)滑與側(cè)翻的極限條件。

已有研究為側(cè)風(fēng)環(huán)境下車輛的安全行駛提供了有力保障，但研究手段多側(cè)重于數(shù)值模擬，忽視了駕駛員行為的影響，且缺乏貨車和小汽車在橋隧連接段這一事故多發(fā)路段的行駛穩(wěn)定性對(duì)比研究。為此，本文同時(shí)對(duì)貨車和小汽車的側(cè)風(fēng)作用下橋隧連接段行駛穩(wěn)定性進(jìn)行研究?；?自由度駕駛模擬器，建立了側(cè)風(fēng)環(huán)境下山區(qū)高速公路橋隧連接段駕駛模擬平臺(tái)。通過廂式貨車和小汽車的駕駛模擬實(shí)驗(yàn)，采集不同側(cè)風(fēng)工況下的車輛動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)，并從側(cè)滑、橫擺、側(cè)翻3個(gè)方面對(duì)比分析了廂式貨車和小汽車的行駛穩(wěn)定性，為山區(qū)高速公路橋隧連接段交通管理、風(fēng)致行車安全事故預(yù)警措施提供了理論支撐。

1 橋隧連接段駕駛模擬平臺(tái)構(gòu)建

1.1 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景

側(cè)風(fēng)作用下山區(qū)高速公路橋隧連接段行車模擬實(shí)驗(yàn)在同濟(jì)大學(xué)交通行為與交通安全虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)的8自由度駕駛模擬器中進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)基于駕駛模擬器構(gòu)建了山區(qū)高速公路橋隧連接段場(chǎng)景，如圖1所示。實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景橋梁段長(zhǎng)500 m，兩側(cè)隧道長(zhǎng)度均為1 000 m，公路設(shè)計(jì)速度為80 km/h，采用分離式橫斷面設(shè)置，雙向4車道，車道和路肩寬度分別為3.75、2.5 m。

1.2 實(shí)驗(yàn)車輛模塊

駕駛模擬實(shí)驗(yàn)使用了小汽車和廂式貨車兩種類型的車輛(見圖2)，這兩種車輛模塊分別基于實(shí)際的小汽車和廂式貨車車型開發(fā)。其中，小汽車的車長(zhǎng)為4.5 m，車寬為1.8 m，質(zhì)心高度為0.54 m，整車質(zhì)量為1 300 kg，軸距為2.6 m，前后輪距為1.546 m，方向盤最大轉(zhuǎn)角為1 080°；廂式貨車的車長(zhǎng)為7.05 m，車寬為2.1 m，質(zhì)心高度為1.1 m，整車質(zhì)量為4 300 kg，軸距為3.6 m，前輪距為1.9 m，后輪距為1.8 m，方向盤最大轉(zhuǎn)角為1 440°。實(shí)驗(yàn)中駕駛場(chǎng)景通過5個(gè)內(nèi)置投影儀投射在一個(gè)水平視角為250°、垂直視角為40°的環(huán)形屏幕上，場(chǎng)景以60 Hz的頻率刷新。由于駕駛模擬器中的內(nèi)置車輛是小轎車(雷諾Megane III)，因此，針對(duì)廂式貨車模塊，通過調(diào)節(jié)場(chǎng)景投影使駕駛員的視點(diǎn)高度與實(shí)際駕駛貨車時(shí)保持一致。同時(shí)，為提高貨車駕駛真實(shí)度，實(shí)驗(yàn)根據(jù)廂式貨車力反饋情況調(diào)整了方向盤、油門踏板和剎車踏板的參數(shù)，并在貨車行駛的聲音和路面聲音方面采用了多通道聲音系統(tǒng)來(lái)模擬。

