基于实测载荷谱的三维路面重构方法

针对三维路面重构时路面不平度难以描述的问题,提出一种利用实测载荷谱反求路面的方法。在建立采集方法和测试系统基础上采集某车实际行驶载荷谱,以3种典型路面下的直线匀速行驶工况为例进行三维路面重构。基于BP神经网络建立路面反求模型,使用车辆7自由度路面输入振动模型在标准等级路面输入下的输出响应,对BP神经网络进行训练和验证。以实测和积分后的载荷谱为输入,反求得到二维路面并进行验证,在此基础上,使用三角网格法对三维路面进行重构。研究结果表明:反求出的路面作为激励输入至7自由度路面输入振动模型中,输出的簧上及簧下加速度与实测相对误差在8%以内,验证了路面反求结果的有效性,为三维路面重构提供了一种切实可行的方法。

基于GPS和车辙的三维路面重构

提出了一种基于地理定位系统(GPS)和横断面车辙数据的路面三维重构模型.针对GPS和车辙的采样间隔不同,首先采用Cardinal插值算法对非等间距的离散GPS点插值,并按间距需求选取等间距的插值点,然后将序列化后的GPS插值数据与车辙数据融合,构造出在三维空间中用于绘制三角形网格的顶点矩阵,最后实现了三维重构路面的绘制.实验表明用该方法重构的三维路面在路面车辙、坑槽及拥包的检测方面有很好的应用价值.

基于Matlab与Adams的三维路面建模研究

通过谐波叠加法、AR模型法、伪白噪声法、线性滤波法实现路面不平度生成,对各方法及其生成的路面不平度结果进行了比较和评价。提出了一种将生成的大量的空间路面不平度序列转换成Adams/car识别的三维路面文件的方法。提出了三维路面生成的通用方法,该方法可用于生成各类试验场路面,为建立基于Adams的虚拟试验场提供了依据。

三维路面模型的构建及其在Adams中的验证

根据多功能激光路面检测仪测得的路面信息,提出了利用Delaunay三角剖分与加权函数插值相结合生成三维路面模型的算法,在此算法的基础上根据Adams中的路面格式生成其相应的路面文件,可以直接被Adams调用。同时通过功率谱对比与Adams中仿真分析对生成的路面模型进行了验证。结果表明,此算法可以生成纹理更加清晰、精度较高的路面模型;不同车速下的仿真结果与实测路面结果有较好的一致性,误差相对较小。因此,生成的路面模型能够真实地反映实际路面不平度的特征。

基于三维路面谱仿真履带车辆振动系统的动态模拟

通过谐波叠加原理,在现有的二维路面谱的基础上,从空间路面频率谱出发,将之拓展到三维空间内的路面谱,并给出模拟随机路面谱的方法。通过对该路面谱模型进行谱分析,对其功率谱密度进行了验证。建立了某履带车辆单自由度悬挂质量振动系统的力学模型,以三维路面谱模型作为虚拟激励输入,实现了对单自由度履带车辆振动系统的动态模拟。

基于轮胎与三维路面接触分析的车辆半主动控制研究

轮胎与路面的接触关系的模拟影响着车辆悬架响应和控制的精度.在运用分形理论构建的三维路面模型基础上,建立了轮胎与路面的三维动态接触关系.针对1/4车辆悬架模型,分别搭建了被动悬架、模糊PID控制和天棚阻尼控制算法,在两种接触条件下对比了被动悬架和两种控制算法的车辆悬架垂向加速度、悬架动挠度及轮胎力的时域和频域响应情况.计算结果表明,采用模糊PID控制算法在车辆平顺性方面优于被动悬架和天棚阻尼控制算法;车辆在考虑轮胎和路面三维接触时,在面接触工况下,车身加速度、悬架动挠度及轮胎力响应的峰值都低于点接触工况.

