基于改进三次Hermite插值的车辆时空轨迹重构研究

车辆时空轨迹是车辆的位置和时间的记录序列,对分析车辆异常状态,交通事故重现等具有重要的意义.路侧单元和车载设备因环境、传感器性能等因素的影响,造成车辆轨迹不完整和异常偏离,因此轨迹重构具有一定的理论价值和实际意义.轨迹重构主要方法是轨迹插值,插值的精度直接影响轨迹的准确率.对三次Hermite插值进行改进,使用三次多项式求导计算斜率代替使用斜率推算方法.实验表明,改进的轨迹重构算法不仅继承了三次Hermite插值的优点,且插值精度比分段直线插值、三次样条插值和三次Hermite插值更高.     

基于有限单元法的虚拟路面建立方法

针对不同等级和具有复杂几何轮廓的虚拟路面重构需求,以路面不平度理论和有限元思想为基础,利用三维建模软件构建了路面曲面模型,通过有限元软件对路面模型离散化并提取路面的单元号和节点信息,用VB编写程序获得了A-H级路面的不平度序列,以ADAMS软件中的路面模型文件为基础,构建了A-H级路面,最后在ADAMS/CAR中进行了整车仿真分析。结果表明,这种基于有限元思想的虚拟路面重构方法,能快速准确地重构多级复杂路面。     

谐波叠加法在道路谱重构中的改进与应用研究

三维路面的数值模拟是车辆虚拟道路试验中的重要研究课题，而道路谱的重构与分析是其中的核心内容。谐波叠加法作为常用的道路谱重构方法，具有良好的适用性及精度。但在解决非规则分布的复杂道路问题时存在着重构精度不足以及计算效率不够等问题。为此，在原有的谐波叠加法基础上，提出基于改进谐波叠加法的道路谱重构方法。通过三次样条插值技术对谐波叠加法进行改进，以正定平方分解 （Cholesky） 次数来减少计算内存，从而提高道路谱重构精度。研究发现，相较于传统的谐波叠加重构方法，基于改进谐波叠加法的道路谱重构算法运行模拟时间大大减少，但是精度明显提升。与直接测量法、载荷谱迭代法、谐波叠加法以及滤波白噪声法等相比，基于改进谐波叠加法的道路谱重构精度在90%以上，具有显著优势。基于改进谐波叠加法的道路谱重构模拟仿真，重构的路面功率谱与标准路面谱能很好地契合，得到更加满意的仿真效果，在车辆虚拟道路试验中具有一定的实践应用价值。     

基于激光轮廓仪的沥青路面轮廓特征的三维重构技术

根据自主研发的激光轮廓仪采用小间距、多条线的测量理念采集测量点的空间坐标,并借助MATLAB软件平台对测量数据进行处理实现沥青路面的三维重构。将室内模拟的不同轮廓特征的沥青路面的重构图和实验路段不同离析程度的沥青路面的重构图与对应重构区域的平均构造深度指标进行对比分析,对比实验结果表明:该沥青路面轮廓特征三维重构图直观性强,与平均构造深度表征的路面情况相吻合;同时工程实验路段的三维轮廓图能直观呈现出不同区域的离析情况,可为沥青路面施工质量控制提供参考。     

凸凹不平道路几何参数识别和模型重构方法研究

自动驾驶汽车的凸凹不平道路和异常路面行驶，不仅要考虑道路曲率等因素，还需要对路面凸起、凹坑等特征和病害进行识别建模，提高车辆通过性、安全性和舒适性。为此，本文提出了一种基于激光雷达的凸凹不平道路几何参数识别和模型重构方法。首先，将局部加权散点平滑方法（Lowess）首次应用于激光雷达点云处理，提高了激光雷达点云数据的平滑性；其次，提出了基于斜率阈值分割的路面几何参数识别方法，通过设置斜率阈值对道路凸起与凹坑进行识别提取；再次，通过识别特征点云边界构建了带约束的分段多项式函数路面连续典型特征拟合数学模型。最后，通过建立的室内路面典型特征沙盘模型及路面实测数据，应用本文提出的方法，对凸凹不平道路的凹坑和凸起等特征进行了识别和模型重构。结果表明，分段多项式拟合方法在拟合次数5～6次时达到拟合效果极限位置，此时各个场景中92%的数据点拟合均方根误差在0～0.015 m范围内，本文提出的方法能准确完成凸凹不平道路几何参数识别，实现路面典型特征三维数学模型重构。     