圖1 橋隧連接段實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景

(a)小汽車 (b)廂式貨車

1.3 側(cè)風(fēng)作用工況

已有研究[24]表明，廂式貨車的行駛安全易受到橋面?zhèn)蕊L(fēng)的影響，尤其當(dāng)風(fēng)速達(dá)到72 km/h以上時(shí)。針對(duì)山區(qū)高速公路橋隧連接段實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，外力作用主要考慮突遇側(cè)風(fēng)作用。因此，分別計(jì)算側(cè)風(fēng)風(fēng)速為40、50、60 km/h對(duì)車輛的作用力，并編寫腳本將側(cè)風(fēng)作用融入駕駛模擬器。風(fēng)向角方面，根據(jù)確定行駛車輛相對(duì)遭遇風(fēng)速的向量法則，側(cè)風(fēng)的風(fēng)速和風(fēng)向需要結(jié)合在一起考慮[25]，而不同風(fēng)向角下車輛所受到的作用力可通過調(diào)整風(fēng)速來(lái)實(shí)現(xiàn)近似效果[26]。由于本文的目的并不是研究風(fēng)速風(fēng)向的聯(lián)合分布對(duì)行車安全的影響，因此結(jié)合已有研究[16-17]選取最不利的橫風(fēng)作為實(shí)驗(yàn)條件。

正式實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求駕駛員控制車速在80 km/h左右。車輛行駛至橋梁段時(shí)會(huì)觸發(fā)隨機(jī)加載的側(cè)風(fēng)，風(fēng)速為40、50、60 km/h，風(fēng)向包括與車道方向垂直的從左至右(90°)或從右至左(-90°)兩種，側(cè)風(fēng)的持續(xù)作用時(shí)間為10 s，各種側(cè)風(fēng)工況見表1。

表1 駕駛模擬試驗(yàn)工況

每位駕駛員分別進(jìn)行12次模擬駕駛，每個(gè)工況分別駕駛小汽車和廂式貨車各進(jìn)行1次。實(shí)驗(yàn)過程中，6種側(cè)風(fēng)工況的順序隨機(jī)分配給不同的駕駛員，以避免因工況次序一致所引起的實(shí)驗(yàn)偏差。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)采集

2.1 實(shí)驗(yàn)駕駛員

本次駕駛模擬實(shí)驗(yàn)共招募具有山區(qū)和沿海高速公路駕駛經(jīng)驗(yàn)的職業(yè)貨車駕駛員30名，均為男性，其中山區(qū)高速公路平均駕駛里程約5×104km。被試駕駛員平均年齡31.9歲(標(biāo)準(zhǔn)差6.80 a)，平均駕齡6.7 a(標(biāo)準(zhǔn)差3.14 a)。實(shí)驗(yàn)過程中，沒有駕駛員出現(xiàn)惡心、眩暈等不良反應(yīng)，全部完成了駕駛模擬實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

駕駛員到達(dá)實(shí)驗(yàn)室后先進(jìn)行基本信息的采集，包括年齡、駕齡、駕駛頻率等基本情況，確定實(shí)驗(yàn)人員是否符合要求。隨后，要求每位駕駛員在高速公路駕駛模擬場(chǎng)景中完成10 min的適應(yīng)性駕駛，以熟練對(duì)車輛方向盤、油門和剎車的操控。培訓(xùn)駕駛結(jié)束后，要求駕駛員先休息10 min，調(diào)整好身心狀態(tài)后方可進(jìn)入正式實(shí)驗(yàn)。

駕駛員需完成12次橋隧連接段駕駛?cè)蝿?wù)，小汽車和廂式貨車交替進(jìn)行，每個(gè)車型隨機(jī)經(jīng)歷6種工況。實(shí)驗(yàn)過程中，要求駕駛員保持在最左側(cè)車道行駛，并將車速維持在80 km/h左右，不可隨意變道。由于突遇側(cè)風(fēng)后的車輛行駛穩(wěn)定性是本文的研究重點(diǎn)，因此駕駛員對(duì)于遭遇側(cè)風(fēng)的位置、風(fēng)速及風(fēng)向是未知的。

