基于卷积神经网络的多车桥梁动态称重算法

为识别多车工况下车辆过桥时的车辆重量,采用卷积神经网络技术开发出可用于多车轴重识别的桥梁动态称重(BWIM)算法.首先,利用车桥耦合系统采集不同车辆过桥时梁底的应变信号;之后,基于深度学习开源框架KERAS搭建了包含9层卷积层、2层全连接层的卷积神经网络(CNN)模型,利用Adam优化器训练CNN模型以拟合所获得的应变信号与车辆轴重在不同工况下的变化规律,并最小化拟合误差;最后,对所开发的算法在单车和多车加载工况下的轴重识别精度进行了对比分析.结果 表明:所提出的算法在单车和多车工况下的轴重识别误差均值基本低于5％,并且识别精度对车辆速度和横向位置的变化不敏感,说明算法的轴重识别效果良好且稳定.该多车BWIM算法摆脱了对桥梁影响线的依赖,为不适用于利用影响线方法进行动态称重的桥梁提供了可替代的称重技术.     

桥梁动态称重技术在中小跨径混凝土 梁桥上的适用性研究

为准确了解桥梁动态称重(BWIM)技术在不同类型桥梁上的适用性,从而为BWIM技术选型提供理论依据,针对我国应用范围最广的中小跨径混凝土梁桥开展了BWIM系统测试精度和稳定性的研究.首先基于公路桥梁通用图集建立了典型截面和跨度的梁桥模型,利用数值仿真方法获得了不同加载工况下车辆和桥梁的动态响应;然后利用经典BWIM方法计算了车辆总重和轴重及其识别误差;最后利用参数分析方法研究了桥梁跨径、截面类型、车辆类型、传感器测点位置、路面平整度、测量噪声、行驶速度等重要因素对识别效果的影响.研究发现:在不同跨径和截面类型的桥梁及各种复杂工况下,利用BWIM技术均可以获得理想的总重识别效果;而在轴重识别方面,桥梁跨径越小,识别效果越佳;另外,空心板桥具有更好的识别精度,T梁桥次之,小箱梁桥最次;路面平整度的劣化和输入信号噪声可能对BWIM系统的轴重识别效果产生不利的影响,实际应用中维护路面平整和控制输入噪声对于获得可靠的车辆称重结果具有重要的意义.     

光纤高速汽车动态称重系统

以电学测量为基础的动态称重系统多存在抗干扰能力弱和稳定性差等不足,采用稳定性好的光学测量技术可以弥补电学测量的不足。利用弯板式称重板进行移动车辆轮轴荷载称量和高速光纤光栅解调仪进行称重板应变测量的方法,结合汽车车辆的轮轴特性,从材料选用、结构设计、数据采集分析系统的软件设计等方面进行深入分析,研制了一套利用光纤Bragg光栅和高速动态解调仪实现弯板式高速动态汽车称重系统(WIM)。经与已知轴重和总重的车辆进行现场实测对比检验了系统的精度,满足ASTM E1318标准的要求,与商用称重系统进行实测结果的统计对比验证了系统的实用性。实际验证结果表明:该高速动态称重系统可用于对桥上自由运行车辆轮轴重、总重、车辆速度和轮轴间距等参数的采集,为公路桥梁车辆荷载研究提供必要手段。     

基于粗糙集的分体错位式动态汽车称重系统研究

开发设计了基于粗糙集的分体错位式动态汽车称重系统。将称台进行分体式错位安装,4路传感器增加为8路。结合粗糙集理论对称量算法进行改进,提出了一种基于粗糙集的动态称重算法,对车辆作弊行驶数据进行动态约简处理和精准度补偿。本系统能很大程度上遏制跳秤,根本上克服车辆S型过秤,提高整体称量精度,并满足我国计量检定规程要求。     

适用于随机车流的二维桥梁动态称重应用

为解决桥梁动态称重（Bridge weigh-in-motion,BWIM）中多车共存时的轴、总重识别难题,基于桥梁的二维（2D）结构特性,考虑车辆的横向位置,提出了一种2D-BWIM算法. 该算法仅利用移动车辆所在车道下方的梁底响应信号以及结构梁底影响线来计算轴重,利用横向分布系数的概念将轴重分配至各片梁上. 桥梁每...     