三维路面模型的构建及其在Adams中的验证

根据多功能激光路面检测仪测得的路面信息,提出了利用Delaunay三角剖分与加权函数插值相结合生成三维路面模型的算法,在此算法的基础上根据Adams中的路面格式生成其相应的路面文件,可以直接被Adams调用。同时通过功率谱对比与Adams中仿真分析对生成的路面模型进行了验证。结果表明,此算法可以生成纹理更加清晰、精度较高的路面模型;不同车速下的仿真结果与实测路面结果有较好的一致性,误差相对较小。因此,生成的路面模型能够真实地反映实际路面不平度的特征。     

基于ADAMS的非平直路面模型的重构与验证

提出了一种基于虚拟样机软件ADAMS的三维虚拟道路模型的重构方法,应用MATLAB语言编制了道路模型生成程序。根据采集的实际道路不平度的高程数据,考虑道路的弯曲、坡度和横断面倾角等特性,并结合ADAMS软件中路面文件的特点,建立了非平直道路的三维等效容积路面模型,真实再现了三维虚拟道路。虚拟道路断面数据的统计特性与实际道路谱的对比分析,验证了道路模型的正确性和虚拟道路模型重构方法的可行性。     

基于离散元方法的沥青混合料三轴剪切试验模拟研究

为了从沥青混合不连续特征的角度更好地评价和预估其抗车辙能力,采用离散元方法建立沥青混合料细观结构模型,并进行沥青混合料三维离散元虚拟三轴剪切试验。将模拟结果与宏观试验结果进行比较,分析模型参数与试验参数之间的关系。最后将二维虚拟试验结果和三维虚拟试验结果进行对比。结果表明:三维离散元模拟结果与试验室试验结果具有较好的相关性,且规律一致,验证了模型的正确性,可基于此模型建立评价和预估沥青混合料抗车辙能力的虚拟试验方法;三维离散元模型由于更多地考虑了材料的嵌挤作用,比二维离散元模型精度更高。     

Modeling Research on Road Used for Virtual Experiment of Tracked Vehicle

利用Matlab编程建立了用于履带车辆虚拟试验的三维随机路面模型,并对单道路面不平度进行了功率谱估计和不同单道相关性验证.创建了适用于Adams软件履带车辆模块(ATV)路面模型的三维路面节点生成通用算法.分别分析了三维随机路面和有确定外形路面网格数量对路面模型精度的影响.在随机路面上进行车辆直驶虚拟试验,结果表明,三维随机路面的虚拟试验结果与二维随机路面的有较大不同；三维随机路面可以模拟车辆垂向和侧向两个方向载荷的作用,优于二维随机路面.     

沥青路面表面纹理重构与构造深度预测模型

为了实现通过调整混合料的级配设计来获得期望的路面平均构造深度的目标，采用高精度三维激光扫描技术，采集了AC、SMA、OGFC三种典型级配的沥青混合料试件表面纹理特征信息。通过邻域插值法对采样数据的异常值和离群值进行替换，并通过均值滤波对采样数据进行降噪处理后，三维重构了试样表面；在采用傅里叶变换得到重构表面频域信息的基础上，根据宏观纹理的波长对应的频率设计带通滤波器，从重构表面中分离并提取出了路面宏观纹理。应用蒙特卡罗算法计算了路面的平均构造深度，通过采用筛上质量比-粒径积同时考虑了混合料的粒径和筛孔通过率对平均构造深度的影响。采用多元线性回归、随机森林和人工神经网络的方法，建立筛上质量比-粒径积与平均构造深度的预测模型，研究了混合料级配对沥青路面平均构造深度的影响。研究结果表明：均值滤波在去除噪声信号的同时也比较完整地保留了高程轮廓特征，三维重构的试样表面特征与原始表面特征一致；平均构造深度会受到级配曲线中除最大公称粒径外的其他粒径及筛孔通过率的影响；通过多元线性回归、随机森林和人工神经网络3种模型建立了以各筛孔尺寸的筛上质量比-粒径积为自变量，平均构造深度为因变量的回归模型，得到的...     

