轴重和胎压对车轮动荷载的影响

为研究重型运输车辆对路面作用的动荷载,建立车辆动力学模型,模型中将簧上质量处理为空载簧上质量与装载质量,将轮胎刚度表示为轴重和胎压的函数。研究了轴重和胎压对车辆动荷载的影响。结果发现,车轮动荷载随着轴重和胎压的增加而增加;动载系数随着胎压的增加而增加,但随着轴重的增加而减小;胎压越高,车轮动载随轴重增加速度越快;仅仅采用轴重不足以评价重载高压车辆对路面的破坏作用,在治理超载的同时也应进一步治理超压：空载车辆对路面的冲击作用较大,不能忽视空载车辆对路面的破坏作用;实际高速运行车辆对路面施加较大的附加动荷载,现有《公路沥青路面设计规范》没有考虑附加动荷载是引起路面结构发生早期破坏的原因之一。     

重载条件下沥青路面按弯沉等效的轴载换算

重轴载高胎压是目前我国干线公路上重要的交通荷载条件。基于调查的重载交通轴载、胎压的组成特点,考虑干线公路路面典型结构及其材料的非线性性质,计算得到不同重轴载下、不同轮胎接地压强的理论弯沉。利用理论弯沉与轴载的关系,通过综合弯沉修正系数,按弯沉等效原则,得出在实际重轴载、高胎压条件下,考虑材料非线性的半刚性沥青路面的轴载换算指数公式,并通过实际工程测试得到了验证。进一步分析表明,在反应不同接地压强轮胎对路面损坏的不同和对轴载换算系数的影响方面,现容许弯沉公式存在不足,本文依据调查的重轴载作用特点和有关文献资料,提出了适于重载的容许弯沉公式修正式。     

重载沥青路面研究

为了分析车辆实际超载情况，结合交通调查，利用移动式轴重仪进行了现场轴重测试，得到了车辆轴载的实际分布及超载的准确数据，采用线性和非线性分析方法对重载下沥青路面弯沉，弯拉关系进行了分析，得出了此种情况下弯沉，弯拉等效的轴载换算方法；利用车辙仪进行了常规荷载与重载时车辙试验，得到了动稳定度与轴重之间关系，提出了重载沥青路面设计方法。     

长大纵坡路段轮胎接地压力分布的研究

轮胎形式与长大纵坡对于沥青路面的影响难以通过目前的均布荷载的分析得出,从而会低估荷载对路面造成的损伤.为此,利用有限元软件建立载重子午线轮胎与纵坡路段路面结构耦合的有限元模型,分析不同坡度条件下的轮胎接地压力分布,并模拟车辆爬坡过程,分析一定坡度条件下车辆受不同牵引力作用的轮胎接地压力分布.结果表明,通过建立轮胎-路面耦合的有限元模型,在路面模型建立过程中通过设置纵坡进行长大纵坡段轮胎接地压力分布的研究,在长大纵坡条件下的行车荷载对于路面的作用力在切向以及法向上都呈现出非均布特征,数值也都大大高于标准胎压.在坡度为6％,考虑牵引力系数为0.5时,坡面切向接地压力最大值达到法向接地压力最大值的95％,即达到1.23 MPa.     

胎压对半刚性沥青路面实测动应变的影响

依托现场试验路开展车辆加载试验,通过预先埋设面层底部应变传感器,研究在不同胎压的工况下半刚性基层沥青路面的实测动态应变响应规律。研究结果表明:当轴重一定时,车轮胎压增加,胎面接地面积减小,静载模式下的平均接地应力增大;当车辆超载运行时,车胎超压所产生的应变响应明显大于常压工况;在车轮动态荷载作用下,超压胎压对面层底部应变的影响作用明显大于静态荷载。     

