由国际平整度指数模拟路面不平度方法研究

为了将实测得到的国际平整度指数IRI值引入到路面不平度模拟中,从而在车一路或车一桥相互作用的耦舍体系中更准确地模拟由路面不平度引起的车辆动荷栽,提出了一种通过实测IRI值得到该段路路面不平度的方法.由IRI的计算方法入手,通过建立1/4车模型来分析路面不平度的输入和车辆、地面的振动响应,并通过路面不平度标准差与IRI的关系等式作为中介,将IRI引入到路面不平度的模拟中,采用周期图表法,利用功率谱密度函数和傅立叶逆变换,进一步模拟出路面不平度.最后进行了实例模拟,通过程序分析,验证了该方法的有效性.     

路面国际不平度指数的两种描述及其应用

为理解和应用路面国际不平度指数,研究了路面国际不平度指数的时间域和时间频率域描述。基于路面国际不平度指数的标准车辆模型,建立了路面国际不平度指数的时间域描述和车辆模型的运动微分方程。在空间频率域,建立了路面不平度功率谱密度表示;在时间频率域,建立了路面激励功率谱密度表示。通过路面国际不平度指数标准车辆模型推导出悬架动挠度速度的频率响应表示,建立了路面国际不平度指数的时间频率域表示,分析证明了路面国际不平度指数和路面激励功率密度等效。利用美国LTPP项目实测路面不平度数据,求取了路面国际不平度指数时间域和时间频率域的结果,通过两者对比说明了国际不平度指数时间频率域描述的正确性和有效性,对实测路面不平度数据引入中值滤波可更好确定时间频率域路面国际不平度指数。     

基于ReliefF-RBF的路面不平度识别算法研究

路面不平度对道路车辆行驶安全性及车辆动力学响应具有重要影响。通过将路面不平度识别与先进悬架控制结合,有望能进一步提升乘员舒适性和车辆的操纵稳定性。现有基于数据驱动的路面分类方法难以高效处理时变参数与车速,现有基于模型的路面识别算法需要已知精确车辆模型,在实际应用中面临车辆物理参数难以获得的问题。提出一种融合模型和数据驱动的路面分类算法,采用基于模型的方法反算等效路面轮廓,结合数据预处理方法,对车辆响应和反算等效路面轮廓数据进行滤波;对等效路面轮廓和响应信息进行时域频域特征计算,采用ReliefF算法进行关键特征提取,构建基于径向基函数神经网络的路面分类器,进行路面分级识别;通过仿真试验和实车试验验证了不同车辆参数和车速下所提出的算法鲁棒性。     

车辆荷载下沥青路面动力响应随机特性及可靠性分析

为了研究车辆随机荷载作用下沥青路面的动力响应,建立了车辆随机振动模型和车辆随机激励下基层-面层双粘弹性沥青路面动力响应模型,并采用Fourier变换与小波变换相结合的新方法求得了路面随机响应解析解。根据实际车辆参数及道路参数,以路面不平度为初始激励,仿真得到了车辆随机荷载的功率谱密度函数和自相关函数,分析了沥青路面在车辆荷载下的随机动力响应特性,计算了沥青路面动力响应的主要数字特征函数,同时还对沥青路面随机动力响应进行了可靠性设计。结果表明:沥青路面动力响应的均值函数与路面等级无关,而自相关函数、功率谱密度函数及标准差均随着路面等级的下降而增加;采用提出的方法确定不同可靠度下不同等级沥青路面的动力响应值,可避免采用静载荷作为路面设计荷载的不合理性,为沥青路面的可靠性设计与分析提供参考。     

路面不平度对低路堤动应力的影响研究

基于正弦函数变化的路面不平度和两自由度的四分之一车辆模型,推导出车辆随机动荷载计算公式,研究路面不平度对车辆荷载作用下低路堤动力响应的影响规律。建立车-路耦合三维动力有限元模型,计算分析6种工况下不同路面不平度时车辆随机动荷载作用下低路堤的动应力,得出低路堤动应力均随路面不平度值的增加而增大,且与车辆附加动荷载系数m近似为线性关系;提出不同路面不平度时车辆随机动荷载作用下低路堤动应力计算模型,并对比有限元模型得到的低路堤动应力与应力计算模型得到的低路堤动应力。     

路面不平度的分形分级参数研究

根据路面不平度的现有分级标准,采用傅里叶逆变换的方法模拟8个等级路面不平度高程数据,计算路面不平度的分形参数,提出路面不平度的分形分级参数.计算分析结果表明,傅里叶逆变换方法模拟的各级路面分形维数均在1.60左右,差别很小,表现出明显的自相似性;路面不平度指数结合了路面不平度的传统的统计特征参数与分形维数,因而更适合路面不平度的分级;路面不平度指数随功率谱密度的增大而增大,且由高级到低级呈明显增大趋势,路面不平度等级越差,路面不平度指数越大.     

