Design of tyre force excitation for tyre–road friction estimation

Knowledge of the current tyre–road friction coefficient is essential for future autonomous vehicles. The environmental conditions, and the tyre–road friction in particular, determine both the braking distance and the maximum cornering velocity and thus set the boundaries for the vehicle. Tyre–road friction is difficult to estimate during normal driving due to low levels of tyre force excitation. This problem can be solved by using active tyre force excitation. A torque is added to one or several wheels in the purpose of estimating the tyre–road friction coefficient. Active tyre force excitation provides the opportunity to design the tyre force excitation freely. This study investigates how the tyre force should be applied to minimise the error of the tyre–road friction estimate. The performance of different excitation strategies was found to be dependent on both tyre model choice and noise level. Furthermore, the advantage with using tyre models with more parameters decreased when noise was added to the force and slip ratio.     

Suspension system state estimation using adaptive Kalman filtering based on road classification

This paper provides a new method to solve the problem of suspension system state estimation using a Kalman Filter (KF) under various road conditions. Due to the fact that practical road conditions are complex and uncertain, the influence of the system process noise variance and measurement noise covariance on the estimation accuracy of the KF is first analysed. To accurately estimate the road condition, a new road classification method through the vertical acceleration of sprung mass is proposed, and different road process variances are obtained to tune the system’s variance for the application of the KF. Then, road classification and KF are combined to form an Adaptive Kalman Filter (AKF) that takes into account the relationship of different road process noise variances and measurement noise covariances under various road conditions. Simulation results show that the proposed AKF algorithm can obtain a high accuracy of state estimation for a suspension system under varying International Standards Organisation road excitation levels.     

橡胶沥青混凝土路面在港区道路中的应用

针对港区道路的重载交通特性,进行橡胶沥青混合料室内单轴压缩试验、车辙试验及小梁弯曲试验。结果表明:橡胶沥青混合料的回弹模量、高温性能与SBS改性沥青混合料相当,但其疲劳性能最好,比基质沥青混合料高1倍多。将橡胶沥青混合料用于试验路段,结果表明:橡胶沥青路面的路表渗水系数、混合料压实度、构造深度以及表面抗滑系数都能够满足规范基本要求。基于试验,提出港区道路适用的路面结构形式为4 cm橡胶沥青AC-13+6 cm基质沥青AC-20。     

改性生物沥青常规性能研究

为研究改性生物沥青的常规性能,对其进行针入度、软化点和延度试验,考察生物沥青与改性沥青按照不同比例混合后各性能的改善.试验结果表明:生物沥青与改性沥青混合后,其针入度值随着改性沥青比例的增大而减小;对改性生物沥青进行温度稳定性分析可知,两种生物沥青本身高温性能就好,当与改性沥青混合后,软化点降低,影响高温性能;生物沥青与改性沥青混合后,其延度都有很大程度的提高,改善了生物沥青低温下硬脆的缺点,特别是SBS改性沥青和SBR改性沥青作用最大.并且随着改性沥青所占比例的增大,效果越好.     

泥质软岩土石混合料弃渣路用性能研究

为了有效利用泥质软岩土石混合料弃渣作为路基填料,在土样基本工程性质试验的基础上,对不同含水率的土样开展了膨胀率试验及大型固结试验,通过对现场不同路基填筑工艺的试验和数值计算模拟可知,不同初始含水率条件下,浸水4昼夜后土样的膨胀率随初始含水率的增加先增大后减小;试样属于中压缩性土,最佳含水率时的试样压缩模量是饱和含水率的1.2倍;泥质软岩土石混合料弃渣填筑路基的松铺厚度宜控制在40 cm左右,填料粒径不大于260 mm,按照试验推荐工艺可以达到高速公路及一级公路1.5m以下路堤的压实度标准.     