2.3 數(shù)據(jù)采集

駕駛模擬器的采樣頻率為20 Hz，可采集車輛速度、方向盤轉(zhuǎn)角、加速踏板位置等400余種數(shù)據(jù)。為了對(duì)比小汽車和廂式貨車在側(cè)風(fēng)作用下的行車穩(wěn)定性，本研究主要提取了車輛運(yùn)行的動(dòng)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)，包括車輛側(cè)向位移、橫擺角速度、輪胎接地壓力、側(cè)向加速度等數(shù)據(jù)。

3 側(cè)風(fēng)作用下車輛行駛穩(wěn)定性分析

根據(jù)文獻(xiàn)[27]的研究，風(fēng)致道路交通事故一般分為3類：側(cè)滑失穩(wěn)、橫擺失穩(wěn)、側(cè)翻失穩(wěn)。下面將從這3個(gè)方面對(duì)側(cè)風(fēng)作用下山區(qū)高速公路橋隧連接段車輛行駛穩(wěn)定性進(jìn)行分析。

為了比較轉(zhuǎn)移支付在中國(guó)教育水平趨同中的作用，下文將采用β絕對(duì)收斂、β條件收斂對(duì)中國(guó)以及東、中、西部地區(qū)間的教育水平進(jìn)行研究，以揭示西部地區(qū)受教育水平差異及縮小的內(nèi)在原因。中國(guó)各省的教育水平和轉(zhuǎn)移支付都存在顯著的空間效應(yīng)，因此本文借助空間經(jīng)濟(jì)收斂模型，構(gòu)建教育水平的空間β絕對(duì)收斂(式2～式3)和條件收斂的空間面板自相關(guān)模型和空間面板滯后模型(式4～式5)，以考察轉(zhuǎn)移支付條件下教育水平增長(zhǎng)與初期發(fā)展水平的關(guān)系。鑒于教育發(fā)展程度除了受國(guó)家財(cái)政支持力度的影響外，還取決于當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展水平，因此將經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平也作為必要條件納入β條件收斂模型。

3.1 側(cè)滑穩(wěn)定性分析

側(cè)向位移常用于描述車輛在遭遇側(cè)風(fēng)時(shí)的車道偏移量，可以最直觀地反應(yīng)車輛在側(cè)風(fēng)作用下的行駛穩(wěn)定性[11]。車輛的側(cè)向位移常以車道中心線與車輛中心之間的距離來(lái)計(jì)算。在駕駛模擬實(shí)驗(yàn)中，車道寬度為3.75 m，小汽車寬度為1.8 m，廂式貨車寬度為2.1 m，車輛初始的中心位置處在車道中心線上。因此，當(dāng)小汽車側(cè)向位移大于0.975 m、廂式貨車側(cè)向位移大于0.825 m時(shí)，車輛將越過車道線駛?cè)胂噜徿嚨?，行車安全將受到?yán)重威脅。

圖3為不同側(cè)風(fēng)工況下30位駕駛員分別駕駛小汽車和廂式貨車行駛的側(cè)向位移變化全過程，由各時(shí)刻的側(cè)向位移均值繪制而成，3幅圖分別對(duì)應(yīng)工況1和工況2、工況3和工況4、工況5和工況6?？傮w來(lái)看，小汽車和廂式貨車在相同側(cè)風(fēng)工況作用下，其側(cè)向位移均值變化趨勢(shì)基本一致。在遭遇側(cè)風(fēng)前，車輛保持在車道中線附近行駛；在側(cè)風(fēng)作用初期，車輛的側(cè)向位移增大較為明顯，并逐漸達(dá)到峰值；側(cè)風(fēng)作用結(jié)束后，車輛側(cè)向位移向反方向突然變化，并伴有小幅度左右波動(dòng)，直至回歸到車道中線。對(duì)比小汽車和廂式貨車在各側(cè)風(fēng)工況下側(cè)向位移均值的變化情況可知，廂式貨車的側(cè)向位移普遍大于小汽車，但小汽車對(duì)側(cè)風(fēng)的響應(yīng)較為迅速。

