路桥过渡段沥青路面平整度的评价方法

为合理评价路桥过渡段沥青路面的平整度,采用最大瞬态振动值(MTVV)作为平整度的振动舒适性评价指标,采用Carsim建立整车车辆模型和路桥过渡段路面模型,进行人-车-路相互作用的仿真,分析桥头台阶高度、搭板长度、搭板纵坡变化值和车速对MTVV值的影响;基于数值模拟结果,结合通过现场试验所进行的桥头舒适性调查问卷统计结果,探究MTVV分级标准和路桥过渡段平整度评价方法.根据以上研究,提出了MTVV分级标准;对设有搭板的桥头和不设搭板的桥头,分别提出容许纵坡变化值和容许台阶高度值;针对路桥过渡段平整度提出两种评价方法.     

过渡段刚度变异性对车轨系统动力响应的影响

针对高速铁路路桥过渡段刚度参数的变异性对车辆-轨道-线下基础系统动力响应的影响,运用车辆-轨道耦合动力学理论,并通过修正扣件弹簧的刚度矩阵实现钢轨梁与轨下基础平面模型的垂向传力耦合,同时引入无限单元法消除边界效应,建立高速铁路路桥过渡段车辆-轨道-线下基础系统垂向耦合振动模型;利用该模型,应用基于拉丁超立方抽样的随机有限元法,分析了过渡段路基刚度参数变异性对过渡段车辆-轨道系统动力响应的影响.结果表明,刚度参数的变异性对钢轨垂向动位移的影响大于对轮轨力及车体加速度的影响,且各动力响应主要对倒梯形部分填料的参数变化较为敏感;动力响应数据偏离正态性,在95%的置信水平下,过渡段轮轨力、车体加速度的最大值近似服从韦伯分布,钢轨垂向动位移最大值的数据分布则呈现明显的"高峰厚尾",易出现异常大值,为减小钢轨垂向动位移以及便于管控施工质量,应适当提高过渡段路基刚度;选用钢轨垂向动位移最大值作为过渡段动力设计的安全评价指标,计算显示现行设计模糊失效概率为0.000 45,失效概率较小,动力设计较为可靠.     

用肌电信号评价人体振动舒适性的方法研究

为了高效地评价不同的振动环境对于人体舒适性的影响,通过模拟驾驶环境实验.采集了人体在不同加速度振动下的表面肌电信号(SEMG),运用频域分析对其进行特征值提取,得到了局部肌电幅度的平均功率频率与加速度、频率、时间的关系.采用回归分析法,得出了肱二头肌、竖棘肌、股二头肌的局部肌电与振动参数的拟合函数,结合主观感受评分结果,提出了振动环境下基于SEMG的判定人体舒适性的客观评价方法.同时,参考主观感受和客观数据,通过归一化整合,为交通工具、工作环境等人-机界面设计及操作舒适度的评定提供了客观、有效的理论依据.     

路桥过渡段容许台阶高度的确定

为确定路桥过渡段的容许台阶高度,对车辆通过路桥过渡段时的整车舒适度和车桥安全性进行了研究.以平均加权加速度均方根值作为整车舒适度指标,以车轮动力荷载最小值作为车辆安全性指标,以局部冲击系数作为桥梁安全性指标,提出了一种基于整车舒适度和车桥安全性的容许台阶高度确定方法.分析了车速和台阶高度等因素对整车舒适度和局部冲击系数的影响.结果表明:对高速公路和一级公路,整车舒适度对容许台阶高度的要求更为严格,其次是车辆安全性.对二级公路,容许台阶高度各控制指标的严格程度由高到低依次为:整车舒适度、桥梁安全性和车辆安全性.对二级以下公路,其严格程度由高到低依次为:桥梁安全性、整车舒适度和车辆安全性.该方法从车辆舒适度、车辆安全性及桥梁安全性对台阶高度提出了更合理的控制标准.     

基于加速度干扰的圆曲线上行车舒适性的研究

车辆速度的变化影响到行车舒适性,而加速度干扰正是对车辆速度变化的描述,因此加速度干扰可作为行车舒适性的定量评价指标.选择平面线形中三要素之一的圆曲线上的行车舒适性进行研究,将车辆的加速度按水平和竖直方向进行分解,结合加速度干扰理论,分别建立2个方向的分加速度干扰模型.根据人体对不同振动方向的敏感程度不同,给予不同的计权系数,建立了圆曲线上合加速度干扰模型.最后,选用实际圆曲线道路进行实例仿真,并分析加速度干扰值的变化过程及行车舒适性,分析结果表明圆曲线半径和行车速度均对行车舒适性有较大影响.新模型既可为全面准确评价行车舒适性提供定量的计算表达式,又可在圆曲线道路设计时提供一定的参数设计依据.     

