بررسي شتاب قائم وسايل نقليه در قوس‌هاي قائم با استفاده از مدل ديناميك Multi-Body

Investigation of Vertical Acceleration of Vehicles in Vertical Curves Using Multi-Body Dynamic Model

راحتي رانندگي و مسافت ديد دو پارامتر اصلي در طراحي قوس‌هاي قائم جاده هستند. يكي از مهم‌ترين معيارهاي اندازه‌گيري راحتي رانندگي در قوس‌هاي قائم، شتاب قائم است. روابط محاسبه شتاب قائم در منابع معتبر طراحي هندسي جاده از جمله كتاب سبز آشتو بر اساس مدل جرم نقطه‌اي است كه در آن خودرو به‌عنوان يك جسم نقطه‌اي داراي جرم مشخص فرض شده است. با توجه به اينكه خودرو از قسمتهاي بسياري تشكيل شده است، پاسخ‌هاي ديناميك هر قسمت متفاوت از يك جسم نقطه‌اي است. در اين تحقيق، براي بررسي دقيق­تر شتاب قائم خودرو و مقايسه با شتاب قائم حاصل از مدل جرم نقطه­اي، از نرم‌افزارهاي شبيه­سازي ديناميك Carsim و Trucksim تحت مدل Multi-Body (M-B) استفاده شده است. پاسخ‌هاي ديناميك سه نوع وسيله نقليه تحت سرعت‌ها و شيب‌هاي مختلف مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي­دهد كه بسته به سرعت وسيله نقليه، شيب مسير و نوع وسيله نقليه، اختلاف قابل توجهي بين نتايج اين دو مدل وجود دارد و مدل جرم نقطه‌اي شتاب كمتري را ارائه مي­دهد. به­طوري كه اختلاف شتاب قائم بين مدل جرم نقطه‌اي و مدل M-B بسته به سرعت و شيب مسير در خودروي سواري بين 12/6 تا 25/9 درصد، در خودروي SUV بين 23/8 تا29/1 درصد و در كاميون بين 29 تا 47/6 درصد است. با توجه به نتايج اين تحقيق، استفاده از مدل ديناميك M-B در طراحي قوس‌هاي قائم با توجه به شبيه­سازي دقيق­تر خودرو، طرح واقع‌بينانه‌تري را ارائه مي­دهد.

Ride comfort and sight distance are two main parameters of designing roads’ vertical curves. Vertical acceleration is one of the most important criteria for measuring ride comfort in vertical curves. Vertical acceleration equations in geometric design of roads in the literature, such as Green Book of AASHTO, are based on point mass model where vehicle is assumed to be a point object with a specific mass. Considering that vehicle is a multi-body system, dynamic responses of each part of this system can be different from a point object. In this study, CarSim and TruckSim dynamic simulation softwares utilizing Multi-Body (M-B) model are used to investigate more accurately the vertical acceleration, and to compare it with the vertical acceleration of the point mass model. Dynamic responses of three types of vehicles have been investigated under different speeds and grades. Results indicated a significant difference between the results of the two models, depending on the vehicle speed and the road grade, and the point mass model suggested less acceleration such that difference of the vertical acceleration between the point mass model and the M-B model, depending on the vehicle speed and the road grade, ranged 12.6-25.9% for Sedan, 23.8-29.1% for SUV and 29-47.6% for the truck. According to the results of this study, to design vertical curves, the use of M-B dynamic model, according to more accurate simulation of the vehicle, delivers more realistic design.