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.     

加速度变化对道路平面线形行车舒适性评价方法

公路行车舒适性与平面道路线形密切相关,在分析车辆在不同道路线形下运行特性的基础上,提出采用加速度和加速度变化对道路平面线形舒适性评价的方法,阐述横向加速度、轴向加速度与舒适性的关系及评价指标。通过分析加速度的变化对舒适性的影响,建立加速度变化率模型和加速度干扰模型。用加速度干扰表示速度摆动大小和变化频繁度,给出在直线、缓和曲线、圆曲线路段上加速度干扰的离散化模型。通过对不同道路线形的实例仿真,定量分析加速度变化率对舒适性的影响,以加速度干扰大小分析不同线形路段条件对行车舒适性的影响程度及变化趋势,并针对不同道路线形给出提高舒适性的改善方法。仿真结果表明,该评价方法为检验道路平面线形舒适性提供了参考依据。     

基于横、轴、竖加速度干扰模型的行车舒适性评价

由于加速度干扰可以用来描述车辆速度摆动,而车辆速度摆动又恰与乘车舒适性紧密相关,因此加速度干扰可用作乘车舒适性的定量评价指标.从横、轴、竖三个方向建立了新的加速度干扰模型,从而能为乘车舒适性做出准确的评价预测及提供合理的数学模型,达到定量分析的目的.     

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.     

风与车流联合作用下在役桥行车舒适性研究

现有基于风-汽车-桥梁耦合振动的行车舒适性研究中,较少考虑了车流随机性和路面等级退化因素,致使分析成果具有一定局限性.本文综合考虑了车流随机性和路面等级退化等因素,运用一种新的车辆和路面等级退化模型分析大跨度桥梁的振动及行车舒适性.建立一个包含座椅及车辆纵向振动的24自由度空间车辆模型;基于考虑邻近车辆影响的改进CA(Cellular Automation-元胞自动基)模型和路面退化模型,通过桥梁和车辆相互作用力关系,建立了风-车流-桥梁系统的耦合振动方程.数值计算表明:本文所提出的方法能够合理地模拟风-车流-桥梁系统的耦合振动,且驾驶员座椅模型的各向振动对行车舒适性有显著影响.     

基于D-S证据法的路面行车舒适性综合评价方法

路面行车舒适性主要受路面平整度的影响,目前主要有主观感受、行车振动以及驾乘人员的心生理变化3种评价方法.由于测试对象、测试方法及评价标准不同,不同方法对路面行车舒适性评价的准确性不同,评价结果也有一定的差异.为了提升路面行车舒适性评价的准确性和客观性,文中利用平整度范围为1.06～5.53 m/km的12条沥青路面的室外乘车试验结果,提出了采用D-S(Dempster-Shafer)证据法对3种评价方法进行决策融合的路面行车舒适性综合评价方法.研究结果表明:采用D-S证据法建立的基于路面平整度的行车舒适性综合评价体系能够显著降低各评价方法的不确定性,验证了模型的有效性,得到了综合3种舒适性评价方法的路面平整度绝对阈值;速度对综合评价体系的不确定性下降比例有重要的影响,符合实际情况.     

山区公路桥头行车安全评价指标及改善研究

山区公路桥涵运营中的桥头跳车现象,严重影响了行车安全性和舒适性。以山区公路桥头行车安全性为研究对象,选取行车中车辆振动加速度变动作为驾驶员危害程度定量评价指标,实验表明,桥头跳车的危害程度与车辆经过桥头时的行驶速度呈正相关,并表现为加速度最大瞬态振动值(Maximum Transient Vibration Value,MTVV)的大小。因此,提出通过在桥梁位置设置合理指示标志及限速标志,提醒驾驶员降速行驶,可期望来降低桥头跳车的危害程度,并为公路部门的养护管理提供方便。     

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.     

九自由度汽车舒适性仿真

在汽车舒适性预测评估和汽车悬挂系统,驾驶室支承系统、发动机悬置系统优化设计中、要求选用合适的动力学模型对汽车舒适性进行动态仿真。笔者以３种工况下人体垂直方向加速度加权均方根值作为舒性评价指标,建立了九自由度汽车振动模型,在推导计算公式,设计算法的基础上编了仿真计算程序,并对红岩ＣＱ１１６０载重汽车进行了什么性仿真计算。通过对红岩汽车系列产品所做实验数据比较,证明了所建模能够比较好的反映汽车的振动情     

基于Matlab分析的路面平整度控制方法

为了在摊铺过程中控制和实现路面的平整度要求，从路面平整度的均方差评价指标及其测量方法出发，用Matlab开发了相应的模拟计算程序，分析了平整度均方差值与理想的正弦波形不平整路面的波长、幅值之间的定量关系，并根据车辆与路面相互作用时的行驶舒适性要求，确定了平整度指标、路面状态参数以及行驶舒适性三者之间的定量关系。分析结果给出了既满足给定的平整度指标又满足行驶舒适性要求的路面波长与幅值的取值范围，从而为定量控制路面平整度提供了一种新思路和方法。     

不平整激励下机场道面和公路路面

针对目前我国机场道面平整度评价主要沿用高速公路标准体系,提出一种机场道面和公路路面平整度评价的建模与分析方法.建立飞机和汽车动力学模型,选取飞机和汽车竖向加速度响应作为评价指标,提出基于Matlab/Simulink模块仿真分析的流程.以代表机型和车型作为试验对象,在不平整铺面激励下考查竖向加速度响应的差异;并解析运行速度、组成构造、前后轮距、质量分配系数、振动元件、质量和转动惯量等因素对飞机和汽车动力学响应差异的影响程度.最后,根据波音公司疲劳标准,反算机场道面国际平整度指数(IRI)与3 m直尺下最大间隙的标准值,提取机场道面管理的重要的决策参数.     