為了更詳細(xì)地對(duì)比小汽車和廂式貨車在側(cè)風(fēng)作用下的側(cè)向位移情況，將車輛通過側(cè)風(fēng)環(huán)境的過程劃分為4個(gè)階段，即車身駛?cè)?、完全駛?cè)?、車身駛出、完全駛出[15]。由圖3可知，小汽車和廂式貨車在側(cè)向位移上的差異主要集中在前兩個(gè)階段。當(dāng)車身剛剛駛?cè)雮?cè)風(fēng)區(qū)域時(shí)，受車體質(zhì)量差異的影響，小汽車對(duì)側(cè)風(fēng)的響應(yīng)較快，其側(cè)向位移量略大于廂式貨車；當(dāng)車身完全駛?cè)雮?cè)風(fēng)區(qū)域后，小汽車的側(cè)向位移量不再增加并有逐漸減小的趨勢(shì)，而廂式貨車由于受力面積相對(duì)較大、質(zhì)心高度較高，側(cè)向位移仍有所增加，且在風(fēng)速為60 km/h時(shí)有駛出車道的風(fēng)險(xiǎn)。

總體來(lái)看，側(cè)風(fēng)作用下車輛側(cè)向位移最大值隨風(fēng)速的增加而增大，但受風(fēng)向的影響較??；不同工況下側(cè)向位移最大值出現(xiàn)時(shí)間均在15 s前后，即遭遇側(cè)風(fēng)后3～5 s處，且風(fēng)速越快，達(dá)峰所需的時(shí)間越短。

(a)風(fēng)速為40 km/h

(b)風(fēng)速為50 km/h

(c)風(fēng)速為60 km/h

為了集中比較小汽車和廂式貨車在不同側(cè)風(fēng)工況下側(cè)向位移最大值情況，分別取各駕駛員側(cè)向位移最大值的均值、以及側(cè)向位移最大值出現(xiàn)時(shí)刻的均值，繪制條形圖如圖4所示。

對(duì)比來(lái)看，不同側(cè)風(fēng)工況下小汽車的側(cè)向位移最大值均小于廂式貨車，但其側(cè)向位移最大值出現(xiàn)時(shí)間普遍快于廂式貨車，說(shuō)明小汽車更易受側(cè)風(fēng)影響而產(chǎn)生側(cè)滑，但廂式貨車在側(cè)風(fēng)作用下的側(cè)滑失穩(wěn)現(xiàn)象更嚴(yán)重。同時(shí)，由誤差棒可知，廂式貨車在各側(cè)風(fēng)工況下均存在一定概率駛出車道(側(cè)向位移>0.825 m)，小汽車僅在風(fēng)速為60 km/h時(shí)，存在一定駛出車道的風(fēng)險(xiǎn)(側(cè)向位移>0.975 m)。

(a)側(cè)向位移最大值

(b)側(cè)向位移最大值出現(xiàn)時(shí)間

3.2 橫擺穩(wěn)定性分析

當(dāng)車輛遭遇側(cè)風(fēng)時(shí)，橫擺角速度的變化可以決定行駛狀態(tài)和駕駛員反應(yīng)，因此橫擺角速度常用來(lái)評(píng)價(jià)車輛在側(cè)風(fēng)作用下的橫擺穩(wěn)定性[9]。

