基于瀝青路面表面形貌特性的車(chē)輛操縱穩(wěn)定性分析.pdf

1、路面的抗滑性能是保障車(chē)輛安全行駛的必要條件，路面的表面形貌決定其抗滑性能的優(yōu)劣，因而研究路面表面的紋理特性，及其在輪胎和路面相互接觸中的地位和作用就顯得尤為重要。常用的表面紋理測(cè)量方法和表征參數(shù)是對(duì)整個(gè)表面紋理水平的平均衡量，并不能量化表面輪廓微凸體的分布，也就無(wú)法揭示路表紋理對(duì)路面摩擦的影響，因而有必要研究路表紋理表征的新方法。此外，在車(chē)輛行駛安全的研究中，也鮮有關(guān)于路表形貌的考慮。故此，基于路面表面形貌特性的車(chē)輛-路面相互作用研究有

2、著必要的研究意義和客觀的研究空間。鑒于此，本文以路表的形貌特性為切入點(diǎn)，研究路面為保證車(chē)輛正常行駛所需的抗滑性能，以期為早期設(shè)計(jì)階段路面混合料的抗滑設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
　　在總結(jié)已有粘附摩擦理論和遲滯摩擦理論的基礎(chǔ)上，本文首先對(duì)輪胎和路面相互作用的摩擦機(jī)理進(jìn)行了研究。在詳細(xì)分析輪胎的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)基礎(chǔ)上，揭示了胎面單元與路表接觸單元間的相互作用;進(jìn)而就接觸面干燥和潮濕兩種狀態(tài)，分別闡述了路面表面不同尺度紋理在接觸作用中的地位;并基于此提出了

3、路面表面最優(yōu)紋理的選擇依據(jù)。
　　由于不同尺度的紋理對(duì)輪胎和路面間摩擦產(chǎn)生的機(jī)理并不相同，故對(duì)路表紋理的測(cè)量需要記錄其尺度范圍內(nèi)各尺度的分布。由此，本文基于激光測(cè)試技術(shù)，開(kāi)發(fā)了靜態(tài)激光輪廓測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由激光傳感器和位移傳感器組成，分別記錄行進(jìn)途中的垂向位移和水平位移，經(jīng)過(guò)后期數(shù)據(jù)處理，可獲得完整的測(cè)試表面輪廓曲線。首先，詳細(xì)介紹了測(cè)試系統(tǒng)的各組成部分和相關(guān)的技術(shù)參數(shù);然后，通過(guò)對(duì)幾種常見(jiàn)表面的測(cè)試，驗(yàn)證了測(cè)試系統(tǒng)的有效性和

4、重復(fù)性;最后，分別闡述了現(xiàn)場(chǎng)路段測(cè)試表面和室內(nèi)試件測(cè)試表面的測(cè)試方法，為后文路表紋理水平的量化表征提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
　　針對(duì)目前常用紋理表征參數(shù)的不足，為了量化表征表面微凸體的分布，并與輪胎路面摩擦機(jī)理相連，本文分別基于譜分析方法和分形分析方法，研究了瀝青路面表面紋理特征的表征方法，并提出了與路面抗滑性能相關(guān)的路表紋理表征參數(shù)。首先，基于信號(hào)處理技術(shù)，對(duì)前文所測(cè)表面輪廓曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并根據(jù)ISO13473-4譜分析方法的算法，編

5、制計(jì)算程序，算得輪廓曲線的譜參數(shù);其次，分析了路面表面紋理輪廓曲線的分形特征，并根據(jù)分形分析法，計(jì)算得到輪廓曲線的分形參數(shù);然后，分別進(jìn)行室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)的摩擦和紋理測(cè)量試驗(yàn)，求得各表征參數(shù)，驗(yàn)證了本文所提路面表面紋理特征的測(cè)量方法和表征方法，并分析了各紋理表征參數(shù)與路面抗滑性能的相關(guān)性，為接下來(lái)的抗滑性能預(yù)測(cè)模型建立提供參數(shù)基礎(chǔ)。
　　抗滑性能預(yù)測(cè)模型的建立，一方面可以為混合料設(shè)計(jì)階段控制建成路面的抗滑性能提供依據(jù)，同時(shí)也可以為已建服

6、務(wù)期內(nèi)路面抗滑性能的監(jiān)測(cè)提供途徑。因此，本文在前文工作的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了路面抗滑性能預(yù)測(cè)模型的研究。首先，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和灰色關(guān)聯(lián)度分析方法，通過(guò)對(duì)已有試驗(yàn)數(shù)據(jù)的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，建立了隱式的預(yù)測(cè)模型，并對(duì)模型的預(yù)測(cè)效果進(jìn)行了驗(yàn)證;然后，結(jié)合最優(yōu)子集回歸分析方法，通過(guò)確定對(duì)抗滑影響顯著的紋理尺度區(qū)間，建立了以路表紋理水平參數(shù)為變量的顯式的預(yù)測(cè)模型;最后，基于顯式的抗滑性能預(yù)測(cè)模型，以紋理水平為橋梁，分別分析了混合料設(shè)計(jì)參數(shù)和施工條件參數(shù)對(duì)路面

7、抗滑性能的影響，為混合料的抗滑設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。
　　路面抗滑性能的設(shè)計(jì)是為了保證其上車(chē)輛的行駛安全。本文從車(chē)輛運(yùn)行安全的角度，進(jìn)行了路面抗滑性能對(duì)車(chē)輛操縱穩(wěn)定性及其制動(dòng)距離的影響分析。首先，基于分形插值函數(shù)，構(gòu)造路面表面輪廓，建立路面模型子模塊;然后，借鑒統(tǒng)一刷子輪胎模型，建立輪胎模型子模塊;第三，建立二自由度整車(chē)操縱穩(wěn)定性分析模型，進(jìn)行車(chē)輛和路面相互仿真，分析了路面抗滑性能對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響;最后，結(jié)合有限元模型，對(duì)車(chē)輛制動(dòng)性能進(jìn)