三轴车辆多轮转向控制策略分析

为了提高多轴车辆低速机动性和高速稳定性,以三轴商用车为研究对象,建立了三轴车辆转向的二自由度(2-DOF)动力学模型,基于Simulink设计了前/中轴机械转向+后轴比例控制转向、前轴机械转向+中/后轴比例控制转向2种控制策略,并分析了在前轮角阶跃输入下质心侧偏角、横摆角速度及侧向加速度随时间变化规律。     

重载沥青路面基于实测荷载图式的轴载换算研究

为更准确地进行重载沥青路面轴载换算,调查了货车的轴重及胎压分布,发现了两者之间存在的对应关系．改变轴重和胎压测试了轮迹,轮胎接地压强和接地半径均随轴载的增加而增加,荷载中心距保持不变．测试了移动车辆的轮胎接地压强分布,发现在全轮迹范围内基本属于均匀分布．根据重载车辆轮迹及轮胎接地压强分布,得到了重载道路荷载作用图式．采用该图式,并充分考虑路面结构的非线性,推导出基于弯沉等效、弯拉等效和土基顶面压应变等效的轴载换算公式．     

特殊情况下高速公路桥梁车辆荷载探讨

针对近年来各省连续发生多起桥梁垮塌事件,重载车辆频繁驶过桥梁的过程容易使桥梁产生各种疲劳问题。结合河北省高速公路在役重点桥梁进行重载车辆荷载谱监测,通过交通量调查,统计分析出现频率较高的车辆模型、车流量的分布、车辆的自身性质(轴距、轴重)等。依据疲劳等效损伤原理,推导出基于实测的5种日常营运重载车辆荷载模型,建立疲劳荷载谱。通过与公路-Ⅰ级汽车荷载作用效应进行对比,得出当跨径小于等于25 m时,应将其汽车荷载提高至1.3倍左右;当跨径大于25 m时,应将其汽车荷载提高至1.2倍左右。     

车速变化对车辆操纵稳定性的影响(英文)

为了降低车速变化对车辆操纵稳定性的影响,建立了考虑车速变化的动态车辆转向运动模型,分析了描述模型的微分方程组所有系数都是随车速变化而时变的特性,通过变参数动态仿真,定量研究了车速变化对车辆操纵稳定性的影响.研究结果表明:减速时正的纵向车辆惯性力使后轴负荷向前轴转移,导致前轴侧偏刚度变大,后轴侧偏刚度变小,进而使车辆的横摆角速度增益增大,即车辆操纵稳定性变差;初始车速越高,减速度越大,车辆横摆角速度增益增大越快;加速时负的纵向车辆惯性力使前轴负荷向后轴转移,导致前轴侧偏刚度变小,后轴侧偏刚度变大,进而使车辆的横摆角速度增益减小.可见,减小车辆减速度、降低车身质心高度及增大轴距是弱化减速导致车辆操纵稳定性急剧变差的有效方法.     

高速公路应对重载条件的路面结构

随着我国公路交通事业的不断发展,大型货车在运输车辆中所占的比例在不断的增加,超载现象近年来尤为突出.当前一个新兴的名词颇受关注,即"重载交通".即指在路面车辆的累计载荷量远远超过了一般的公路水平要求.在一些发达国家,主要是指交通货运方式向着大型化和多轴化的方向发展,最为广泛的是集装箱式运输,在我国主要是指车辆轴重的超载超限现象,由于载荷量远远超出了路面的标准承载值,这种交通给路面结构带来非常大的瞬时破坏.无论是经济发展的需要还是路面结构保护的应对,都需要对这一现象进行科学的探讨和分析.通过对重载道路轴重的分析,具体研究了重载对不同路面结构的影响,并提出了一定的应对高速公路重载的策略.     

