双激光位移传感器测量路面平整度系统实现

在道路检测领域,多功能激光道路检测车可以实现多种路面息的采集,传输和处理。路面平整度就是重要的路面信息之一,本文提出了一种双激光位移传感器测量路面平整度的方法,可以有效的消除车辆振动与俯仰等对路面平整度检测的干扰与影响,从而实现路面平整度的实时,高速,准确,全天候的采集和处理。该方案已经在多功能道路检测车上得到了很好的应用。     

考虑路面不平整度因素的车路耦合系统非线性数值模型

利用有限元方法以车路耦合系统作为研究对象,开展路面不平整度影响下的车路耦合非线性数值模拟研究,建立了考虑路面不平整度因素的车路耦合非线性数值模型,包括车辆系统、道路系统、车辆与道路的接触3大部分,并模拟车辆行驶和轮胎的跳起等。在非线性模型计算过程中,设定车辆模型在道路表面以某一设定速度匀速运动,并利用道路不平整度频谱进行Fourier逆变换得到时域模拟的路面不平整度数值,以研究路面不平整度激励下车路耦合振动。研究所得主要结论:(1)在随机性路面不平整度影响下,通过对车路耦合非线性动力模型的计算结果数值以及动力模型所反映振动趋势的验证,得出该模型能较好地反映车路耦合作为一个大系统的振动情况,计算结果可信,具有较高的工程应用价值。(2)路面不平整度越差路面产生的振动位移也越大,算例显示同样条件下C级路面下的最大位移量是A级路面的1.31倍,但路面振动频率受不平整度的影响不明显。     

基于增广卡尔曼滤波并考虑车辆加速度的路面不平度识别

为实现车辆在实际加减速行驶工况下路面不平度的准确识别,提出了一种考虑车辆加速度、基于增广卡尔曼滤波算法的路面识别方法.以车辆纵向加速度作为已知输入,车身垂向振动和俯仰振动响应作为观测向量,设计增广卡尔曼滤波观测器估计路面不平度信息;求取固定位移窗长度内的国际平整度指数,实现了对路面的等级分类.仿真结果表明在典型非匀速工...     

基于复杂场地及行车条件的交通振动影响研究

采用四自由度车辆振动模型,全面而系统地预测多种条件下的交通振动影响程度,并从振源条件、波的传波途径、传播介质的材料特性选用参数进行计算场地的振动响应。同时,将车辆振动理论与考虑粘性边界条件的有限元法相结合,提出了一种考虑行车条件、路面平整度以及复杂场地条件下振动波传播路径影响的交通振动预测方法。工程实例的分析结果表明,随着车辆载重增大、行车速度提高以及路面平整度下降,车辆轮胎击地反力有一定程度的增大;隔振沟可以有效地控制交通振动引起的加速度和速度响应,但对减轻位移响应效果不明显。     

基于三维技术的道路综合检测车

研发了基于三维检测技术的道路综合检测车,该检测车可同时开展路面损坏、车辙、平整度、纹理、道路景观等检测任务。路面损坏模块能采集路面灰度图像和横断面三维高程数据并自动识别裂缝、车辙、坑槽等常见病害;独创性地研发了非惯性平整度检测模块,可不受车速变化、车辆振动等因素干扰,准确采集道路纵断面高程并计算国际平整度指数(IRI),当模块纵向安装时还能精确采集道路横断面纹理数据并导出平均断面深度(MPD)。此外,该模块还可检测混凝土路面的错台情况。三维立体相机和激光雷达(LIDAR)构成的道路景观图像模块可采集道路周边环境图像和三维激光点云数据,以实现道路资产的精细化管理。     

路面平整度摄像测量的应用

提出了应用摄像测量技术设计公路平整度的检测方案,并给出路面高程求解计算公式。此方案不仅克服了加速度传感器测量震动时的局限性和不足,还减少了传感器的使用,降低了成本,是一种适应国情、适合普及使用的路面平整度测量方案。     

