路桥过渡段平整度舒适性现场评价方法和仿真评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于道路使用性能检测领域,具体设及一种路桥过渡段平整度舒适性现场 评价方法和仿真评价方法。
【背景技术】
[0002] 近几年来,出行时的舒适、安全、经济越来越受到重视,从路面状况的角度来看,影 响路面行驶质量的主要因素是路面平整度。不平整的路面一方面会增大行车阻力,造成行 车颠鑛、影响行车速度和安全、导致乘客疲劳和货物的破损;另不平整路面处还会积滞雨 水,加速路面的破坏,影响道路的使用年限和养护周期。
[0003] 另外,涵洞、通道、桥梁等构造物在公路中所占比例越来越大,部分路段可能还会 出现沉陷、拥包等。该些特殊路段的不平整比正常路段的不平整大得多,主要引起车辆瞬态 振动,和正常路段的车辆振动明显不同。现有的各平整度评价指标均是针对正常路段,而且 各指标均是建立在对整个路段的不平整进行"平均"的基础上,不适于评价该些特殊区域的 不平整。目前对路桥过渡段舒适性研究理论法仍停滞于半车车辆模型或者四分之一车辆模 型,该些车辆模型忽略了车辆横向的倾覆与转动,不能完整而准确地反映车辆的实际运动 规律。因此,W整车车辆及整车模型为基础,提出合理的且适用于路桥过渡段不平度的评价 指标与方法,将具有很大的工程实际意义与理论意义。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服上述不足,提供一种路桥过渡段平整度舒适性现场评价方 法和仿真评价方法。
[0005] 为了达到上述目的,一种路桥过渡段平整度舒适性现场评价方法,包括W下步 骤:
[0006] 步骤一;在试验车里安装垂直加速度传感器、摄像头、GI^S监控器、数据采集仪及 数据储存设备,摄像头能够监测到车辆行驶范围的车道宽度,垂直加速度传感器、摄像头和 GI^S监控器的数据传输给数据采集仪和数据储存设备;
[0007] 步骤二:使试验车W试验车速通过路桥过渡段的测试区域,直到测试结束;
[000引步骤导出储存的数据,对通过路桥过渡段测试区域的座椅加速度瞬态数据进 行处理,得出最大瞬态振动值MTW ;
[0009] 步骤四;根据最大瞬态振动值MTW的大小,可W得到乘客的舒适程度,进而对测 试的路桥过渡段平整度进行评价。
[0010] 所述步骤一中,将垂直加速度传感器安装在试验车驾驶员座椅、副驾驶座椅及后 座左右座椅的表面。
[0011] 所述步骤S中,最大瞬态振动值MTW的公式为:
[0012]
【主权项】
1. 一种路桥过渡段平整度舒适性现场评价方法,其特征在于:包括以下步骤: 步骤一:在试验车里安装垂直加速度传感器、摄像头、GPS监控器、数据采集仪及数据 储存设备,摄像头能够监测到车辆行驶范围的车道宽度,垂直加速度传感器、摄像头和GPS监控器的数据传输给数据采集仪和数据储存设备; 步骤二:使试验车以试验车速通过路桥过渡段的测试区域,直到测试结束; 步骤三:导出储存的数据,对通过路桥过渡段测试区域的座椅加速度瞬态数据进行处 理,得出最大瞬态振动值MTW; 步骤四:根据最大瞬态振动值MTVV的大小,可以得到乘客的舒适程度,进而对测试的 路桥过渡段平整度进行评价。
2. 根据权利要求1所述的一种路桥过渡段平整度舒适性现场评价方法,其特征在于: 所述步骤一中,将垂直加速度传感器安装在试验车驾驶员座椅、副驾驶座椅及后座左右座 椅的表面。
3. 根据权利要求1所述的一种路桥过渡段平整度舒适性现场评价方法,其特征在于: 所述步骤三中,最大瞬态振动值MTVV的公式为:
式中:aw(t)--瞬时频率加权加速度幅值; T一一持续平均积分时间; t--积分变量时间; t〇瞬时时间。
4. 根据权利要求1所述的一种路桥过渡段平整度舒适性现场评价方法,其特征在于: 所述步骤四中,若最大瞬态振动值〈〇. 364,人的主观感受为保持舒适; 若最大瞬态振动值为0. 364?0. 75,人的主观感受为稍不舒适; 若最大瞬态振动值为0. 615?1. 50,人的主观感受为有些不舒适; 若最大瞬态振动值为1. 373?2. 80,人的主观感受为不舒适; 若最大瞬态振动值为>2. 645,人的主观感受为很不舒适; 当计算得出的最大瞬态振动值的大小同时满足两种不同的舒适性感受时,综合考虑路 桥过渡段平整度破坏及修复费用、安全性因素,选择舒适性较差的级别。