高速公路鲜活农产品运输车辆快速检测方法

为提高鲜活农产品运输车辆的通行效率，减少收费站稽查人员劳动量，提出了一种基于激光测距系统的货运车辆快速检测方法；分析了鲜活农产品承运车型的特点，通过车辆流向归纳，确定了常见的鲜活农产品承运车型；引入车辆外廓尺寸激光测距系统，建立了货物密度数据库作为判定基础；通过分析免征通行费的合理装载要求，结合货物密度的概率分布，以8×4载货车为分析对象，分析了货物密度上限与下限阈值的取值范围，提出了违规装载的货物密度判定模型；根据货车轴组间距的规律，运用力矩平衡原理确定靠近货厢最前端轴组的理论质量，提出了轴组判定模型；利用收费站实测数据，验证了货物密度判定模型和轴组判定模型的可行性，分析了计算误差，并对比了该检测方法的稽查优势。研究结果表明:鲜活农产品的主要承运货车车型有5种；货物密度判定模型测算的体积偏差率、密度偏差率分别为±3.75%、±4.94%，明显小于判定逻辑中合理区间、警告区间公差的50%；轴组判定模型对激光测距系统的依赖性较大；依托2种模型构建的快速检测方法是人工稽查效率的5.97倍，能够有效提高车道通行效率；被调查车道内的开厢查验率为16.62%，能够减少货车开厢查验频次，节省稽查人员劳动量和岗位配置；虽然增加的选择和输入参数过程平均耗时0.41 min，但仅为人工稽查耗时的15.70%。      

中国高速公路运输态势

挖掘了中国高速公路13年的客货车运输量、车辆结构、运行速度、运输密度、货车空驶和货车超载等历史数据, 分析了高速公路上客货车运输态势。分析结果表明: 2018年高速公路行驶量为7.32×1011 veh·km, 其中货车行驶量为2.21×1011 veh·km, 客车行驶量为5.11×1011 veh·km, 高速公路行驶量与车道里程相关系数高达0.99; 2018年高速公路旅客周转量达到1.77×1012人次·km, 相当于2006年高速公路旅客周转量的3倍, 相当于同年铁路旅客周转量的1.25倍; 随着私家车保有量的增加, 7座以下客车出行总量和比例均持续大幅增长, 已从2006年占高速公路总旅客周转量的29.75%, 增长至2018年的71.74%;2018年中国高速公路货物周转量为2.99×1012 t·km, 较2017年同比增长约4.25%;2018年高速公路货物周转量占全社会营业性货车货物周转量的42.00%, 且高速公路运输量波动与经济周期基本同步; 中国各省高速公路客货车运输较为合理; 2018年各省旅客和货物运输密度的基尼系数分别为0.36和0.30, 均处于相对合理区间; 2018年高速公路货运车辆结构进一步优化, 与2017年相比超载现象降低了1.63%, 货车空驶现象增加了4.28%。      

G104国道绍兴段公路桥梁疲劳车辆荷载模型研究

基于WIM系统采集得到G104国道绍兴段一个月的交通荷载数据,首先划分交通荷载的车型类别,并对轴载质量、轴距等参数进行统计分析。然后,根据疲劳等效损伤原理,建立疲劳等效车辆模型。在此基础上,推导得出适用于该路段的疲劳荷载谱,并选用20m钢筋混凝土简支T梁构建疲劳验算模型,基于应力-寿命曲线和Miner线性累积损伤理论计算分析各疲劳车型产生的疲劳损伤度值。最后,根据各疲劳车型的疲劳损伤度比大小,选取典型疲劳代表车型,建立适用于G104国道绍兴段的公路桥梁疲劳车辆荷载模型。通过计算分析可知:G104国道绍兴段的N7疲劳车型产生的疲劳损伤值最大,钢筋应力幅值及实际加载循环次数是决定疲劳损伤值大小的主要参数。钢筋应力幅值主要由疲劳荷载的车型与载重质量大小控制,而实际加载循环次数则与通行荷载的交通流量大小密切相关。     

基于Fluent仿真的铁路货车驼峰溜放风阻力系数研究

针对铁路货车车体尺寸变化及装载状态对驼峰溜放风阻力系数的影响进行研究. 首先,基于空气动力学,建立了27t轴重通用C80、P80及23t轴重C70、P70等车型的Fluent仿真模型,并以满载C65货车标定模型参数.然后,计算风速和车速的合速度与车辆纵轴方向夹角α在0~80°区间内不同车型、不同装载状态货车溜放时的风阻力系数.仿真结果显示,不同车型、不同装载状态货车的风阻力系数在夹角α一致的情形下较标定车型具有较大差异：P80、 P70在α为20°时较标定车型P50风阻力系数分别增加28.5%、28.0%,满载C80、满载C70在α为25°时较标定车型满载C65分别增加30.5%、29.0%,空载C80、空载C70分别较对应车型满载状态增加47.1%、59.8%.最后,基于曲线拟合,回归出风阻力系数计算模型.本文研究解决了驼峰设计及调速控制中长期存在的铁路货车风阻力系数标定不全及轻载车辆风阻力值偏小的问题,具有重要的理论及实际意义.     