人体生物力学模型的驾驶舒适度仿真研究

为了高效地评价人在驾驶汽车过程中的舒适性,由Adams/LifeMode软件建立了坐姿人体-座椅系统的生物力学模型.应用Matlab工具编程,得出了GB7031规定的B、C级公路的功率谱函数,并转换成易于加载的时域信号.通过加权计算,得到了在典型行驶速度下人体关键部位的振动加速度响应,进而提出了全身振动以及人体局部振动的舒适性仿真评价方法.采用Adams/LifeM-ode软件,建立了有别于传统弹簧—阻尼—质量模型的人体生物力学模型,实现了乘坐舒适性评价的计算过程,为研究人体局部振动舒适性提供了理论基础.     

高速铁路路桥过渡段线路结构变形的原因及处理

路桥过渡段受到高速运行车辆动荷载的作用时,在桥头处往往会出现振动较大的跳车现象,这种现象在高速铁路的路桥过渡区段都有可能出现。本文首先对路桥过渡段线路结构变形不一致的原因进行了分析,然后谈谈路桥过渡段的处理措施。     

基于舒适性的软土地区公路行驶质量评价方法

针对软土地基公路工后沉降大、分布范围广,现有国际平整度指数IRI评价方法存在很大局限性的问题,提出了基于行车舒适性的软土地区公路行驶质量评价方法.首先采用五自由度1/2车辆模型,计算比较了道路纵面线形拟合方法和数据间距对车辆振动加速度计算结果的影响,获得了车辆振动的加权加速度均方根值;根据ISO2631振动舒适性标准提出评价司乘人员的舒适性DCI和RQI计算公式及参数取值;结合软土地基及非软土地基两种路段沉降情况,比较了本文方法与国际平整度指数IRI方法评价结果的区别.分析发现,在非软土地基公路,本文方法与IRI方法评价结果接近;而在软土地基公路,两者的结果差异较大,本文方法更加符合工程师的直观感觉.     

车辆振动特征与人体乘坐舒适性的关系

车辆振动信息在时间和空间上具有多种分布特点时,传统的乘坐舒适性评价方法不能同时给出与人的真实舒适感一致的评价结果,为此提出局部冲击和人体感知窗口的概念以特征化振动信息,从而准确反映人体只对主要振动信息敏感和对振动之间的邻近性敏感。通过正交试验优化了基于特征振动信息构造的特征振动剂量值。在设计的试验场景中,特征振动剂量值与频率加权加速度均方根值、最大瞬时振动值和振动剂量值这三个指标相比,能得到与人的真实感受更为一致的结果。     

高速铁路路桥过渡段动力特性受其刚度变异性影响的随机性分析

针对高速铁路路桥过渡段刚度参数的变异性对车辆轨道线下基础系统动力响应的影响,运用车辆轨道耦合动力学理论,并通过修正扣件弹簧的刚度矩阵实现钢轨梁与轨下基础平面模型的垂向传力耦合,同时引入无限单元法消除边界效应,建立高速铁路路桥过渡段车辆轨道线下基础系统垂向耦合振动模型;利用该模型,应用基于拉丁超立方抽样的随机有限元法,分析了过渡段路基刚度参数变异性对过渡段车辆轨道系统动力响应的影响.结果表明,刚度参数的变异性对钢轨垂向动位移的影响大于对轮轨力及车体加速度的影响,且各动力响应主要对倒梯形部分填料的参数变化较为敏感;动力响应数据偏离正态性,在95%的置信水平下,过渡段轮轨力、车体加速度的最大值近似服从韦伯分布,钢轨垂向动位移最大值的数据分布则呈现明显的“高峰厚尾”,易出现异常大值,为减小钢轨垂向动位移以及便于管控施工质量,应适当提高过渡段路基刚度;选用钢轨垂向动位移最大值作为过渡段动力设计的安全评价指标,计算显示现行设计模糊失效概率为0.000 45,失效概率较小,动力设计较为可靠.     

基于加速度干扰的公路行车舒适性研究

加速度干扰是对车辆速度摆动的描述,车速摆动涉及行车舒适性的问题,加速度干扰可以作为一个评价行车舒适性的定量评价指标。选取道路平面线形三要素之一的缓和曲线进行研究,考虑人体对不同振动方向的敏感程度不同,分别建立水平和竖直方向的分加速度干扰模型,然后给予两个方向不同的计权系数,建立了缓和曲线上合加速度干扰模型。通过实例仿真,分析回旋线参数和行驶速度对加速度干扰及行车舒适性的影响。最后选取试验路段,对模型进行验证与应用,既为评价行车舒适性提供了定量分析指标,又为道路缓和曲线的设计提供参考依据。     