道路谱密度与国际平整度指数相互关系综述

介绍了描述路面不平度的功率谱密度法和国际不平度指数法,给出了标准分级路面功率谱表达式,建立了符合IRI要求的1/4车辆模型,总结、比较了两者之间的关系,说明了其使用范围。     

路面不平度重构的AR模型阶数确定方法研究

为了进一步提高对虚拟路面的重构精度,根据路面不平度是实平稳随机过程这一特点,按给定的标准路面不平度功率谱密度建立其相应的时间序列模型—AR模型。以此对路面不平度进行重构并对重构结果作相应的谱分析。通过对重构不平度的功率谱密度与标准功率谱密度之间的相对误差控制来确定AR模型的最优阶数,即当相对误差在某一阶数下取得最小值时,则此阶数就为模型的最优阶数。利用该方法对标准路面进行重构,结果表明,重构的功率谱和不平度均方根值的拟合精度相对传统的阶数确定方法都有较大的提高,从而证明此阶数确定方法的可行性和优越性。     

基于国际平整度指数IRI的路面不平度仿真研究

国际平整度指数IRI和路面功率谱密度PSD是评价路面平整度的两大指标,通过理论公式的推导,建立了两大指标的换算关系.在此基础上,给出了基于离散傅立叶逆变换的路面不平度仿真过程,推导得出了基于国际平整度指数IRI的路面不平度仿真过程,并对仿真精度进行了验证.仿真结果表明:利用该方法可以直接通过国际平整度指数豫,对路面不平度进行时域仿真,且仿真精度较高.最后,结合实测高速公路的国际平整度指数IRI对实际路面进行了不平度仿真,得到实际路面的不平度起伏情况.     

基于Fourier逆变换法的桥面不平度模拟及测试分析

桥面不平度是影响车桥耦合振动的主要因素之一。研究了基于Fourier逆变换法在路面功率谱已知的情况下,构造路面不平度随机序列的算法,通过与三角级数叠加法对比,结果表明,Fourier逆变换法模拟的路面不平度功率谱与预期谱能更好的吻合。同时,根据实测的上饶乔木湾乐安河大桥桥面不平度数据,计算该桥面不平度功率谱密度并与国家标准GB/T7031-86进行对比,结果显示该桥桥面处于B级到C级之间,这为精确计算车桥耦合振动提供了有利的理论依据。     

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。     

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。     

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。     

基于车载激光点云的道路平整度检测新方法研究

路面平整度是评定道路路面质量的主要技术指标之一,传统的平整度测量方法检测效率低、劳动强度大,难以满足道路快速巡检和公路养护的需求。移动测量系统能够快速动态获取高精度道路点云数据,能详细再现道路的细节特征。因此,本文通过分析车载点云的精度特点以及国际平整度IRI的计算方法,提出一种应用车载激光点云进行路面平整度检测的方法,首先对车载点云数据进行预处理,沿轮迹带方向提取路面点;然后采用等间距邻域均值采点的方式获取路面高程值;最后使用路面高程值进行IRI计算并与高精度水准数据计算的标定结果进行对比。实验结果表明,车载移动测量系统能够用于路面平整度的快速检测。为道路三维快速巡检和公路养护提供了技术支持。     

桥面平整度对大跨度钢管混凝土拱桥车辆振动的影响

由路面平整度能量谱密度函数得到桥面平整度不规则形状沿纵向分布函数,分析不同等级桥面平整度对大跨度钢管混凝土拱桥的车辆振动的影响。提出一种车—桥振动简化计算方法,该方法在建立桥的有限元模型时,将车辆的动力性能与桥面平整度对桥梁振动的影响加入到外载荷中,简化了振动分析过程,可用于确定不同等级桥面下的汽车荷载冲击系数取值,为大跨度钢管混凝土拱桥的设计和养护提供参考。     

道路不平程度的评价方法及相互关系研究

通过回归分析的方法对标准分级道路功率谱密度与相应国际平整度指数之间的关系进行了研究.根据标准道路谱再现出随机路面,以此作为输入去激励标准1/4车辆模型,从而获得与标准道路谱相应的国际平整度指数,然后利用回归分析获得了标准道路谱与国际平整度指数之间的关系.     

沥青路面预防性养护规划实例分析

针对高速公路路面养护缺乏定量分析的问题,选用路面破损指标、路面平整度指标、路面结构承载力和路面抗滑性能4个指标,建立了路面综合评价指标——路面养护质量指数评价综合模型,并结合河北省高速公路养护规划实例进行分析。结果表明：采用该综合模型对高速公路养护质量按季度进行检测和评定,可以及时掌握高速公路的养护质量和服务水平,制定科学的养护规划和年度计划,实现高速公路养护的科学化和规范化。