衬套模型对商用车驾驶室载荷分解精度的影响研究

针对商用车驾驶室疲劳载荷分解过程中衬套建模精度不足的问题,研究了基于神经网络和样条插值的衬套建模方法,并与衬套刚度试验结果进行对比,结果表明,基于神经网络的衬套模型在随机波形试验数据测试集上的精度提升较样条插值模型更明显。基于以上两种衬套模型分别建立驾驶室多体动力学模型,采用虚拟迭代法提取驾驶室疲劳载荷,在短波路工况上进行验证,发现基于神经网络的衬套建模方法的载荷分解精度较基于样条插值的建模方法提高了8.41%,且两种衬套建模方法都满足工程需要。     

双车道公路弯坡组合路段行车轨迹特性研究

为研究双车道公路弯坡组合路段行车轨迹特性,以大型车和小型车作为研究对象,选取某山区公路的基本型曲线和S型曲线路段进行了现场试验。采用特征断面法及摄像法,获取了1 700组"前轮-后轮"数据,以轨迹交叉面积和轨迹横向偏移量表征行车轨迹特性,并运用刚体运动理论和博弈论对数据进行分析。分析结果表明:行车轨迹在基本型曲线的ZH~HY断面、HZ断面及S型曲线的HZ_1/ZH_2断面、HZ_2断面高频相交;当曲线半径大于临界值时,基本型曲线和S型曲线在QZ断面弯道外侧的轨迹偏移量最大,内侧的轨迹横向偏移量最小;S型曲线中第二曲线的轨迹偏移量受前后曲线半径组合影响较大,在设计时应尽量使两个方向有一致的行驶轨迹。     

基于改进的反距离权重插值的车辆轨迹重构方法

为解决车辆行驶过程中,时常出现的信息丢失、数据接收障碍等问题,提出了反距离权重插值方法。反距离权重插值算法因其简单,普适性强被广泛用于车辆轨迹重构,但车辆轨迹数据的分布多呈现离散、不均匀状态,当分布点采集不均匀时反距离权重插值方法会严重影响插值精度。针对这一问题,结合自然邻近关系的良好自适应分布特性,提出一种改进的反距离权重插值方法。首先,将车辆轨迹数据与道路路网数据进行匹配后,采用3σ准则法对车辆轨迹数据进行粗差剔除预处理。其次,对轨迹数据构建初始路网,并通过逐点插值法对初始路网进行插值,局部调整得到新的车辆轨迹,以待插点的一阶邻近点作为反距离权重插值参考点,通过建立自适应规则,调整各子区域内的变化参数,使其均匀地分布在待插值点周围,再进行反距离权重插值计算。最后,采用山东省淄博市的出租车轨迹数据对提出改进的反距离权重插值方法进行验证,收到了良好的效果。并在插值精度方面与当下应用较广的插值算法进行对比试验,试验表明,改进的反距离权重插值算法在原有性能的基础上具有更高的插值精度,可以应用于车辆轨迹数据丢失后的修补工作。     

