基于车-路系统分析的路面动力学研究方法

从车-路系统力学作用的角度出发，进行合理简化分解，提出从“车辆对路面的力学作用”和“路面结构力学响应”两方面，利用“车辆竖向振动荷载模型”、“轮胎-路表接触应力模型”以及“路面结构力学响应模型”3个子系统模型来进行路面动力学研究的技术方法。     

用于不平路面车辆动力学仿真的轮胎模型综述

介绍了轮胎在不平路面的动力学特性。在回顾不平路面轮胎动力学模型发展的基础上，以近期的研究工作为重点，对用于不平路面车辆动力学仿真的轮胎模型进行了较为系统的介绍。概要地阐述了各种轮胎模型的建模理论、方法，并进行了分析和评述。最后，总结了不平路面轮胎力学建模的核心问题及发展方向，对不平路面车辆动力学仿真选择合适的轮胎模型给出了建议。     

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。     

车辆纵振路面谱研究

为了解决车辆路面纵剪力对路面损伤的评价、车辆纵振平顺性的描述等难题，提出了车辆纵振路面谱这一概念。路面不平造成了车辆垂向和纵向的振动，使它与垂向路面谱共同产生。定义了车辆纵振路面谱的数学表达方法，设计了用五轮仪测量纵振路面谱的试验，对青－黄调整公路某段进行了实测。经数据回归分析，该路段垂向路面谱对应的路面级别为C级偏优，纵振路面谱为B级偏优。     

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。     

国内路面动力学研究概述

使用动力学模型能更加准确地描述车辆与路面的相互作用，但由于路面动力特性的复杂性，国内在这一领域的研究才刚刚起步。本介绍了目前国内动力学研究的基本情况，并叙述了它在路面结构性能、功能性能、承载力等研究中所具有的重要意义。     

轮胎——路面接触压力问题研究

轮胎和路面接触压力问题主要涉及轮胎、路面以及它们之间相互作用的接触面等三方面问题。在查阅大量资料的基础上,综述了该领域目前国内外的研究现状、研究手段及方法,叙述了影响轮胎一路面接触面积大小的因素,同时提出作者对该问题的一些看法。     

超重车辆作用下柔性路面的破损分析

该文讨论了超载对柔性路面使用寿命的影响以及超载导致的路面破损发展模型和超重车辆的收费计算公式.为此,首先建立了柔性路面的理论模型,应用这一模型,进行了敏感性分析和货车荷载下影响路面破损的显著性参数探讨.得到了通过荷载值与容许荷载作用次数之间的关系,以此为基础,进一步建立模型,用以评估柔性路面的损坏率以及确定车辆罚款额.     

路面不平度的数学模型及计算机模拟研究

提出了一种一维路面不平度数学模型，即ＡＲＭＡ模型，统一地描述了复杂而且不规则的路面起伏形状，运用该模型进行了计算机数值模拟，对国标ＧＢ７０３１－８６《车辆振动输入路面平度表示方法》中规定的路面不平度模拟结果表明，该模型的模拟精度好，运算效率高，同时数字信号处理理论为该模型提供了严密的数学基础。     

多自由度双轴车辆模型在波形路面上的动力分析

为了分析车辆以不同速度和不同载质量行驶于不同波长、振幅和坡度的波形路面时,车辆对路面的动载荷作用,根据綦万高速公路路面平整度的实测结果,得到描述波形路面的参数即波长和振幅,编制路面文件,在ADAMS中模拟波形路面,并以现有某红岩重型卡车为研究对象,利用ADAMS多体动力学分析软件建模仿真,建立其车架、悬架和驾驶室等的多体动力学模型,对整车模型进行仿真计算,揭示了车辆动载与路面不平度之间的关系,提出了降低车轮动载荷的方法。     

路面波谱密度与运动车辆对路面的随机动压力分析

描述了反映路面平整度的路面功率谱密度（ＰＳＤ）并建立以空间频率，时间频率和圆频率表达的路面ＰＳＤ之间的关系式，然后把车辆简化成四分之一的车辆模型，利用线性时不变系统频率响应函数的概念最终得到了随机动压力ＰＳＤ，发现它与路面ＰＳＤ成正比，且与车辆的动态特性有关，最后又从幅域的角度分析了动压力的发生概率。     

越野汽车机动性评价中车速的确定

为评价越野车辆的机动性能,研究了在不同路面状况下车速的计算方法.通过分析不同典型路况下车辆行驶时的受力特征,建立了包括车辆结构和路面状况参数的车辆速度计算模型,进行了计算和相应的试验.结果表明,在各种路况下的计算值都与试验值保持良好的一致性,说明应用建立的模型能较准确地反映汽车的行驶速度,为评价车辆的机动性能提供依据.     