5.-种路桥过渡段平整度舒适性仿真评价方法,其特征在于:包括以下步骤: 步骤一:利用动力学仿真软件Carsim建立整车模型; 步骤二:采用达普勒斯纵断面仪对路桥过渡段桥面及桥头上、下行20m延伸路面采集 高程数据,并根据实测数据分别建立道路中心线高程信息、道路水平线线形信息和道路不 平度信息,将这三个信息和普勒斯纵断面仪的数据组合在一起则完成路面的三维建模; 步骤三:通过Carsim软件的传感器定位功能界面确定加速度采集位置,设置数据采 集通道分别采集每个采集位置的垂直加速度,进而在仿真界面对仿真车速进行设定,进行 人-车-路相互作用模拟仿真; 步骤四:仿真结束输出座椅垂直加速度数据,对每个座椅的垂直加速度数据进行处理, 得出最大瞬态振动值MTW; 步骤五:根据最大瞬态振动值MTVV的大小,可以得到乘客的舒适程度,进而对测试的 路桥过渡段平整度进行评价。
6. 根据权利要求5所述的一种路桥过渡段平整度舒适性仿真评价方法,其特征在于: 所述步骤一中,建立整车模型方法如下:首先选择小汽车对应的软件内部E-Class整车作 为建模基础模型,进而根据实际小汽车车体、轮胎、转向系悬架制动系、传动系和空气动力 学系统的特性参数进行E-Class基础模型参数的修改,确保基础模型的各项性能特征与实 际使用车辆相符。
7. 根据权利要求5所述的一种路桥过渡段平整度舒适性仿真评价方法,其特征在于: 所述步骤二中,采用达普勒斯纵断面仪对路桥过渡段高程进行数据采集时,将采集的位置 设在最外侧行车道轮迹处,并沿路面表面纵向进行测点布设,测点布设范围为沿伸缩缝向 搭板和桥梁方向各延伸20m,距离桥头伸缩缝3m范围内测点间距为50cm,其他范围测点间 距为100cm。
8. 根据权利要求5所述的一种路桥过渡段平整度舒适性仿真评价方法,其特征在于: 所述步骤四中,最大瞬态振动值MTVV的公式为:
式中:aw(t)--瞬时频率加权加速度幅值; T一一持续平均积分时间; t--积分变量时间; t〇 瞬时时间。
9. 根据权利要求5所述的一种路桥过渡段平整度舒适性仿真评价方法,其特征在于: 所述步骤五中,最大瞬态振动值分级标准是通过国内外大量路桥过渡段人体主观感受现场 试验与模拟试验得出的,若加权加速度均方根植〈0. 364,人的主观感受为保持舒适; 若最大瞬态振动值为0. 364?0. 75,人的主观感受为稍不舒适; 若最大瞬态振动值为0. 615?1. 50,人的主观感受为有些不舒适; 若最大瞬态振动值为1. 373?2. 80,人的主观感受为不舒适; 若最大瞬态振动值为>2. 645,人的主观感受为很不舒适; 当计算得出的最大瞬态振动值的大小同时满足两种不同的舒适性感受时,综合考虑路 桥过渡段平整度破坏及修复费用、安全性因素,选择舒适性较差的级别。
【专利摘要】本发明公开了一种路桥过渡段平整度舒适性现场评价方法和仿真评价方法,现场评价方法采用的数据采集仪可实时采集测试过程中的各种数据资料,如时间、试验车速、各测点加速度数据、测试路段的经度和纬度、测试车道的影像资料等;较为完整的数据资料有利于数据的选择,为试验路后续路用性能变化提供理论数据依据;仿真评价方法,建立的整车模型与实际车辆运动规律非常贴近,能较好模拟在道路不平度激励下的运动特点;而且软件模型在计算机上运行的速度比实时快3~6倍,能快速对试验路平整度进行评价,该评价方法室外作业较少,受外界影响较小,能有效节约人力物力资源,免去试验测试仪器安装过程,使评价方法更为简便,所需时间更短。
【IPC分类】G01M99-00
【公开号】CN104568483
【申请号】CN201410826517
【发明人】张洪亮, 苏曼曼, 柳崇敏, 张永平, 吕建伟
【申请人】长安大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月25日