连续配筋混凝土路面表面裂缝影响因素的分析

为了研究带有横向裂缝的连续配筋混凝土路面在外荷载作用下,水平荷载、钢筋位置以及配筋率对路面裂缝开展的影响规律,该文运用有限元软件ANSYS建立连续配筋混凝土路面的三维模型,并应用断裂力学理论及奇异等参元法,对其路面的横向裂缝进行了数值分析,研究了裂缝尖端到钢筋层的距离、配筋位置、路面的水平荷载以及配筋率等参数对连续配筋混凝土路面面层裂缝尖端的应力强度因子影响规律,从理论上探讨了连续配筋水泥混凝土路面的工作机理。结果表明:水平荷载对连续配筋混凝土路面面层裂缝扩展有很大的影响,钢筋对不同位置的裂缝的抑制效果不同,适当增加配筋率能抑制连续配筋混凝土路面面层裂缝的开展。     

半刚性基层沥青路面横向裂缝的演变规律

为了研究沥青路面横向裂缝的演变规律,依托江苏省高速公路历年的检测数据,选取部分路段进行精细化跟踪观测,考虑了环境和材料等因素的影响,分析了横向裂缝密度随路龄的演变规律,建立了演变模型,进行了预测分析。结果表明,横向裂缝受低温的影响较大;与AK-13或PAC-13相比,上面层材料采用SMA-13时裂缝密度较小;横向裂缝的宏观演变规律呈现出初步发展、稳步发展、快速发展的三阶段特征,可以使用结构行为方程表征;当路面养护及时时,裂缝发展较慢,方程参数β值较小。     

半刚性基层沥青路面横向裂缝的演变规律

为了研究沥青路面横向裂缝的演变规律,依托江苏省高速公路历年的检测数据,选取部分路段进行精细化跟踪观测,考虑了环境和材料等因素的影响,分析了横向裂缝密度随路龄的演变规律,建立了演变模型,进行了预测分析。结果表明,横向裂缝受低温的影响较大;与AK-13或PAC-13相比,上面层材料采用SMA-13时裂缝密度较小;横向裂缝的宏观演变规律呈现出初步发展、稳步发展、快速发展的三阶段特征,可以使用结构行为方程表征;当路面养护及时时,裂缝发展较慢,方程参数β值较小。     

基于路面抗滑性能的隧道行车安全分析

采用路面抗滑性能测试车SCRIM 3000对广东某高速公路7座隧道段路面横向力系数进行测试,得到隧道段路面横向力系数分布规律,即隧道外的路面抗滑性能普遍优于隧道内路面;同时结合其近几年隧道交通事故的统计分析研究了隧道段路面抗滑性能与交通事故的相关关系,得到隧道段路面抗滑能力不足和其出入口内外路面抗滑性能差异过大是影响隧道行车安全的重要因素。     

郑州东四环道路管线顶进施工路面升降分析

为研究城市道路地下顶管施工过程中路面升降状况,通过建立管线与周围土体的有限元模型,对土体的变形和路面升降规律进行分析.结果表明,路面沿道路横向的最大沉降值出现在管道轴线正上方,且向两侧逐渐减小,这与理论计算公式所反映的情况是一致的.路面整体升降随着顶进长度增加而变化的规律可大致分为逐渐隆起、骤然沉降和沉降趋于稳定3个阶...     

基于三维数字模型的路面表面空间几何特征参数的初步研究

在路面表面三维可视化实现的基础上对其几何特征参数做了初步研究。通过研究轮胎与地面相互作用的关系,在借鉴微观表面特性研究的基础上,对路面表面特性在三维空间层面上做了探索性的研究。提出了表征路面表面空间几何特征的整体特征参数和局部特征参数。     

沥青路面典型点位应力应变分布特征研究

采用BISAR3.0力学计算软件和《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)推荐的双圆荷载加载模式,选取八个典型点位,提取其应力应变数值。应力应变沿路面深度分布规律表明:最大应力应变出现在A点或D点,面层内最大剪应力、剪应变出现在A点或C点;横向应力应变较纵向、竖向变化复杂;剪应力、剪应变变化规律一致,分析等效,采用其一便可代表路面的剪切状态;沿路面深度横、纵向应力仅数值变化而方向不变,横、纵向应变不仅数值变化且方向变化。