车路耦合条件下沥青混凝土路面变形特性时域分析

考虑路面不平整度激励下车路耦合振动的研究主要是在频域范畴内利用线弹性模型进行。利用有限元方法建立了考虑路面不平整度因素的车路耦合非线性数值模型,分别研究了不同路面不平整度、不同车辆行驶速度、不同车辆载重和不同路基强度等影响因素下的道路结构振动响应情况。考虑道路结构本身的复杂性,每一结构层对振动的响应均会表现不同,为了突出和便于比较影响因素下的变化趋势,故取路表位移响应作为研究对象。研究发现:无论在何种路面条件下行驶,道路位移响应都可以明显地分为3个阶段,暂称为:车辆临近、车辆进行和车辆离去;路面平整度越差,路面结构位移也越大,C级路面下的最大位移量是A级路面的1.31倍;路面响应的最大位移峰值主要受车辆自重影响,而在车辆进行阶段出现的一些小的位移振动峰值主要受路面不平整而引起的随机振动影响,而且这些小的振动峰值随着路面不平整度的变差而增大,随着车辆行驶速度的增大,路面最大位移量变小,但是最大位移量的变化幅度很小,趋势不是很明显;车辆超载后,路面最大位移量增大明显,超载比例达到100%情况下,路面变形增大幅度在50%~109%之间;路基强度降低后,路面最大位移量明显增大,路基强度降低28%后,路面变形增大幅度在15%左右。     

基于行车振动的路面平整度智能检测方法研究

为探讨路面平整度(IRI)的智能检测方法,该文选取北京市密云、通州等地区22条普通公路,借助坐垫式振动加速度计,采集车辆行驶过程中的三轴向振动加速度数据。以Z轴单向加速度为主要对象进行数据处理,确定了|ax|75%、有效值φx为振动加速度特征值。在此基础上,利用GA-BP神经网络建立振动加速度特征值及速度V与IRI之间的相关关系。结果表明:该文方法对IRI值检测的平均相对误差为3.65%,与传统BP神经网络模型相比,精度提高了7.92%。利用该文提出的方法,可以比较准确地实现路面平整度的智能化检测,可为进一步开展路面智能化检测提供理论支持。     

车辆轮轴竖向振动时域特征试验研究

为了研究车辆动荷载时域特征,现场实测高、低等级两种道路的路面平整度指标,利用自主研发的车辆轮轴动荷载测量仪进行现场试验,测试重型货车和小型货车在不同速度下的轮轴竖向振动加速度,并对振动加速度标准差进行分析。结果表明,车辆轮轴振动加速度标准差随着速度的增加而增加,小型货车的振动加速度标准差小于大型货车;车辆装载质量对轮轴振动加速度的影响较大;平整度对车辆振动加速度有一定影响,车辆空载时影响较小,满载时影响较大。     

基于惯性基准的激光路面平整度检测系统研究

依据1/4车模型,分析了基于惯性基准的路面平整度检测方法,给出了采用激光测距仪和加速度传感器的输出信号获得待测路面纵断面相对高程的计算公式,实现了多路数据的同步采集与联合处理,介绍了对传感器输出信号的数据处理方法.通过与精密水准仪测量方法进行对比试验,结果表明基于惯性基准的检测方法在路面平整度检测中是可行的.     

道路平整度指数值时空动态变形模型与预报方法

针对各局部单元路面贫信息条件下的平整度腰，值变化的短数据序列，将单点的GM（1，1）预测模型扩展为系统空间的多点非线性动态变形预测模型，使得路面平整度变形分析预报从单点的粗旷型分析转向多点的空间整体变形分析成为可能。通过运用模糊聚类分析理论，采用路基地质等因素定性分析与路面平整度IRI值变化定量分析相结合的方法，科学合理地划分道路路面平整度变形体块。并以实例给出了建立某一级公路部分路面平整度变形体整体变形预报模型的过程。     

行驶质量评价指标的回顾和展望

道路作为满足公众行驶需要的一种特殊产品,其好坏的根本量度之一就是行驶质量评价指标。由于这个指标取决于道路的破损情况,因此将其与道路表面的粗糙度特征建立回归关系才方便应用。自从20世纪60年代以来,确定行驶质量指标的主要参数就不断演变。先是人工实测车辙,破损及修补面积,再是各种仪器实测的路面平整度,比如国际平整度指数,IRI。本文在大量的研究基础上,指出了现行主要参数的不足,并提出了一个确定行驶质量指标的新参数,既乘客所直接感受到的竖直方向上的加速度的变化率,JERK。     

车辆噪声与城市道路路面平整度关系的试验研究

主要研究了城市道路平整度可能对机动车辆噪声级产生的影响。采用IRI作为道路平整度的计量单位,并在上海的一些城市道路上组织了沥青路面和水泥路面两类试验。首先,在满足试验条件的道路上进行平整度的量测;其次,在试验道路的测点上采集车辆以特定速度驶过的最大噪声级。通过对试验数据的分析,发现车辆以相同速度行驶在平整度不同的城市道路上时,其噪声级是不同的,而且随着平整度指数的增加,机动车辆噪声级也呈上升趋势,因此城市道路平整度确实会对机动车辆噪声级产生影响。在20~50 km/h速度范围内,对于平整度相同的水泥路面和沥青路面,前者的车辆匀速行驶噪声要高于后者。     