轻型货车轮胎接地压力分布实测

利用自主开发的轮胎接地压力测试仪,进行了轻型货车不同花纹和不同使用年限轮胎,在不同轮胎胎压和不同负荷作用下,轮胎的接地压力分布规律测量。实测结果发现:轻型货车轮胎与路面的接触形状更接近于矩形;新胎比旧胎的接地压力要均匀些;轮胎胎压与平均接地压力、轮胎负荷与平均接地压力、轮胎负荷与有效接地面积基本上呈线性关系。     

山区高速公路坡面荷载的动态效应与实测研究

为了获取公路陡坡路段荷载对路面结构的动态效应,为理论计算分析和试验分析提供可靠的参数,利用自主开发的轮胎对地压力动态分布实时测量装置,进行了不同车型、不同载重、不同车速和不同纵坡条件下坡面轮胎接地压力的动态测量,得出了不同速度下坡面轮胎接地压力的分布及其变化规律。结果表明,高速运动状态下,重载货车轮胎接地形状近似于矩形,车速越高接地形状接近矩形的相似程度愈高;随着车速提高,接地压力的分布形式从凸起型分布逐渐向鞍型分布演变,接地压力峰值逐渐减小;运动状态下,车辆轮胎接地压力在行进方向上呈半正弦波分布,在横向上表现为非均匀分布。     

实测轻型货车轮载作用下沥青路面力学响应分析

作者利用自己实测的轮胎接地压力分布,用三维有限元方法分析了轻型货车不同轮胎,在不同胎压和不同负荷作用下,沥青路面结构层的力学响应。结果表明:实际的轮胎接地压力分布具有明显的非均匀性,且随轮胎的结构类型、花纹、胎压、负荷甚至使用年限的不同而有很大的差异。轻型货车对路面结构产生的应力响应不能忽视。     

轴重与胎压对半刚性基层沥青路面动力响应影响理论研究

采用多目标参数评价方法,分析了车辆轴重和胎压对路面结构动力响应的影响,建立移动荷载下粘弹性层状体系动力学模型。结果发现,路面结构动力响应随着轴重和胎压的增加而增加,轴重和胎压对路面结构的动力响应具有耦合性。0.7 MPa胎压下,轴重达到250 kN时,面层底部弯拉应变和土基顶部竖向压应变均小于永久性路面结构设计指标,可作为校核指标;面层底部水平剪应变远大于层底弯拉应变,可作为半刚性基层沥青路面动态设计的主要设计指标。因此,提高面层与基层之间的粘结强度是提高半刚性基层沥青路面结构使用寿命的关键。     

基于图像识别轮胎变形的非接触式车辆称重方法

为了解决接触式车辆称重方法存在的安装和维修成本高、使用年限短、识别精度低等问题,创新性地提出一种基于计算机视觉获取轮胎变形的非接触式车重识别方法。首先,利用视频图像采集装置拍摄车辆轮胎图像信息,通过图像处理技术提取轮胎轮廓,并根据轮廓变形计算轮胎的垂向挠度。其次,通过胎压监测系统(TPMS)获取轮胎的真实胎压值,对于没有安装TPMS的车辆,则可以通过图像字符识别技术读取轮胎侧壁的胎压标识信息,再利用统计回归方式确定实际胎压值。在此基础上,将轮胎垂向挠度和胎压值代入推导的称重公式计算轮胎承受的重量,再将所有轮胎承受重量求和得到车辆总重量。最后,以现场的乘用车和重载货车为例,验证在不同胎压和重量变化下非接触式车辆称重方法的准确性,并对比分析3个称重公式的准确性。研究结果表明:车重识别准确率随着胎压增大而降低,随着车重增大而上升;轮胎刚度拟合公式的载重识别准确率达到95%以上,高于理论推导公式和半经验拟合公式。提出的非接触式车辆称重方法具有测量范围广、无需任何额外传感设备、不用封闭交通和易于信息集成等优势,有效地突破了现有接触式车重识别技术的瓶颈,具有很好的工程应用前景。     