三维路面模型的构建及其在Adams中的验证

本文根据多功能激光路面检测仪测得的路面信息,提出了利用Delaunay三角剖分与加权函数插值相结合生成三维路面模型的算法,在此算法的基础上根据Adams中的路面格式生成其相应的路面文件,可以直接被Adams调用。同时通过功率谱对比与Adams中仿真分析对生成得路面模型进行验证,验证结果表明生成的路面模型能够真实地反映实际路面不平度的特征。

随机激励三维路面空间域模型建模与仿真

对比国标给定幂函数形式的路面功率谱密度,采用最小二乘非线性参数估计法对路面功率谱密度有理函数表达式中的参数进行估计,将一维路面功率谱扩展成二维功率谱,推导了三维路面建模的二维傅里叶逆变换法。在MATLAB中利用该方法和传统方法生成C级路面高程数据,将仿真得到的三维路面直线轨迹、弯曲轨迹高程进行采样后做功率谱估计,并与标准等级路面功率谱对比。结果表明:该方法生成高程数据快,得到的三维路面横向、纵向直线轨迹和弯曲轨迹路面高程具有相同的功率谱特性。

三维路面激励下重载汽车三向轮胎力仿真分析

为研究车-路相互作用下路面的动态响应,通过改进谐波叠加法将二维路面谱拓展为三维空间路面谱,采用Matlab软件建立了三维随机路面模型,并在多体动力学软件ADAMS中建立了重型自卸车虚拟样车模型。仿真分析了重型自卸车以60 km·h-1行驶在B级三维随机路面时,各轴两侧轮胎法向力、侧向力及纵向力随路面长度的变化规律。仿真结果表明:三维随机路面激励下,各轴轮胎法向力绕各轴静载荷曲线上下波动,纵向力和侧向力呈正负交替变化的趋势。该研究为今后分析重型汽车作用下路面的动态响应提供参考依据。

测量路面三维纹理的激光约束双目鲁棒算法

为提升激光约束双目重构算法测量路面三维纹理的普适性,增强算法的抗光干扰能力,解决激光约束目标在变化光照下的鲁棒提取问题,基于Faster-RCNN(faster-region based convolutional neural network)构建激光约束识别模型,提取5~1050 lux光照范围内人为构造的激光约束目标,对待测路面的约束目标开展子区域分割,进而实现子区域分割立体匹配下双目三维重构。结果表明:改进算法在1050 lux光照强度下的平均构造深度测量值与铺砂法的拟合系数为0.987,优于原激光约束双目重构算法的0.887;在5~1050 lux光照范围内,改进算法最大波动误差、平均波动误差分别为0.141、0.084 mm,较原激光约束双目重构算法分别降低70.20%和76.83%。

基于数字全息三维检测的沥青路面车辙预防养护辅助设计方法及应用

车辙作为沥青路面常见病害之一,其对路面使用寿命和交通安全具有重要的影响。当沥青路面出现中轻度车辙时,在预防养护过程中,车辙形变会导致养护材料用量增加。因此,在养护设计中能否准确计算填补车辙材料用量,对于保证养护质量和养护效率意义重大。该文基于实体养护工程需求,分析传统车辙检测方法和数据在养护设计中存在的问题,提出一种采用数字全息三维检测技术的沥青路面车辙预防养护辅助设计方法。该方法通过数字全息三维检测技术,能够全面获取路面连续高精度三维数据并建立三维模型,通过仿真模拟精准计算填补车辙养护材料用量,有效提高了预防养护的精准性。通过实体工程验证,结果表明:基于数字全息三维检测的沥青路面车辙预防养护辅助设计方法,能够将车辙预防养护材料用量负偏差控制在5%以内,与基于传统检测方法和数据的养护设计相比(材料用量负偏差超过50%),效果显著。

三维虚拟路面的谐波重构

为了解决给车辆动力学仿真及车辆部件疲劳分析时获取载荷谱提供符合实际的路面输入,基于标准路面指数函数的空间频率谱,采用改进的谐波叠加法,在Matlab软件中编制了B级路面的三维空间随机路面,编写了Adams中的路谱文件并与平直路面下车辆的动态性能进行了对比。结果表明,通过改进的谐波叠加法构建的三维虚拟路面其功率谱密度能与标准路面功率谱密度很好的吻合,说明创建的三维路面能很好的模拟实际路面,编制的Adams路面谱也可在车辆动力学仿真中得到很好的应用。因此,文章提供的三维路面重构法可为车辆动力学仿真提供符合实际的路面输入。

三维随机路面时序建模研究

基于单自变量时序道路模拟原理与方法的拓展,用双自变量时序模型对三维随机路面进行刻画。介绍了时序模型分类、模拟原理及其在道路模拟中的主要应用;对三维路面建模进行分析,给出了三维路面时序模型的建模过程和实施步骤,所构建的三维时序模型方法可以用于任意的平稳随机道路的重构;通过算例研究对所用方法进行了验证。