德国不限速高速公路路面平整度评价方法综述

平整度是衡量路面质量、评价行车舒适度的重要指标。德国拥有12.993万km的高速公路，其中约2/3的路段没有速度限制，因此德国交通管理部门对路面的功能性和安全性提出了极高的要求。针对上述课题，首先介绍中国"超级公路"的建设背景和需求，强调德国路面的平整度指标对中国道路建设的重要借鉴意义；然后回顾国内外道路平整度的评价和预测等研究手段与方法，介绍德国基于功率谱密度曲线的平均不平整指数（AUN），分析将功率谱密度曲线转化为高度-波长曲线的优点，叙述考虑人车振动反应的有效平整度指数（LWI），简述加权纵断面评价方法（WLP）的思路和步骤；最后总结德国路面平整度评价体系的发展趋势和对于中国道路平整度研究的借鉴与应用前景。     

路面平整度及车辆振动模型的研究综述

为了在车-路或车-桥相互作用的耦合体系中更准确地模拟由路面不平整度引起的车辆动荷载,以及分析由动荷载引起的路面动响应,论述了路面平整度的各种定义,回顾了路面平整度的各项评价指标、评价方法及各种评价指标之间的关系。分类阐述了针对各种评价指标的现场检测方法及仪器,分析了路面平整度的各种数值模拟方法,并推荐了更符合实际情况的平整度数值模型,介绍了用于分析路面不平度引起的车辆动荷载的各种车辆振动模型。最后总结了研究路面平整度评价指标、不平度的数值模拟方法及车辆振动模型的发展趋势,提出了用于分析车辆与路面作用的耦合振动体系的各项参数的采用建议,为研究车辆随机动荷载作用下的路面或桥面动响应提供了理论依据。     

基于路面不平度自功率谱密度函数计算国际不平度指数的研究

提出了一种基于路面不平度自功率谱密度函数PSD计算国际不平度指数IRI(International Roughness Index)的方法。通过建立1/4车辆模型来分析路面不平度的输入和汽车振动的响应,由动态响应模型的理论分析得到路面不平度的自功率谱密度函数PSD(Power Spectral Density),再应用随机理论等方法,推得基于路面不平度自功率谱密度函数PSD的IRI值。用PSD计算IRI,能够使车辆和道路部门比较他们对路面不平度的各自评价标准,从而作为其设计、改进产品的依据,IRI的求得,为公路运输部门对道路的养护决策提供了依据。     

重型车辆与路面耦合作用的仿真分析研究

针对车-路系统以及车-路耦合作用的特点,运用ADAMS动力学仿真软件,建立了某重型车的多自由度仿真模型,并利用ADAMS对模型进行了仿真计算,分析了车辆以不同载重量、不同速度行驶于不同等级路面时,车辆对路面的动载荷作用。结果表明：车-路耦合产生的动载作用受路面工况的影响较大,随着路面等级的降低,车辆对路面的动载荷有着显著的增大;在车辆正常行驶速度范围内,车辆对路面的动载荷也随着车速的增加而增大;而在相同条件下。满载车辆较空载车辆对路面的动载荷要大很多,即满载对路面的破坏作用更为显著。     

计算机仿真研究平整度指标与路面状态的定量关系

参照平整度测量仪的结构及原理,用MATLAB科学计算语言对平整度的测量过程进行了模拟仿真,分析平整度指标与路面状态参数之间的定量关系,并阐述了此项研究对提出新的摊铺机自动找平系统的控制方式,提高路面平整度具有的实际意义与可行性.     

面向桥面铺装动力响应分析的多尺度桥梁模型

为了解决传统桥面铺装设计方法不能反映在行车荷载与桥梁振动特性耦合作用条件下的铺装动力响应问题,提出一种面向桥面铺装动力响应分析的多尺度桥梁模型的构建新方法。该方法首先综合考虑桥面铺装和桥梁结构特性对建模的要求,建立整桥有限元仿真模型,然后构建精细化桥面铺装体系局部梁段模型,最后通过动力子结构方法将整桥结构与桥面铺装局部结构衔接,并以某大跨径悬索桥为例进行实例分析。结果表明：由于考虑整桥动力特性和不平度的影响,将使计算结果（不平度等级为A）比静力计算结果大10%～15%,并且随着不平度的增加而非线性增加;采用该模型的构建方法可以避免现行桥面铺装设计中采用静载偏不安全的缺点。