基于线性分割的车辆对地平均压强实时监测系统

为得到准确的动态车辆轮胎实施对地压强,提出了一种基于线性分割的车辆对地平均压强实时监测系统。首先从构建系统框架入手,根据帕斯卡原理,确定了系统由动态称重模块以及对地接触面积测量模块构成。接着从动态称重模型重构出发,采用改进的部分承载方式动态称重模型作为线性分割的基础,并确定了压电石英传感器作为称重载体。然后利用线性分割法将传感器响应划分为多个极值,每个极值与瞬时车辆对地压力相对应,以得到每个时点精确的动态称重数值,同时将每个响应时点做线性积分、求和,得到与每个分割相对应的车轮触地长度。根据扫描阵列原理,利用压电石英传感器稀疏阵列结合压力开关构建的轮胎测宽阵列,得到相应的轮胎触地宽度,最终根据帕斯卡方程,将3种参量经过线性叠加得到动态车辆实时对地平均压强。在哈同高速哈尔滨东收费站布设样机对系统进行了测试,通过对测试结果定性与定量的分析表明:该系统能够准确测量出动态车辆实时对地平均压强,在95%的置信区间内与静态测量值偏差不超过5%,同时系统具有较强的鲁棒性能够适应各种环境并能够检测出违规操作。     

汽车轮胎与路面接触应力分布特点及力学模型

为分析重载交通对沥青路面使用性能的影响,研究了汽车轮胎与路面接触应力的分布特点.轮胎与路表的接触影响因素可分为两类:轮胎相关因素与路面相关因素,文章从力学的角度出发,综合考虑汽车轮胎结构类型、轮胎花纹、轮胎气压、轮胎竖向荷载、行驶速度、轮胎工作状态和路面表面几何特征与干湿状况等影响因素,分析了汽车轮胎在路面上的轮迹接触面形状、接触应力方向组合、接触应力分布特点,通过数学推导,简化荷载模型,在车辆匀速行进情况下,假设轮胎-路表接触面为矩形,考虑轮胎-路表接触力修正系数,建立了轮胎-路表三向接触应力模型,该模型有利于分析竖向接触应力、水平纵向和横向接触应力分布特征及影响因素.     

公路运输超载现象及其解决对策分析

通过交通量及交通组成调查,利用HPS便携式轮重仪进行现场轴重测试,得到车辆的轴载谱及超载的可靠数据.从重载交通的标准轴载换算和累计当量作用次数入手,得出超载是水泥混凝土路面结构早期破坏的重要原因之一.提出路面结构设计应充分考虑超载运输影响及针对重载交通的公路技术、汽车技术及管理对策.     

海拉轮胎压力检测系统———TC-400

轮胎对于车辆行驶的安全性和舒适性来讲是一个非常重要的因素。调查显示：74％的驾车者在危险的轮胎压力下驾车！仅15％的驾车者知晓爱车轮胎的正确胎压；25％的行驶汽车的所有四个轮胎胎压均正常；而超过三分之一的车辆存在至少一个轮胎胎压低于标准值25％的情况（引自：NASS—CDS）。[第一段]     

说说轮迹

轮迹是车辆轮胎相对于地面作滚动、滑移等运动包括停留时.遗留在地面上的印迹。轮迹是在交通事故现场上遗留率最高的一类痕迹。轮胎表面上的各种各样的花纹.不仅能增加轮胎在地面的附着力,而且还能及时地排除路面的积水,确保汽车道路     

公路运输超载现象及其解决对策分析

通过交通量及交通组成调查，利用HPS便携式轮重仪进行现场轴重测试，得到车辆的轴载谱及超载的可靠数据。从重载交通的标准轴载换算和累计当量作用次数人手，得出超载是水泥混凝土路面结构早期破坏的重要原因之一。提出路面结构设计应充分考虑超载运输影响及针对重载交通的公路技术、汽车技术及管理对策。     