基于压电薄膜的车辆动态称重算法的研究与实现

在基于压电薄膜的车辆动态称重系统中,提出通过小波变换模极大值法的信号突变点检测方法检测称重信号的奇异点,利用该奇异点进行称重信号面积以及车辆速度的计算,进而提高称重算法的精度,同时考虑环境温度对压电薄膜称重传感器灵敏度的影响,提出基于温度的动态称重补偿系数,对称重算法进行补偿。实验结果表明,采用基于温度的动态称重补偿系数可明显降低称重误差,平均降低22.28%。值得一提的是,在实际应用中,载重大于40 t的车辆,称重误差小于5%的车辆可达76.76%。     

连续梁桥车辆动态称重系数解析与试验验证

基于桥梁响应的车辆动态称重方法具有成本低、易维护和耐久性好等优点,但其称重精度依赖于称重系数的准确性。以典型三等跨预应力混凝土连续小箱梁桥为应用背景,首先推导了车辆重量与桥梁响应指标之间的相关数学表达式,给出了车辆称重系数的定义和理论解析解,同时指出针对实际宽幅桥梁,根据车辆横向位置修正对应的称重系数;其次,利用两车道随机车流对该桥有限元模型进行加载并提取桥梁响应,得到车重与响应之间的相关曲线和相关系数;最后,在实桥上设计安装了桥梁动态称重系统和路面动态称重系统用于监测通行车辆信息,通过匹配算法得到大数据统计下的车辆称重系数。研究结果表明,所提出的车辆称重系数解析解与仿真结果误差为1.8%,实测称重系数与理论解析解、数值仿真结果绝对误差为1.73%。研究结果对诸如简支梁、不等跨连续梁等其他类型桥梁提供了研究思路,以得到桥梁不同位置处的车辆称重系数,同时建议在实际工程应用中分别对理论、仿真和实测的称重系数相互校核,提高标定的准确性。     

高等级路面上的车辆动载荷

为研究重型运输车辆对高等级路面作用的动荷载,建立1/2车辆动力学模型,研究了路面不平度、车辆速度、轴重和胎压等因素对车辆动载荷的影响。研究结果表明:车辆动载系数随着路面不平度、车辆速度和胎压的增加而增加,随着轴重的增加而减小;车辆动载荷随着各个参数的增加而增加;标准载荷下,A级路面动载系数为1.12~1.19,B级路面动载系数为1.23~1.38,C级路面动载系数为1.48~1.76,D级路面动载系数为2.00~2.52。     

基于实测的公路桥梁车辆荷载统计模型

基于动态称重系统获取的运营交通基本信息,依据轴组类型对所有车辆进行分类及筛选,建立了6种主要车型的车重、车距、车道交通量、轴重与轴距的统计模型,然后按损伤等效原则提供了6种车型的等效模型车辆,为桥梁疲劳可靠性评估提供了实用的车辆荷载模型.研究表明该建模方法能够准确描述交通荷载,建模过程与方法对同类问题具有普遍意义,可应用于建立各种交通状况下的疲劳车辆荷载模型或提供参考.     

25 t轴重货车通过道岔时动力学性能分析

在车辆-道岔系统动态相互作用动力学模型基础上,建立针对新型12号混凝土岔枕单开道岔系统动力学模型,分析21 t及25 t轴重货车侧向和直向通过该型道岔时系统的动力学特性.结果表明尽管轮轨力和振动加速度因轴重增加而相应增大,但由于25 t轴重货车在轴箱处采用橡胶堆,使它与道岔之间的动态相互作用有所改善,尤其是脱轨系数、减载率、尖轨和心轨前端开口量等指标上,与21t轴重货车引起的系统振动值基本一致.由此证明新型货车通过新型道岔的安全可靠性.     

AFS/DYC协调控制的分布式驱动电动汽车稳定性控制

为进一步提高分布式驱动电动汽车行驶过程中的稳定性,提出主动前轮转向(AFS)和直接横摆力矩控制(DYC)协调控制策略.为提高车辆稳态行驶时转向能力,设计基于滑模控制(SMC)的前轮主动转向控制器实时修正前轮转角;以维持车辆工作在稳态工作区为控制目标,设计基于模型预测控制(MPC)的车辆稳定性控制器,通过设定的分配规则按轴荷比等比例分配各轮驱/制动力矩.利用相平面法作为判定依据自适应分配各控制器权重,实现控制器之间的切换.在连续转向工况下,对控制算法进行仿真验证.结果表明:在相同转角输入下,相较于无控车辆,受控状态下车辆的横摆稳定性能提高了16%,行驶状态得到了改善.     

