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原文传递基于整车模型的沥青路面平整度评价方法研究

论文题名：	基于整车模型的沥青路面平整度评价方法研究
关键词：	整车模型;沥青路面;平整度;评价方法
摘要：	道路路面的平整度对车辆振动、人体舒适性及道路的使用寿命有显著影响。现行广泛使用的沥青路面平整度评价指标IRI与行驶舒适性相关性较差,且计算IRI采用的是客车车辆模型不具有代表性等缺陷。另外,现行的沥青路面平整度评价方法更多的是基于理论法进行的,研究时建立简化的多自由度车辆模型,而简化的车辆模型均将车身视为具有集中质量的刚体,忽略了车身的横向振动和前后振动,且轮胎模型与实际轮胎差别较大,因此,采用动力学仿真软件对人-车-路相互作用进行模拟仿真相对于理论法更贴近实际。对于路桥过渡段,虽然研究人员对桥头跳车进行了大量研究,但尚未提出统一的容许差异沉降;有研究人员提出以最大瞬态振动值作为路桥过渡段评价指标,但尚未给出该指标的分级标准。针对上述各问题,本文提出采用整车车辆模型进行人-车-路相互作用仿真,并提出正常路段和路桥过渡段沥青路面平整度评价方法。　　本文采用人体加权加速度均方根值、最大瞬态振动值MTVV分别作为沥青路面正常路段及路桥过渡段平整度评价指标。依托浙江富阳三条不同等级的试验路进行了正常路段车辆内部加速度数据采集试验和路面平整度绝对高程数据采集试验,对加速度数据进行处理确定不同路段、不同车速下小汽车与货车的人体乘坐舒适性。对差异沉降较为严重的路桥过渡段高程进行测量,为后续路桥过渡段道路建模提供依据。然后,利用车辆仿真软件 Carsim、Trucksim通过修改基础车辆模型中车体、轮胎、转向系悬架制动系、传动系和空气动力学等七大子系统的特性参数建立试验小汽车、货车的整车车辆模型;并利用软件的道路模块设定中心线高程、路面不平度及路面性质等特性参数建立正常路段道路模型;进而利用建立的整车模型与道路模型进行人—车—路相互作用仿真,采集座椅加速度数据。将加速度采集现场试验数据结果与仿真结果进行对比分析,结果表明小汽车仿真计算的加权加速度均方根值与现场试验计算的加权加速度均方根值相关系数为0.913,货车的两结果相关系数为0.767;将我国广泛使用的两个沥青路面平整度评价指标与加权加速度均方根值进行相关性研究,发现加权加速度均方根值与IRI、标准差σ的相关性系数分别为0.903、0.859。　　对于路桥过渡段研究时,分别针对设有搭板和不设搭板的路桥过渡段采用纵坡变化值、台阶高度作为其差异沉降控制指标;通过对目前国内外路桥过渡段容许纵坡变化值和台阶高度的分析,提出本文路桥过渡段模拟工况,并进行人—车—路相互作用仿真;根据仿真结果计算最大瞬态振动值 MTVV,进行参数影响分析;依托京港澳、郑焦晋高速公路,研究路桥过渡段舒适性评分与最大瞬态振动值MTVV的相关关系,并根据舒适性分值对应的主观感受对最大瞬态振动值MTVV值进行基于舒适性的分级;根据人体出现不舒适感受时MTVV分级的低限结合不同工况下仿真得到的MTVV结果,反算出不同工况下路桥过渡段容许差异沉降值。　　通过以上研究,本文对沥青路面正常路段提出平整度实测评价方法和仿真评价方法,并给出具体实施步骤;对路桥过渡段平整度提出实测评价方法、仿真评价方法和简单评估法,给出具体实施步骤。　　本文对目前道路路面平整度评价存在的一些问题进行了改进,提出的平整度评价方法更为合理,尤其是对路桥过渡段平整度评价指标MTVV的研究弥补了当前桥头跳车研究的不足,具有一定的实际意义和理论价值。
作者：	苏曼曼
专业：	道路与铁道工程
导师：	张洪亮
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文