满载汽车动力学模型及仿真

以某款轿车为研究对象,建立12自由度汽车乘坐动力学模型,通过达朗贝尔原理推导动力学方程.首先,采用滤波白噪声法建立路面不平度时域模型,生成的C级路面随机激励高程变化在-0.05~0.05 m范围以内,符合实际路面.然后,在Simulink中建立人-车-路系统仿真模型,对轿车在不同车速下不同位置的人体振动响应进行仿真分析,并进行舒适性评价.最后,进行实车试验,验证模型的正确性.结果表明:在50 km·h^-1车速下,所有乘员的主观感受为稍有不舒适;随着车速的增加,前排乘客和驾驶员稍有不舒适的主观感受越来越强,而后排乘客的主观感受由稍有不舒适增加到有些不舒适.     

基于车内噪声水平的路面预养护指标阈值确定方法研究

为了消除车内噪声对人心理和生理的危害,提出了一种基于车内噪声水平的沥青路面预防性养护指标阈值的确定方法。通过多层前向反馈神经网络构建了车内噪声和国际平整度指数的关系模型;依据噪声分级和危害标准,确定了国际平整度指数指标预防性养护的噪声阈值标准;对比分析了国际平整度指数指标预防性养护的规范阈值标准和噪声阈值标准的养护需求。结果表明,前向反馈神经网络能够较好地根据车内噪声水平预测沥青路面国际平整度指数。噪声阈值标准相对于规范阈值标准,对沥青路面国际平整度指数提出了更高的要求。     

基于接触力学的路面构造粗糙度评价

为了给路面抗滑构造设计与优化提供指导,使得设计的隧道水泥混凝土路面具有更好的抗滑性能,针对目前路面抗滑性能评价指标的不足,基于轮胎与路面接触作用机理,从接触力学的角度提出一种轮胎有效接触界面的构造粗糙度评价方法。通过对四种不同路面的胎/路接触应力分布特性进行比较,对接触应力分布非均匀性和应力集中效应进行分析,并提出了相应的评价指标。结果表明:结合室内试验与现场路面压力胶片测试,不同路面上的轮胎接触应力分布为典型的非均匀分布状态,且具有一定的随机分布特性,可以从接触力学的角度反映路面构造分布形态。应力峰值可以表征单点构造峰顶接触应力最大值,直接反映了路面构造与轮胎的包络变形程度,而Weibull模量可以从接触界面上进行整体的应力分布均匀性评价,属于间接性面域评价指标,二者的结合能够更加全面地进行路面的构造粗糙度评价。     

具有随机干扰的车辆座椅悬架系统的鲁棒H控制

针对随机干扰环境下的车辆座椅悬架系统,给出鲁棒H控制器设计方法。首先建立座椅悬架系统的动力学模型,在建模过程中同时考虑了系统中存在的参数不确定(质量、刚度、阻尼)和座椅随机振动因素。其次,基于随机微分方程理论和Lyapunov泛函理论设计出半主动控制器,给出控制器参数线性矩阵不等式解的形式,并保证系统的H性能指标。最后,随机输入下的时域和频域仿真结果表明,所提方法在参数不确定和随机干扰下能够有效衰减座椅悬架垂直加速度,提高人体乘坐舒适性。     

汽车一般双轴悬架模型及其平顺性分析

对前后悬架幅频特性不同，悬挂质量分配系统不等于1的一般的汽车双轴悬架模型，由于前后悬架存在动力学上的耦合，单纯采用微分方程分析会出现困难，笔者采用动力学微分方程转化为状态方程的分析方法，将前后轮双输入折算为前轮单输入，从而方便地求出车身上任一点垂直加速度对前轮路面不平度速度输入的幅频特性和车身俯仰角加速度对前轮路面不平度速度输入的幅频特性，基于此方法，分析了不同的悬挂质量分配系数对一般双轴模型平顺性的影响。     

基于车桥耦合振动分析的斜拉桥行车舒适性评价分析

基于车辆动力响应的功率谱密度分析,运用自编的车桥耦合振动程序,采用1/3倍频程评价法对过桥车辆的行驶舒适性进行了评价.结果表明,随机桥面不平度是影响斜拉桥行车舒适性的主要因素,应通过有效管理维护使桥面不平度等级维持在"一般"以上;车速对行车舒适性有一定影响,但不明显.所给出的分析步骤和方法可为同类桥梁的相关评价分析提供参考.