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原文传递利用轮胎-路面噪声实时测量路面构造深度的方法研究

论文题名：	利用轮胎-路面噪声实时测量路面构造深度的方法研究
关键词：	构造深度;轮胎-路面噪声;主成分分析;第一主成分向量;实时测量
摘要：	路面质量检测在公路养护工程中发挥着越来越大的作用，但越来越多的工程病害、事故表明，现有的路面检测速度已难以跟上公路建设、养护所需。尽管工程中采取了改进措施，但仍不时出现检测结果与实际路面质量状况不符的情况。由于路面病害发展迅速，同时路面检测频率、效率又太低，参考的路面数据相对滞后，以致难以准确、实时地预报路面质量状况。路面抗滑性能与行车安全紧密相关，构造深度作为表征抗滑性能的要素之一，其重要性不言而喻。轮胎-路面噪声时刻伴随车辆运行，随表征路面纹理的构造深度的变化而变化。为了提高路面构造深度检测效率，需要在采集轮胎-路面噪声信息的同时，又能通过分析将对应的构造深度瞬间呈现。因此，实时测量路面构造深度这一指标来间接反映路面的质量状况便具有重大的工程意义。　　本文首先总结分析了国内外沥青路面构造深度测量方法及其优缺点;着重分析了轮胎、路面各影响因素对轮胎-路面噪声的影响，除此之外，还简要分析了非路面因素的影响;分析得知由于轮胎因素影响机理复杂，各种因素综合影响，通过设计采用同一轮胎在不同速度、不同路面类型状况下试验，采集噪声数据信息，通过MATLAB软件编程将轮胎与路面噪声试验数据进行傅里叶转换，用EXCEL软件将数据标准化，在EXCEL中运用主成分分析法选取出代表路面特性的第一主成分向量，并再将新数据导入MATLAB中，以图像的形式呈现。通过对第一主成分向量图像的分析，得知可以用它来对路面构造深度进行预测，并加以验证。　　分析、研究所得成果如下: 　　(1)传统手工铺砂法在国内外仍适用，车载式激光构造深度仪法已成普遍，但是效率较低，中美对比中看出美国已对用声音来测量噪声进行了研究，但并未有所突破。　　(2)噪声的主要评价指标是A计全声压级和1/3倍频带频谱图，声压级与声压、声压与电压可以相互转换;轮胎-路面噪声主要有花纹噪声和轮胎振动噪声，轮胎振动噪声与路面的纹理特性无关，而与路面构造深度相关的噪声是花纹噪声。　　(3)轮胎因素中，抗滑、耐磨性能的轮胎噪声声压级越大;花纹是影响路面噪声的首要因素，花纹对声压级的变化范围影响最大;存在一个临界沟槽深度，使得噪声声压级在此深度达到最大值;在标准胎压下增大或减小气压，轮胎-路面噪声的声压峰值都有所提高，并且声压级随着频率的增大而做周期性变化。　　(4)路面因素中，路面结构不同，轮胎-路面噪声的变化也有所不同且差异较大;路面空隙率影响较大，声压级与空隙率成一次函数:y=-0.5514x+86.898，空隙率越大，构造深度随之增大，轮胎-路面噪声逐渐降低。　　(5)非路面因素中，车速对轮胎-路面噪声的影响最大，噪声随着车速的增加而增加，但增加幅度越来越小，遵循公式:y=35log(1+10/v)。高速行驶时，声压级峰值在频率为1000Hz附近;随着荷载的加大，路面噪声先增大，但增加的幅度慢慢降低，之后噪声又慢慢减小;随着温度的升高，路面噪声不断减小，但在不同车速测试下没有规律性;路面干湿度状况对一般密实型沥青路面影响较小，而对于多空隙路面影响较大。　　(6)对各声压级差值进行排序，发现轮胎因素对轮胎-路面噪声影响最大，非路面因素中的车速次之，路面因素影响最小。　　(7)根据主成分分析理论，选取的第一主成分向量，可以作为路面特性的代表，并通过试验验证，第一主成分向量不受车速影响，可以对路面构造深度进行实时测量，且测量结果精确度较高。　　本文所分析所得到的结论与结果，在保证道路检测质量的情况下，又提高了检测速度，这对建立起全国范围内道路质量状况“大数据”具有重大的推动作用。
作者：	冯超
专业：	交通运输工程
导师：	邓卫东
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文