基于序列影像种子跟踪的道路线自动提取算法

为快速建立道路精确的几何模型,利用车载移动测量系统获取的序列影像开展了道路边线自动提取方法研究.针对不同类型道路边线的特征,提出了一种基于序列影像种子跟踪的道路线自动算法.首先,对不同质量道路影像分别采用基于灰度信息和梯度信息的道路边线边缘检测方法;其次,采用线性回归模型拟合道路边线,以当前帧拟合直线为种子点,提出了基于种子直线的序列影像感兴趣预测方法,在此基础上对下一帧影像道路边线进行跟踪;最后,以高速公路和城市街区道路序列影像为例,开展了道路边线自动跟踪提取试验,结果表明此方法可以达到优于20 cm的精度,具有很好的鲁棒性.     

沥青混合料裂纹发展过程的颗粒流模拟

为了在细观尺度下描述沥青混合料的裂纹发展行为,运用离散元程序PFC2D内置“Fish”语言,重构了沥青混合料非均质(集料、胶浆和空隙)多层次(矿料级配)结构虚拟试件,对虚拟试件微观组成成分之间的接触赋予了相应的微观接触模型,采用离散元方法实施了单边切口小梁虚拟3点弯曲试验,借助数字摄像法捕捉了室内小梁试件表面裂纹发展情况,在二维尺度下探索了沥青混合料的部分断裂机理.结果表明:虚拟试验得到的宏观断裂力学响应与室内试验结果的吻合度较好,仅采用试件单面图像信息构建模型进行力学性能预测缺乏可信度;虚拟试验模拟的二维裂纹扩展路径与室内数字摄影法结果较为相似,二者都体现出材料脆性断裂特点,二维模型往往夸大了粗集料在混合料断裂过程中的作用;基于离散元程序的裂纹扩展行为分析方法,可以作为研究沥青混凝土材料断裂行为的辅助手段.     

准饱和土中单桩竖向荷载作用下的动力响应

根据Biot饱和多孔连续介质波动方程,基于Bardet对准饱和土的假设,提出了准饱和土二相介质波动方程;运用Helmholtz矢量分解和传递、透射矩阵法(TRM)推导出准饱和土中层状半空间受竖向荷载作用下的动力响应表达式;利用Muki虚拟桩法,在层状半空间建立了桩和准饱和土相互作用的第二类Fredholm积分方程,通过离散的数值积分方法求解积分方程,讨论了准饱和土中单桩竖向动力响应问题.算例分析表明,准饱和土中桩顶竖向阻抗随饱和度的减少而增大,与饱和土地基相比,明显偏大;桩侧孔压随饱和度的减小而增大,并沿着桩长迅速衰减;桩顶位移幅值在频率较小时变化明显,饱和度越小,位移峰值越大,当频率较大时,饱和度的变化对振幅的影响不大.     

改性沥青中SBS含量的灰色关联度分析

为分析性能指标随SBS含量的变化趋势及敏感性,避免由单个指标确定SBS含量所带来的偏差较大的问题,采用灰色关联度分析沥青针入度、软化点、5℃延度、弹性恢复、135℃运动黏度等性能指标与SBS含量的关联性,从而确定改性沥青的SBS含量控制关键指标,并综合关联度高的指标来确定SBS的含量。结果表明改性沥青性能与SBS含量有着相关性,SBS含量对沥青的135℃运动黏度、弹性恢复、软化点、延度、针入度均有影响,其中对135℃运动黏度影响最为显著,沥青的软化点、弹性恢复、135℃运动黏度等指标与SBS含量有着较高的关联度。建立了基于软化点、弹性恢复、135℃运动黏度等性能指标的改性沥青中SBS含量的确定方法,其误差小于4%。     

城市路网交通流元胞自动机模型研究

研究城市路网交通流的动态特性,揭示交通拥堵、环境污染和交通事故的产生原因和规律,能为城市交通问题的解决提供理论依据.元胞自动机模型是研究城市路网交通流动态特性的一个有效工具,能够再现许多重要的交通流特征.从路段模型、交叉口模型和路网模型3个方面总结和评述了国内外各种典型交通流元胞自动机模型.在现有模型的基础上,通过对车辆起讫点分布、路径选择行为、双向通行多车道路段车辆换道规则、不同控制交叉口的车辆更新规则以及网络拓扑结构等方面进行改进,可以提高元胞自动机模型在城市路网交通流仿真中的真实性.