基于对数映射的三维路面高程晕渲技术研究

采用传统的基于线性高程晕渲方法重建的三维路面,对于较平整的路段,显示的路面效果比较夸张,而对于路面质量较差的路段,在显示坑槽的同时,又会忽略路段的平整特性。提出一种基于对数映射的三维路面高程晕渲方法,首先以路面平均高度值为基准将测得的路面相对高程归一化,再将归一化后的高程进行对数映射,最后将变换后的数据线性等分成20个晕渲色层。在-10^+10mm的相对高程范围内对应于10个色层,表征路面的平整特性,-10^-100mm和+10^+100mm的相对高程对应于另外10个色层,用于表征路面的变形类病害。研究结果表明:运用这种方法不仅能够实现对路面质量较差、路面有较大坑槽和拥包的三维路面的彩色晕渲,同时还能表现路面的破损信息、局部平整度及车辙信息,增强了显示效果。

虚拟仿真三维复杂路面的实现

现有的虚拟仿真软件提供的路面十分简单和规则化,在拖拉机虚拟样机性能仿真分析时,不能真实地反映实际作业情况。本文针对这一问题,分析了ADAMS和虚拟现实软件Vega中的三维路面,提出了适合拖拉机虚拟仿真的三维复杂路面的实现方法,并使用数字高程模型实现了两种路面的同构,提高了仿真的真实性。

Matlab实现ADAMS三维随机路面建模

根据谐波叠加法得到二维随机路面谱,通过改进的谐波叠加法将二维路面谱扩展到三维,形成三维随机路面谱的建模方法。详解了ADAMS中三维随机路面文件的编制规则,通过Matlab编程计算出路面文件中的路面点高程值阵列,生成ADAMS三维随机路面模型文件,仿真计算过程表明路面可用于仿真计算研究。

三维随机路面通用模型建立与仿真

为了给虚拟样机仿真分析提供复杂三维路面环境,基于单点FFT路面不平度时域模型,建立了三维FFT随机路面数学模型,并实现了其在Matlab中的仿真;依据三角网格法理论,建立了生成三维路面文件的通用模型,包括节点的生成和单元生成算法,并导入Adams形成所需的三维路面仿真环境。应用上述方法生成C级路面,对所选择的车辆样机进行了行驶平顺性仿真,与GB/T 13441—92标准对比分析得到了该车行驶平顺舒适性的合理时间。

某试验场强化路三维虚拟路面重构与对比分析

对某试验场强化路面中线轨迹的测试数据,进行样条插值,还原路面轨迹,对测试的路面纵向5路高程数据,根据路面横向几何特征进行横向插值:横向几何特征一致的路面,采用线性插值;横向几何特征随机变化的路面,采用样条插值;横向几何特征不一致,但存在一定规律的路面,按其规律插值。最终依据相应的插值方法编程实现三维虚拟路面重构。进一步对重构的RDF和CRG格式路面进行对比的结果表明:CRG格式更适用于三维虚拟路面重构和动态载荷预测的动力学分析。路面特征越复杂,CRG路面在计算效率上相对RDF路面的优势更为突显。

ADAMS中三维虚拟路面的实现

提出一种在车辆虚拟样机动力学性能仿真分析中构建三维虚拟路面的方法,将路面节点连接问题简化为投影平面内点集的不规则三角形网格连接,依据delaunay算法进行求解。由于对节点的分布无过多的限制,从而大大简化了虚拟样机动力学分析中路面的构建过程,可用于复杂试验路面的数字实现。

重型车辆三维随机路面道路友好性仿真

基于谐波叠加法和三角网格法的基本原理,建立了三维随机路面数学模型。将车辆轮胎和钢板弹簧视为柔体,橡胶垫块和限位块简化为具有非线性刚度和阻尼特性的力元,建立了刚柔耦合的重型车辆整车多体动力学模型。在SIMPACK软件中将整车虚拟样机和三维随机路面集成,建立了三维随机路面激励下重型车辆行驶动力学模型。利用动载荷系数、95百分位四次幂和力两种道路友好性评价指标对不同行驶速度的重型车辆整车道路友好性进行分析。结果表明:车辆以60～90 km/h行驶在B级和C级三维随机路面时,随着车速的提高,中、后两轴车轮的道路友好性下降,前轴车轮的道路友好性并不随车速的增加而下降,在车速超过80 km/h后,道路友好性开始提高;整车随行驶速度的提高,道路友好性下降,B级路面道路友好性下降幅度较小,C级路面道路友好性下降幅度较大。