A real-time approach to robust identification of tyre–road friction characteristics on mixed-μ roads

ABSTRACT

The interaction between the tyre and the road is crucial for understanding the dynamic behaviour of a vehicle. The road–tyre friction characteristics play a key role in the design of braking, traction and stability control systems. Thus, in order to have a good performance of vehicle dynamic stability control, real-time estimation of the tyre–road friction coefficient is required. This paper presents a new development of an on-line tyre–road friction parameters estimation methodology and its implementation using both LuGre and Burckhardt tyre–road friction models. The proposed method provides the capability to observe the tyre–road friction coefficient directly using measurable signals in real-time. In the first step of our approach, the recursive least squares is employed to identify the linear parameterisation form of the Burckhardt model. The identified parameters provide, through a T–S fuzzy system, the initial values for the LuGre model. Then, a new LuGre model-based nonlinear least squares parameter estimation algorithm using the proposed static form of the LuGre to obtain the parameters of LuGre model based on recursive nonlinear optimisation of the curve fitting errors is presented. The effectiveness and performance of the algorithm are demonstrated through the real-time model simulations with different longitudinal speeds and different kinds of tyres on various road surface conditions in both Matlab/Carsim environments as well as collected data from real experiments on a commercial trailer.     

高速铁路道岔受限区钢轨打磨对列车动力学性能的影响北大核心

对打磨前后的高速铁路道岔打磨受限区特征断面钢轨廓形进行测量,建立车辆-道岔耦合动力学模型仿真模拟列车通过打磨前后道岔打磨受限区的动力学特性,并对车辆动力学性能进行现场实测。结果表明:廓形打磨后,道岔打磨受限区内侧工作边明显低于打磨前,且降低值得到明显优化,全新车轮及磨耗车轮与打磨后的道岔受限区特征断面接触时的等效锥度均得到明显改善且均在理想范围内;在不同运行速度下,全新车轮及磨耗车轮与打磨后的道岔受限区特征断面接触时,构架及车体横向加速度均减小,列车轮轨接触关系得到优化,列车运行横向稳定性得以提升。现场实测结果进一步验证了廓形打磨对列车运行横向稳定性的改善作用。     

基于波浪载荷直接计算的三体船总纵强度评估研究

采用基于自由面格林函数法的三维线性势流理论求解三体船辐射和绕射的水动力问题,得到各重现周期和概率水平下的垂向弯矩和垂向剪力的长期预报极值,分析其统计特性和分布规律,并与规范计算值进行比较,在此基础上运用簿壁梁理论进行总纵强度评估,为三体船的载荷预报和结构分析提供参考。     

破损船体总纵弯曲强度的修正等值梁法

破损船体破口处存在应力集中,等值梁法不能解决破口应力集中问题。用有限元法研究了船底加筋板格破口的应力分布规律,分析了在矩形、尖角矩形、圆形三种典型破口下的应力集中系数,将破口的应力集中系数分解为平板应力集中系数和骨材作用系数,根据它们的递变规律,提出应力集中系数的一种简化的算法;考虑破口的初始应变和破口进入非弹性阶段后材料的非线性,对破口弹性应力集中系数进行修正并拟合了修正公式;最后提出了采用等值梁法求船底基准应力,结合破口的应力集中系数和破口应力分布规律来计算破损船体总纵强度的方法,对等值梁法的计算结果进行修正,使破损船体强度校核更加真实可靠。算例表明该方法简单可行且具有较好的精度。     

多联大跨连续梁桥上无缝线路纵向附加力规律研究

高速铁路多联大跨连续梁日益增多,而该工况下桥上无缝线路设计经验较少,亟须该种工况下桥上无缝线路纵向附加力变化规律。文中建立了钢轨-扣件阻力-梁体-墩台一体化空间非线性有限元梁轨相互作用模型,并利用ANSYS分析软件进行求解,计算分析了不同扣件阻力及不同桥跨布置工况下桥上无缝线路纵向附加力,并总结出纵向附加力变化规律。     

桥头坡度对路面平整度的影响

为了分析高速公路桥头纵曲线线形对路面的国际平整度指数的影响,通过对理论模型的讨论和某高速公路的实际检测数据的分析,得到平整度指数对不同桥头纵曲线的反应。研究结果表明：由路面驶向桥面时桥头搭板处纵曲线变化与IRI值有一定相关性,且存在坡度越陡,IRI值越大的大致关系;而从桥面向路面行驶时,桥头搭板处的纵曲线变化与相应路段的IRI没有显著关系     

深海立管涡激振动疲劳损伤影响因素分析

根据我国南海、墨西哥湾和西非海域的流速沿深度方向的分布规律,利用涡激振动预报程序计算了立管在不同参数下的动力响应.在此基础上计算了立管沿长度方向涡激振动引起的疲劳损伤.分别讨论了立管顶部预张力、管内流体密度、管外流速分布、立管外径、立管壁厚等参数的变化对疲劳损伤的影响.结果显示立管顶部预张力、管外流速分布、立管外径对疲劳损伤的影响非常明显,而管内流体密度和立管壁厚因其变化范围有限,对疲劳损伤的影响没有上述三个参数显著.     

基于桥墩纵向刚度的昆仑号架桥机主支腿受力影响因素及解决方案

昆仑号架桥机可运架千吨级40 m梁通过250 km/h隧道,实现隧道进出口架梁,可满足2 000 m小曲线、30‰大坡道等工况要求;为满足各工况架梁时桥墩设计的纵向刚度要求,需要控制架桥机主支腿纵向力。为此,分析了主支腿纵向力的影响因素(如线路坡度、主梁刚度、主支腿摩擦力等参数因素),构建了主支腿受力模型,并通过参数选择和匹配制定了减小主支腿纵向力的技术方案。昆仑号架桥机已在福厦铁路湄洲湾特大桥工程试用,并通过现场检测,验证了各参数选取的合理性和科学性,为今后的运架一体机技术提升提供了借鉴和技术积累。     

曲轴纵振对连杆大头止推轴肩磨损的影响

针对某内燃机曲轴与连杆大头止推轴肩磨损问题,采用Excite-PU建立机体-曲轴系统动力学模型,对曲轴纵向振动进行仿真研究。在此基础上,进一步研究曲轴纵振对曲柄销位移及曲拐开档尺寸的影响,据此构建磨损比率模型,用以判断曲轴易磨损位置。结果表明,曲轴纵振可导致曲轴与连杆大头止推轴肩间隙减小,进而发生磨损,且理论分析的易磨损位置也与实际磨损位置对应。     

船体纵骨疲劳裂纹扩展及寿命分析

基于有限元软件ABAQUS,结合虚拟裂纹闭合法、裂纹扩展判据及子结构技术,应用脚本语言Python开发了模拟疲劳裂纹扩展的程序(FCG-System)。对含初始裂纹的油船纵骨节点疲劳裂纹扩展进行数值模拟,并探讨侧向压力和轴向拉力这两种载荷对疲劳裂纹扩展路径和疲劳寿命的影响。结果表明,两种加载方式下裂纹扩展路径不同,且面板断裂前的疲劳寿命在总寿命中占据很大的成分。