城市道路交叉口沥青路面受力分析

城市交叉口路面由于车辆制动启动频繁,交通渠化严重,导致车辙病害严重。针对此现象,进行了交叉口沥青路面的有限元受力分析。在有限元假定的基础上,确定了3种荷载工况下的轮胎作用面积和接地压力分布,从车辆荷载、环境温度、车辆速度、路面层厚度、面层基层模量组合等方面对路面受力情况进行敏感度分析。结果表明城市交叉口路面的剪应力是导致车辙病害严重的主要原因,车辆重载及高温低速的行驶状况更加重了病害,交叉口路面结构材料的设计应着力于提高顶层材料的车辙抵抗力。     

工程车辆翻新轮胎承载变形特性

为了进一步明确工程车辆翻新轮胎的力学性能,提高其使用寿命,通过构建工程车辆翻新轮胎计算机几何模型、有限元分析模型、承载变形特性试验系统,对工程车辆翻新轮胎承载变形特性进行有限元分析及试验研究,并与同型号新轮胎进行对比分析,获得静态接地工况下工程车辆翻新轮胎的载荷-变形、载荷-刚度、载荷-压缩率等特性规律,构建26.5R25工程车辆翻新轮胎径向承载变形数学模型。研究结果表明：工程车辆翻新轮胎的径向变形、侧向变形变化规律与新轮胎接近,径向与侧向变形均比同型号新轮胎稍小;当胎压一定时,随着载荷的增加,工程车辆翻新轮胎径向变形呈线性增大,当胎压较低时侧向变形呈线性增大,当胎压较高时侧向变形呈非线性增大;工程车辆翻新轮胎的径向刚度及压缩率受径向载荷和胎压的影响较大,载荷一定时,径向刚度随胎压的增大而增大;胎压一定时,工程车辆翻新轮胎的压缩率随径向载荷的增大而增大,且稍小于同品牌、同型号新轮胎的压缩率;旧胎体的不同老化程度对工程车辆轮胎翻新后的承载-变形特性会产生较大的影响;在低载工况下,工程车辆翻新轮胎和新轮胎径向刚度差异不大,在接近标准载荷及高载工况下,工程车辆翻新轮胎径向刚度较新轮胎大,且随着载荷的增大,工程车辆翻新轮胎和新轮胎径向变形差异不断加大。     

温度-移动荷载耦合作用下沥青路面结构力学响应研究

建立沥青路面结构有限元模型,计算沥青路面结构在一天内温度连续变化条件下温度场分布,在此基础上进行温度与移动荷载耦合,分析沥青路面结构在温度-移动荷载耦合作用下的力学响应。结果表明,沥青面层温度场在一天内的变化呈现先减小、后迅速增大、再减小并趋于缓和的趋势,基层以下路面结构层温度几乎不发生变化;在温度-移动荷载耦合作用下,路表最大竖向位移比不考虑温度作用时最大竖向位移增大8.60%,沥青层层底拉应变比不考虑温度作用时层底拉应变增大176.26%;车辆速度和轴重影响沥青路面的力学响应,随着荷载移动速度的增大,路表竖向位移减小、竖向压应力增大,随着轮胎接地压强的增加,路表横向压应力、竖向压应力和纵向压应力都增大。     

胎压不足损失惊人

根据英国的一个调查机构研究结果:由于车主对轮胎压力普遍重视不足,仅英国每年就浪费了10亿英镑,还直接增加了车祸发生的风险。这家名为AvonTyres的调查机构的研究显示,英国道路上行驶的车辆90%都未能保持正确的轮胎压力,从而增加了油耗、加快了轮胎的老化速度。最为令人担忧的是,这还为车祸埋下了伏笔,高速公路上因为爆胎而引起的车祸屡见不鲜。AvonTyres估计,英国大约90%的车辆都至少有一个轮胎压力不足,低于最佳胎压10%左右。这就使轮胎的正常使用寿命减少了15%,这同时也就意味着车主每年为此就要额外花费2.3亿英镑来购买新轮胎。和这…