小汽車和廂式貨車在橫擺穩(wěn)定性方面的差異主要體現(xiàn)在3個(gè)方面。首先，從橫擺角速度峰值的出現(xiàn)時(shí)間來(lái)看，小汽車的達(dá)峰時(shí)間普遍早于廂式貨車，可以推斷小汽車相對(duì)于廂式貨車對(duì)側(cè)風(fēng)的響應(yīng)較為迅速，感知到側(cè)風(fēng)的時(shí)間較短。其次，本次駕駛模擬實(shí)驗(yàn)中，在遭遇側(cè)風(fēng)初期和側(cè)風(fēng)作用結(jié)束后，小汽車橫擺角速度的第2個(gè)峰值都異常地高于廂式貨車，這可能是由于在駕駛模擬器中，小汽車方向盤的力反饋相對(duì)較小，方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)與車輛的偏轉(zhuǎn)之間存在一定延遲，從而出現(xiàn)了“急打方向盤”和“過度轉(zhuǎn)向”的操作行為。側(cè)風(fēng)作用后期，當(dāng)車輛基本上脫離橫擺失穩(wěn)時(shí)，小汽車的橫擺角速度曲線震蕩依舊較為明顯，也有可能是該原因?qū)е?，小汽車需要通過頻繁操作以維持行駛穩(wěn)定性。第三，側(cè)風(fēng)作用結(jié)束后，廂式貨車第1個(gè)橫擺角速度峰值更大，再次說(shuō)明了小汽車的響應(yīng)更迅速，能較快地感知到側(cè)風(fēng)的消失并做出相應(yīng)操作。

(a)風(fēng)向從左至右

(b)風(fēng)向從右至左

3.3 側(cè)翻穩(wěn)定性分析

以往研究中，橫向軸荷轉(zhuǎn)移率和靜態(tài)穩(wěn)定系數(shù)常被用于作為車輛側(cè)翻穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)指標(biāo)[28]。橫向軸荷轉(zhuǎn)移率(load transfer ratio, LTR)是指車輛的兩側(cè)軸荷之差和兩側(cè)軸荷之和的比值，若LTR的絕對(duì)值大于0.9，則車輛被定義為側(cè)翻失穩(wěn)[5]，具體公式為

(1)

由于LTR指標(biāo)未能考慮不同類型車輛在質(zhì)心高度、傾覆力矩等方面的差異，僅適用于同一車型的側(cè)翻失穩(wěn)狀態(tài)的分析，不能用于側(cè)風(fēng)作用下小汽車和貨車側(cè)翻失穩(wěn)狀態(tài)的對(duì)比。靜態(tài)穩(wěn)定系數(shù)(static stability factor, SSF)是將車輛半輪距與車輛質(zhì)心高度的比值作為側(cè)翻閾值，并用單位重力加速度下的側(cè)向加速度與其比較來(lái)預(yù)估車輛的抗側(cè)翻能力[29]，表達(dá)式為

(2)

式中：B為車輛輪距，m；hg為車輛質(zhì)心高度，m。

SSF值越大說(shuō)明車輛的抗側(cè)翻能力越強(qiáng)，越不容易發(fā)生側(cè)翻事故。由于本文需要對(duì)比不同車型的側(cè)翻傾向性，因此首先選擇SSF作為側(cè)翻評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。由式(2)計(jì)算可得，小汽車和廂式貨車的側(cè)翻閾值分別為1.43和0.73。鑒于大小車的側(cè)翻標(biāo)準(zhǔn)不同，為更直觀地展示和對(duì)比不同車型的抗側(cè)翻能力，本文基于靜態(tài)穩(wěn)定系數(shù)指標(biāo)提出車輛側(cè)傾比(overturning ratio, OR)概念，計(jì)算公式為

(3)

式中：ay為側(cè)向加速度，m/s2；g為重力加速度，取9.8 m/s2。

計(jì)算每位駕駛員在各工況下的車輛側(cè)傾比，對(duì)各時(shí)間斷面取均值，繪制曲線如圖6所示。整體來(lái)看，隨著風(fēng)速的增加，車輛側(cè)傾比也相應(yīng)增大，說(shuō)明風(fēng)速越大車輛側(cè)翻的可能性越高。同時(shí)，各工況側(cè)傾比隨時(shí)間變化曲線都出現(xiàn)了兩次明顯的峰值，分別位于側(cè)風(fēng)作用前期和側(cè)風(fēng)消失初期，這兩個(gè)時(shí)段均屬于駕駛員對(duì)側(cè)風(fēng)的感知階段，說(shuō)明此時(shí)段車輛發(fā)生側(cè)翻的可能性較大，行駛穩(wěn)定性較差。由于橋頭、隧道洞口、橋塔附近通常是側(cè)風(fēng)作用的起始路段，建議有關(guān)部門加強(qiáng)對(duì)這些路段側(cè)風(fēng)的監(jiān)測(cè)，保障車輛在側(cè)風(fēng)環(huán)境下的安全行駛。

