Increasingly, roadway designers use simulations to analyze how roadway design choices affect vehicle dynamics and ultimately safety. When using commercial multi-body simulations for analysis of vehicle dynamics, engineers are usually able to trust that the vehicle states predicted by simulations are reasonably accurate. This is because simulation software companies spend significant research and development dollars making sure that vehicle models and numerical solvers give realistic results. However, when using vehicle dynamic simulations for the analysis of roadway designs, the road environment must be defined by the user. Researchers are often left to wonder whether the roads they simulate in software are representative of what construction crews actually built in the field. This paper compares the results of simulations using both a road’s design geometry, i.e., the CAD plans, versus a three-dimensional point-cloud scan of its actual geometry. For this comparison, high-fidelity commercial vehicle simulation software (CarSim and TruckSim) was used. Research-grade sensing equipment allowed for the digitization of road geometries during highway traversals in the field to create a simulated mesh of the real highway geometry. After comparing simulation results for traversals of design geometry and measured road geometry with collected vehicle data, the road safety implications of discrepancies seen between the predicted and measured vehicle states are also discussed

چکیده

طراحان جاده بطور فزاینده ای از شبیه سازی برای آنالیز چگونگی تأثیر گزینه های مختلف طراحی مسیر جاده بر دینامیک خودروها و نهایتاً ایمنی آنها استفاده می کنند. معمولاً مهندسین با استفاده از شبیه سازی های چند جسمی تجاری برای آنالیز دینامیک خودرو، می توانند به اینکه حالت پیش بینی شده خودرو توسط شبیه سازی، دقت معقولی دارد، اعتماد داشته باشند. این بدان علت است که شرکت های تولید کننده نرم افزارهای شبیه سازی، بودجه های گزافی را صرف تحقیق و توسعه کرده اند تا اطمینان حاصل کنند که مدل های خودرو و حل کننده های عددی، نتایج واقع گرایانه ای بدست می دهند. با این همه وقتی از شبیه سازی های دینامیک خودرو برای آنالیز طراحی مسیر جاده استفاده می شود، تعریف محیط جاده توسط کاربر، ضروری است. محققان همیشه نگران آن هستند که آیا جاده هایی که آنها در نرم افزار، شبیه سازی می کنند، بخوبی معرف همان چیزی خواهد بود که گروه اجرایی در واقعیت در محل خواهند ساخت یا خیر. این مقاله با استفاده از هندسه طراحی جاده یا بعبارتی نقشه های CAD و یک نسخه سه بعدی اسکن شده از هندسه واقعی جاده در قالب ابر نقطه ای، به مقایسه نتایج شبیه سازی ها می پردازد. برای انجام این مقایسه، از نرم افزارهای تجاری معتبر در زمینه شبیه سازی خودرو (CarSim و TruckSim) استفاده شده است. بکارگیری تجهیزات سنجش درجه تحقیقاتی، امکان رقومی سازی هندسه جاده حین پیمایش بزرگراه را فراهم نمود تا شبکه شبیه سازی شده ای از هندسه واقعی جاده بدست بیاید. بعد از مقایسه نتایج شبیه سازی با استفاده از پیمایش هندسه طراحی و همچنین هندسه اندازه گیری شده جاده با استفاده از داده های خودرویی برداشت شده، معضلات ایمنی ناشی از تفاوت های مشاهده شده بین حالت های پیش بینی شده و اندازه گیری شده خودرو نیز مورد بحث قرار گرفته اند.

1-مقدمه

مطالعه ای که در ادامه می آید، بخش کوچکی از تحقیقات وسیعی است که طی سه سال با حمایت مالی برنامه ملی تحقیقات مشارکتی بزرگراه (NCHRP 15-39) به منظور بررسی خط مشی های فعلی طراحی بزرگراه در زمینه پیچ های افقی تند و سراشیبی های پرشیب، صورت پذیرفته است. این پروژه با نگاه به مشخصات فنی طراحی بزرگراه (AASHTO, 2011) که توسط انجمن مسئولین بزرگراهها و حمل و نقل ایالتی آمریکا (AASHTO) تدوین شده است، چگونگی تأثیر طیفی از هندسه بزرگراههای طراحی شده طبق این مشخصات را روی سُرخوردن تکی خودروها و تصادفات مربوط به چپ شدگی در طیف وسیعی از طراحی خودروها، و بازه ای از سناریوهای ترمزگیری، تغییر خط، و پیچیدن، بررسی می کند...