基于GT-SUITE的机电复合驱动车辆建模与仿真

考虑到机电复合驱动车辆的机械桥和电驱桥可独立驱动或协同驱动车辆,能有效解决车辆动力性、燃油经济性提升以及行驶可靠性提高等难题,作者基于GT-SUITE软件建立了机电复合驱动相关部件模型和双轴车辆仿真模型,对比了动力单元与两档电驱桥动态换挡的台架试验和仿真结果,并对整车最高车速和加速性能进行仿真分析,验证了模型的正确性.     

多轴电驱动车辆驱动力优化分配策略

为提高某型多轴电驱动车辆的经济性,提出了一种最优驱动力分配控制策略.以电驱动系统效率最优为核心,对驱动转矩的分配进行离线优化,生成可在线应用的驱动模式表,通过查表插值可以确定驱动轴数,再根据整车轴荷动态分布情况,确定具体驱动轴,以充分利用地面附着力;利用Matlab/Simulink搭建整车后向仿真模型,在调整的世界重型商用车循环工况上进行仿真分析.结果表明,采用最优驱动转矩分配控制策略,相对驱动转矩平均分配控制策略和基于轴荷比分配转矩控制策略,经济性分别提升了9.18％和6.12％.     

钢坯运输车结构设计及有限元分析

为了解决钢坯的运输问题设计了钢坯运输车。介绍了该车的车架、传动装置、弹簧支座、弹簧组合和主动轮部件等设计。主动车轮轴是钢坯运输车的关键零部件,采用结构有限元分析软件ANSYS分析了该轴的应力和变形。实践证明,该车具有操作简单、承载能力强、运行速度快等特点,完全满足生产需求。     

重型越野车驱动桥智能设计系统

阐述了重型越野车驱动桥智能设计系统的设计思想、组成结构及其实现方法，并简单地介绍了该系统的主要功能．该系统是一个运用并行工程思想，借助于面向装配的设计方法，基于计算机网络的智能ＣＡＤ系统．它能自上而下地实现重型越野车驱动桥设计的全过程     

重卡驱动桥壳疲劳稳健性与轻量化设计

驱动桥壳轻量化设计对于提高承载能力、降低生产成本具有重要的意义.本文在驱动桥壳有限元分析和疲劳分析计算的基础上建立驱动桥壳多目标优化模型，对重型卡车驱动桥壳进行参数化设计，建立正交试验表，利用田口方法和综合评价方法对驱动桥壳的疲劳性能稳健性和质量进行优化设计.优化结果表明，此方法可以应用于驱动桥壳的多目标优化，优化后驱动桥壳的疲劳稳健性能得到提高，减轻了质量，因此节约了桥壳材料，降低了生产和运营成本，提高了设计水平.     

基于横向载荷转移量的客车侧倾稳定性分析

针对客车侧倾稳定性问题,建立了基于横向载荷转移七自由度动力学模型,并根据所获得实车试验数据验证了所构建模型的合理性.根据所构建的具有横向载荷转移七自由度动力学模型进行了不同车速下转向盘转角阶跃仿真,分析客车结构参数和车速对其侧翻稳定性的影响.仿真结果表明:客车后轮驱动轴为侧倾稳定性的危险车轴,当车速过高或前轮转角过大时,后轴首先离地.增大各轴轮距、降低簧上质量质心高度、提高客车悬架侧倾刚度,能够有效的提高客车的侧倾稳定性.     

基于轴载谱的沥青路面累计当量轴次换算

按照轴数和轮组数对公路上常见车辆进行详细分类,根据交通组成的权重确定实测轴载样本量,并采用静态称重系统对其进行了随机抽测,绘制了各主要车型的轴载谱,据此计算了轴载换算系数和等效轴载。结合某高速公路沥青路面改扩建工程,计算了基于实测轴载数据和理论轴载数据的累计当量轴次换算结果。研究结果表明：与采用理论轴载计算相比,基于实测轴载谱计算得到的累计当量轴次数值较大;为了满足结构验算的需要,沥青路面的厚度应加厚。     

轮边驱动电动车的转矩协调控制方法

为了解决轮边驱动电动汽车由于控制自由度冗余易造成的操纵稳定性降低的问题,基于逻辑门限值理论设计了一种使车辆能适应转向行驶及直线行驶的驱动转矩协调综合控制系统.该控制系统考虑了车辆转向行驶时轴荷转移、向心力及轮胎侧偏等影响,实现车辆的转向差速控制,使车辆能够按照驾驶员的期望在理想道路轨迹上行驶;并通过对驱动电机转矩进行协调控制,消除非期望横摆力矩的影响,提高车辆在直线行驶过程中的操纵稳定性.仿真结果表明,所提出的转矩协调控制方法改善了轮边驱动电动汽车的操纵性能.