對(duì)比小汽車和廂式貨車的側(cè)傾比可知，在同等風(fēng)速下廂式貨車的峰值明顯高于小汽車，尤其體現(xiàn)在側(cè)風(fēng)作用結(jié)束后，兩者的差值會(huì)隨著風(fēng)速的增加逐漸增大。這些現(xiàn)象說(shuō)明廂式貨車在側(cè)風(fēng)作用下發(fā)生側(cè)翻的幾率明顯高于小汽車，且?guī)截涇囋隈偝鰝?cè)風(fēng)作用區(qū)域后仍存在一定的側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)。這可能是由于側(cè)風(fēng)作用突然消失后駕駛員未能及時(shí)調(diào)整方向盤，而發(fā)現(xiàn)車輛偏移后又迅速對(duì)方向盤施加了較大的反向作用力，這種風(fēng)環(huán)境突變導(dǎo)致的駕駛員應(yīng)激反應(yīng)一定程度上增加了車輛側(cè)翻的可能性[30]。

(a)風(fēng)速為40 km/h

(b)風(fēng)速為50 km/h

(c)風(fēng)速為60 km/h

4 結(jié) 論

對(duì)側(cè)風(fēng)作用下山區(qū)高速公路橋隧連接段車輛行駛的穩(wěn)定性進(jìn)行研究，基于駕駛模擬實(shí)驗(yàn)采集了車輛的動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)，對(duì)比了廂式貨車和小汽車在各側(cè)風(fēng)工況下的側(cè)滑失穩(wěn)、橫擺失穩(wěn)和側(cè)翻失穩(wěn)情況，得到以下主要結(jié)論：

1)在橋隧連接段行駛時(shí)，小汽車更易受側(cè)風(fēng)影響而產(chǎn)生側(cè)滑，但廂式貨車在持續(xù)側(cè)風(fēng)作用下的側(cè)向偏移現(xiàn)象更嚴(yán)重，且當(dāng)風(fēng)速超過40 km/h時(shí)便存在一定駛出車道的風(fēng)險(xiǎn)，而對(duì)于小汽車，其駛出車道的風(fēng)速臨界值在50～60 km/h之間。

2)相對(duì)于駕駛廂式貨車，駕駛小汽車對(duì)側(cè)風(fēng)的響應(yīng)較為迅速，感知到側(cè)風(fēng)的時(shí)間較短。

3)基于靜態(tài)穩(wěn)定系數(shù)指標(biāo)提出了側(cè)傾比概念，可以更直觀地對(duì)比不同車型在側(cè)風(fēng)作用下的抗側(cè)翻能力；通過對(duì)比車輛的側(cè)傾比發(fā)現(xiàn)，在側(cè)風(fēng)環(huán)境中廂式貨車相對(duì)于小汽車更容易發(fā)生側(cè)翻事故，且?guī)截涇囋隈偝鰝?cè)風(fēng)作用區(qū)域之后，仍存在一定的側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)。

4)本研究成果可為側(cè)風(fēng)環(huán)境下橋隧運(yùn)營(yíng)管理、車輛預(yù)警設(shè)計(jì)等提供參考，對(duì)改善側(cè)風(fēng)作用下山區(qū)高速公路橋隧連接段的行車安全具有參考價(jià)值。研究中涉及的貨車車型僅針對(duì)廂式貨車，后續(xù)將進(jìn)一步分析不同類型載貨汽車的動(dòng)態(tài)響應(yīng)情況，同時(shí)豐富側(cè)風(fēng)工況，探索其他風(fēng)速、風(fēng)向角下車輛行駛穩(wěn)定性，為橋隧連接段貨車的行車安全提供理論支撐。