通过稳定性约束可达性管进行的风险管理安全筛查，用于车辆操控

《Scientific Reports》：Risk-managed safety screening via stability-constrained reachability tubes for vehicle handling

　　

摘要

在接近极限的紧急操作中，轮胎的非线性饱和度和稳定性约束起着主导作用，这要求有一个可以在线查询的短时处理范围。我们为装有Magic-Formula轮胎的平面单轨车辆制定了一个受稳定性约束的有限时间可达性管。对于一个离散化的原始库和环境通道 \(e=(\mu ,s,w)\)（其中 \(\mu\) 表示轮胎与道路之间的摩擦力，s 表示道路坡度，w 表示侧风影响），该可达性管 \(0\le t\le T\) 期间所有动态上可接受且可达的状态。我们证明了该可达性管的紧凑性，并在局部鲁棒性条件下证明了其Hausdorff连续性。同时，我们还推导出了采样复杂度与时间分辨率、几何公差和环境维度之间的关系。在离线情况下，我们使用分析稳定性筛选和非凸的 \(e=(\mu ,0,0)\)，仅考虑摩擦力的变化；补充信息将研究扩展到了仅考虑固定坡度、仅考虑侧风以及非标称条件下的组合情况，并包括了对单独考虑坡度和侧风情况的CarSim分层抽查。在极端情景基准测试中，该可达性管提供了保守的分诊机制和面向部署的诊断工具，包括冲突时间统计、风险覆盖范围、基线比较以及安全裕度的敏感性分析。该方法将可达性分析与面向可靠性的安全筛选相结合，适用于接近极限的车辆操作。