路面管理系统的车辆轴载调查分析

结合上海市公路路面－桥梁管理系统研究，对车辆轴载进行了调查方案设计，数据调查和数据分析。通过交通量观测资料推算路面标准轴载换算次数，得出了不同交通特征道路，不同路面结构类型的车辆轴载换算系数，同时提出了路面管理系统的车辆荷载分级标准。     

超载运输对路面结构破坏的影响

通过对公路运输车辆普通存在超载问题的研究，从标准轴载的当量作用次数和超轴载作用入手，得出超声是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。     

水泥混凝土路面力学性能计算机模拟

针对典型的水泥混凝土路面结构，建立了有限元计算模型，计算分析了不同车辆轴载作用对路面的力学性能影响。     

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.     

离散元法的沥青路面车-路动力学响应分析

为了分析车辆荷载作用下沥青路面结构的细观状态力学响应，建立了二自由度1/4车辆模型与多层路基路面耦合离散元模型，通过各结构层单轴压缩应力-应变试验与相同工况试验数据比较，经迭代运算得到路面离散元模型各结构层细观参数，应用试验得到的沥青路面细观参数建立多层路基路面模型，在离散元模型的上表面设定一定不平度，在一定速度作用下，1/4车辆模型在路基路面离散元模型上表面匀速移动，从而求解车辆动荷载作用下沥青路面各结构位移、应力等细观受力状态。进而改变1/4车辆模型的车体悬架刚度、悬架阻尼系数、轮胎刚度，轮胎阻尼系数，从而获得在改变车辆参数作用下沥青路面内部的应力变化规律。研究结果表明：基于离散元理论不但可以求得沥青路面在车-路相互作用下各层的应力与变形，而且还可以求得沥青路面各结构层颗粒流的变化趋势，在车辆移动荷载作用下，随着路基路面深度增加，各结构层颗粒流竖直方向动态位移与应力响应依次减少，其中上基层颗粒流动位移比上面层颗粒流动位移减少25%，下面层颗粒流竖向应力约为上面层颗粒流竖向应力的50%，水平方向上颗粒流既有压应力又有拉应力，变化比较复杂，上面层颗粒流水平方向主要承受压应力，其余结构层主要承受拉应力；增加轮胎与悬架刚度系数对模型颗粒流水平方向拉应力影响较大，增加轮胎与悬架阻尼系数对垂直方向颗粒流压应力与水平方向拉应力影响较小。     

车辆荷载测量系统的对比试验研究

运动中的车辆荷载测量系统（Ｗｅｉｇｈ－ｉｎ－Ｍｏｔｉｏｎ ＷＩＮ）是安装于路面之中或路面表面，用于测量行驶中车辆的轴载等数据的系统。本文给出几种不同ＷＩＭ系统的对比试验研究结果。对于选择可靠的ＷＩＭ系统具不重要的参考价值。     

超重车辆荷载作用下沥青混凝土路面剪应力分析

剪切型破坏是沥青混凝土路面的主要破坏类型之一,超重车辆的存在加剧了沥青混凝土路面的剪切破坏。针对超重车辆作用下的沥青混凝土路面剪应力开展研究,利用有限元方法,以半刚性基层沥青混凝土路面结构为背景,分析了不同轮胎接地压力下沥青混凝土路面内部剪应力的分布特征,对比分析了超重车辆对路面内部剪应力分布的影响。分析表明,在垂直车辆荷载和水平摩擦力综合作用下,最大剪应力极大值出现在路面表面,最大剪应力随轮胎接地压力的增大呈线性增长;对于超重车辆荷载作用的沥青混凝土路面,应当选择抗剪强度好的改性沥青混凝土、沥青玛蹄脂碎石等材料,同时应适当提高中面层材料抗剪强度。     

考虑路面平整度影响的车辆侧滑与侧翻临界风速

为了研究路面平整度对车辆侧滑和侧翻临界风速的影响,建立了二自由度车辆振动模型,依据路面平整度指标和路面功率谱密度之间的关系,利用傅里叶变换推导了基于公路工程技术标准的动荷载系数计算公式,在此基础上根据车辆运动模型推导了车辆侧滑和侧翻的临界风速计算公式,利用MATLAB编制了计算程序,以典型货车为例计算了考虑路面平整度影响和不考虑路面平整度影响的车辆侧滑、侧翻临界风速.研究结果表明:路面摩擦系数,车辆速度和路面平整度对车辆侧滑临界风速都有一定的影响;考虑路面平整度影响时,典型货车临界侧滑和侧翻风速都会相应降低,降低幅度为1 ～2 m/s.