超载对沥青路面的影响

结合交通调查，利用先进的移动式轴重仪对干线公路进行了现场轴重测试，发现高速公路实际的重载化和超载现象比较严重，接触压力普遍超过0．7MPa。运用编写的相关的有限元程序，通过改变车辆荷栽的基本模型，分析了车辆荷载对路面结构的影响和荷载的不均匀性对路面使用性能的影响。结果表明面层的剪应力、基层与底基层底部的拉应力和路基顶部的压应力都随轴载的增加而增长，超载对沥青路面的早期破坏影响严重。     

港口道路轴载谱数据的采集与计算分析

随着港口规模的发展,港口道路交通量不断增加,随之而来的超载超限问题越来越严重。为了给路面结构设计提供可靠的实际道路交通情况,需要进行现场调查交通量和轴载情况。本项目采用动态称重系统在港口附近道路做了实际轴载调查,统计分析了该路段上车辆的主要轴型分布比例并计算出设计车道上的累计标准轴次,根据规范规定判定调查路段的交通等级。依据我国道路设计规范,将各轴型的轴重转换为当量单轴轴载并绘制轴重分布图,分析车辆轴载在各区间上的占比,由此证明港口道路单轴当量轴重远大于我国公路轴限。     

基于路面不平整度的车辆动荷载影响分析

为探讨在路面不平整度激励条件下对多轴重载车辆产生动荷载的影响,该研究从路表纵断面的波形状态入手,采用带有平衡悬架结构的三轴和四轴重载车辆模型,建立车辆振动模型的运动微分方程,采用动荷载均方根和动荷系数来分析不同路面工况和行驶工况对车辆动荷载的影响。研究结果表明：当车速在某范围内时,车辆系统的固有振动频率会接近路面不平整度的激励频率,导致动荷载达到最大。动荷系数一般在空载时最大,满载时次之,超载时最小,并应考虑车辆静荷载和动荷载的联合作用对路面结构的影响。车辆越重,其振动频率与路面不平整度激振频率越接近,产生共振的速度越小。对于这两种车型,其产生动荷载的最不利路面波长分别为9 m和12 m。该研究成果可为动载作用下路面结构响应研究提供参考。     

正交异性钢桥面板横隔板弧形切口疲劳性能

为了揭示正交异性钢桥面板弧形切口母材的开裂机理, 采用有限元程序ANSYS建立钢箱梁节段模型与钢桥面板单元子模型, 为确保计算的精确性, 进行了网格无关性检查, 分析了弧形切口疲劳细节在移动轮载作用下的应力响应特征, 分别采用热点应力法与名义应力法评估了弧形切口细节的疲劳性能, 并研究了横隔板厚度与切口形状对构造细节应力的影响。研究结果表明: 弧形切口细节应力影响线长度在纵桥向为横隔板间距的2倍, 因而可用疲劳车的中轴组单独加载, 根据AASHTO LRFD, 1辆5轴疲劳车会在该构造细节上产生2或3个应力循环; 弧形切口在纵、横桥向的最不利荷载位置分别为轮载中心作用于纵肋腹板与面板交界处和中轴前轮作用于距横隔板0.3m处; 弧形切口边缘应力集中点的应力方向与水平面的倾角为67.2°; 疲劳评估结果与名义应力提取位置密切相关, 可采用热点应力法并基于FAT125的疲劳寿命曲线进行弧形切口的疲劳评价, 也可根据疲劳等效原则提取距切口边缘5mm处的应力, 并基于名义应力法开展疲劳评价; 建议采用Eurocode 3中圆弧半径较大的公路桥梁切口形状, 其热点应力与研究的切口形状相比降低了12.4%, 且当横隔板厚度不小于12mm时, 弧形切口细节的应力幅小于截止应力幅, 为无限疲劳寿命; 横隔板弧形切口的开裂与切口形状不佳、横隔板厚度偏小、制造工艺不完善以及货车通行量大等因素密切相关。      

重载交通条件下交通参数分析及沥青路面设计

在府店路上,选取了2个点,进行车型组成和施荷参数调查.在此基础上,分析了超载超限运输和路面相关的主要特征,对路面设计应对这些特征变化如何调整进行了探讨,通过分析,推荐了合理的重载沥青路面的设计标准轴重、轴载换算公式和轴次计算的工作流程.     

