定常円旋回を含むコーナリングを考える

11月30日にぽつぽつ投稿していたShoutの覚え書きです。
文章だと分かりにくいので図解にしました。


　　　　　　　　　　　　　　　図１．コーナー見取り図

クロソイド曲線はその定義からして、ハンドル舵角を一定の速さで切った時の走行ライン。うずまき形の一部です。道路設計では円弧にいきなり直線を繋ぐような乱暴はしません。道が図形的に連続であっても運転操作が不連続になり危険なので。だから高速道路から一般道も含めて設計速度でライン通りに操舵すればスムーズに曲がれるはず。



　　　　　　　　　　　　　　　図２．横Gグラフ


この時、円弧区間の曲率が最大で横Gは台形を描くはず。（緑の太線）ところが実際にはなかなかそうならない。直進からハンドルを切ってもすぐには曲がり始めず車体の応答が遅れる。タイヤや可動部の撓みや変位に時間を要するそうだ。

先日、定常円旋回を実験した時のログ。走りながら受動的にラインをなぞる感じでハンドル操作しました。これが図２のピンクの実例です。

　　　


本来の台形の応答を得るには遅れを見越した予備動作を緩和区間の手前の直線から始める必要がある。その予備動作を含めたハンドル操作は舵角変化がシグモイドカーブを描く。（図２の青）車線幅の余裕を上手く使えば、緩和区間をより短く円弧区間をより長く取るライン取りが可能。受動的にラインをなぞるのではなく、思い描いた円弧を目前のコースに通す意識で直線区間から予備動作を始める。

以前、横Gの立ち上がりを急峻にしてなるべく円弧区間を早く長く、積極的に定常円旋回に持ち込むヨーレートに着目した練習をしたが、どうも入り始めに違和感があった。どうやら緩和区間の手前の直線から始める予備動作、シグモイドカーブを始めるタイミングに課題があったらしい。運転上手なドライバーと操舵のタイミングを比べると明らかに違っていた。

予備動作の微小な操舵も含めたライン取りを考慮しよう。そうすれば以前感じた入り始めの違和感が解消できるかも。


以上、旋回の公転軌道についてでした。自転を含めると実はまだよーく分からない。特にS字の切り返し。ヨーレートが０に収束せず、突っ切ることで次コーナーへ向けた予備動作のきっかけになるとして、回転モーメントがパチンと反転するイメージが湧かない。(´･_･`)

【訂正】
ヨーレートは角速度なので0点を斜めに突っ切っても回転角は0点に接して正負が切り替わるので、ヨー慣性モーメントは右回りから左回りへパチンと不連続になる訳じゃない。滑らかに連続変化でした。


これは定常円旋回実験の復路のログ。



これもラインをなぞる意識で操舵したが往路よりは台形っぽい。その理由として往路のように直線から進入ではなく、手前の右コーナーから左へ切り返して進入したことが無自覚に予備動作となった感がある。