基于加速度干扰的路面平整度评价与行车舒适性研究

公路路面平整度与行车舒适性密切相关。在分析路面平整度评价指标的基础上,提出了用垂直方向振动加速度干扰来评价公路路面的行车舒适性。结合路面的正弦波理论,建立垂直方向的振动加速度干扰模型,最后,通过实例仿真,将模型应用于行车舒适性评价,并分析路面振幅、波长与速度对加速度干扰及行车舒适性的影响。新模型的建立既能为行车舒适性提供准确的评价指标,达到定量分析的目的,又能在道路路面设计阶段提供一定的参数设计依据。     

全地形车平顺性客观评价

为弥补目前国内外全地形车舒适性评价方法的空缺,研究分析了全地形车的实际振动特点,依据ISO2631、ISO5349标准,提出了全地形车客观评价方法.该方法利用三轴向总加权加速度均方根值评价全地形车手把处和座位处的振动.对几款全地形车进行了道路试验和台架试验,二者的试验结果比较吻合,说明该评价方法能够很好的反映振动对人体的影响.     

基于改进烦恼率模型的人行桥振动舒适度研究

针对现行人行桥设计规范舒适性评价结果过于保守的问题,首先,基于随机步行荷载模型,经过时程分析得到结构的峰值加速度及行人实感的最大响应分布,通过研究二者之间的相关关系,定义了振动响应折减系数,并建议采用行人实感最大响应作为人行桥舒适度指标;其次,建立了基于改进隶属度函数的烦恼率模型,给出了不同使用环境下的烦恼率曲线;最后,提出考虑行人实感和改进烦恼率模型的人行桥振动舒适度评价方法,以荆州市某人行天桥为例,进行振动舒适度评价。研究表明:峰值加速度与行人实感响应具有显著的相关性,根据振动响应折减系数可建立对应关系;烦恼率拟合曲线与计算结果曲线的最大误差不超过3%,且变异系数取值不同带来的的影响不超过1%;与峰值加速度相比,考虑行人实感的烦恼率计算值与实测值更接近;该类结果对人行桥振动舒适度定量计算具有参考借鉴意义。     

基于新欧洲行驶循环的轮边驱动电动汽车平顺性仿真及优化

针对某型轮边驱动电动汽车,为提高车辆平顺性能,推导其动力学微分方程,在MATLAB/Simulink中建立1/4车辆平顺性仿真模型,在新欧洲行驶循环(new european driving cycle,NEDC)工况下,以车身加速度和车轮动载荷为指标,与吸振式轮边驱动电动汽车对比其平顺性能。针对吸振式轮边驱动电动汽车,以车轮最大振动位移的最小值为目标函数对其悬架与吸振器参数进行优化设计,并进行仿真对比。仿真结果表明,优化后的吸振式轮边驱动电动汽车车身加速度均方根值降低了8. 2%,车轮动载荷均方根值下降了0. 12%,明显改善了车辆平顺性能,对改进轮边驱动电动汽车的行驶平顺性能具有一定的指导意义。     

基于烦恼率模型的振动舒适度评价方法

阐述了振动舒适度的传统评价方法.采用人体对振动主观反应的模糊随机评价模型,建立了相应的模糊隶属度与概率分布形式,提出了基于烦恼率模型的振动舒适度评价方法.应用Matlab/Simulink软件建立了4自由度半车振动的仿真模型,得到了车身加速度在受到路面随机激励时的烦恼率模型.并且与传统的1/3倍频程分析对比法中的疲劳-效率降低界限进行比较,验证所提出的方法的正确性.基于烦恼率模型的振动舒适度评价方法,可以进一步对振动引起的不满人数进行定量评估.     

基于烦恼率模型的高速列车动态舒适性评价方法

针对传统的ISO动态舒适性评价标准只能定性地衡量振动舒适度,以及高速列车舒适度研究座椅人体分离等问题,把建筑学振动的烦恼率方法引入高速列车平顺性分析中并建立了“人-座椅-地板输入”的7自由度耦合仿真模型.在350km/h高速列车运行环境下,对模型应用烦恼率模型进行仿真,并和ISO评价法进行对比.结果表明基于烦恼率模型的高速列车平顺性分析能够比较好地弥补传统方法的缺陷,实现了评价结果的定量化.     

基于垂向振动负效应的新型轮毂电机电动汽车平顺性影响研究

为解决轮毂电机电动汽车非簧载质量过大导致的垂向振动负效应问题,提高车辆行驶平顺性和安全性能。本文以一种定子悬置的新型轮毂电机电动轮为研究对象,建立考虑吸振器效应的1/4车辆垂向动力学模型,研究定子质量转移构型对电动轮垂向振动特性及整车平顺性响应的影响;在此基础上,基于电动轮系统的振动传递路径特性,以电机定子和整车质心位置的加速度响应值为优化目标函数,通过Patternsearch理论方法对橡胶衬套的刚度和阻尼进行优化设计与分析。结果表明,该电动轮结构形式及参数优化设计能有效改善轮毂电机电动汽车行驶平顺性能,为新型电动轮结构及整车动力学特性进一步优化提供了参考。