长大列车通过弹性曲线轨道仿真求解方法研究

为解决长大列车与连续长弹性轨道的同步仿真问题,以列车通过曲线轨道为例,采用重载列车-轨道耦合动力学模型,分析了压钩力作用下轨道结构与30 t轴重列车的动态特性,提出了长大重载列车与轨道动态相互作用仿真时模型的简化求解方法.该方法将庞大的列车/轨道耦合振动系统以有限数目的三维车辆模型代替,并考虑其轨下基础结构弹性,从而极大缩减系统运动自由度.研究结果表明:列车可简化为单质点车辆模型和三维车辆模型混合的短编组列车,当模型中只包含一个三维车辆模型,且其前、后车辆均以单质点模拟时,计算结果偏低;列车承受2 200 kN压钩力并通过400 m半径曲线线路时,货车最大轮轨横向力和垂向力较多节三维货车编组模型的计算结果分别低估了24%和4%,钢轨横向、垂向位移则被低估了20%和8%;端部车辆采用单质点模型、中部采用三维车辆模型的车辆数至少为3时,才能较为准确地反映中间目标车辆处轮轨作用力和其下部轨道结构的动态特性.      

基于额载质量和管制力度的标准当量轴次模型

建立了无超载情况下典型货运车辆的车辆总质量分布模型,并根据超载执法力度对该模型进行修正,得到了基于额载质量限制和管制力度的车辆总质量分布模型.在同类型车辆之间车辆总质量分布模型置换的基础上,结合轴载分布系数,完成了车辆总质量分布到轴载分布的转换,并结合轴载换算公式,得到了各同类车型单车标准当量轴次(ESAL)模型.该ESAL模型与已有计算模型的不同之处在于,考虑了额载质量限制和执法力度对ESAL计算的影响,包含了参照车辆和目标车辆间总质量分布模型的转换,避免了为众多不同车型构造不同的模型.     

计重收费高速公路重载运输特征的实证分析

从车型构成、车辆总重分布和轴载分布的角度,调查并分析了江苏某高速公路主线收费站处调查的货车运行特征。结果表明,高速公路货车的超限比例与超限率均较未采用计重收费时大为降低;五类货车中,第五类货车的车流量和超限率均相对较高;汽车列车总重的超限率虽然有限,但牵引车的驱动轴和半挂车后轴的超限比例与超限率均较高,需要引起管理者的重视。     

双车道公路设置附加车道交通量条件研究

为了减少双车道公路交通事故数量、提高运行效率,提出了双车道公路设置附加车道的理念,基于试验数据开展了双车道公路设置附加车道的交通量条件研究.通过双车道公路实车实验获得的基础数据,建立了双车道公路交通冲突时间与交通量、设计速度的关系模型.依据构建的模型,给出了对应不同设计速度的双车道公路设置附加车道的交通量条件.基于样本数据的研究结果表明：设计速度为80 km/h的双车道公路,单向交通量大于495 veh/h/ln 时,应设置附加车道;设计速度为60 km/h 的双车道公路,单向交通量大于454 veh/h/ln,应设置附加车道;设计速度为40 km/h 及以下的双车道公路,设置附加车道效益不明显,不建议设置.     

道路运输车辆制动稳定性能试验研究

为了研究道路运输车辆制动时左右车轮制动力之差对制动稳定性的影响规律,对空载四轴车辆进行制动稳定性道路试验,设置几种不同的制动工况,分别进行车速为30、50 km/h时的直线制动试验,得出不同制动工况下车辆质心的偏移量和偏转角度。结果表明:左右两侧车轮制动力差值越大,制动时车辆偏移量越大;前轴左右侧车轮制动力差对车辆制动稳定性的影响高于后轴;车辆左右轮制动力差对车辆制动稳定性的影响随着车速的增高而增大。     

重载车辆对沥青路面疲劳寿命的影响分析

以G202黑大线辽宁抚顺段交通量调查数据为基础,对该路段重载车型种类及数量进行对比分析.在此基础上,进行了重载车辆对沥青路面使用寿命及疲劳寿命的影响分析.对于进一步研究沥青路面发生使用破坏与疲劳破坏,制定维修防治对策具有重要价值.