[发明专利]一种基于车轮垂直动载荷的路面功率谱测量方法

权利要求书

1.一种基于车轮垂直动载荷的路面功率谱测量方法，其特征在于：该方法是基于所设计装有六分力仪的实验车实现的，该方法内容包括以下步骤：

步骤1：测量实验车轮胎垂直动载荷信号，并进行信号预处理，得到垂直动载荷功率谱；

步骤2：基于四分之一车辆模型建立路面不平度与车轮垂直动载荷间关系表达式；

步骤3：校准实验车的放大因子，并计算路面不平度功率谱；

步骤4：根据垂直动载荷功率谱进行路面不平度特征识别。

2.根据权利要求1所述的一种基于车轮垂直动载荷的路面功率谱测量方法，其特征在于：在步骤1中，所述实验车包括车轮和该车轮对应的车身，车轮为非簧载质量，车身为簧载质量；该车轮指实验车中的一个车轮；车身是指车轮所对应的实验车的相应车身部分；在车身与车轮之间安装有减振器，其阻尼为c_s；车身与车轮之间的连接等效于悬架弹簧，其刚度为k_s；牵引车通过拖车钩拉动实验车行进；其中，车轮中装有车轮六分力仪；

所述测量实验车轮胎垂直动载荷信号，并进行信号预处理，得到垂直动载荷功率谱；其具体实现过程如下：

所述牵引车拉动实验车在待测路面上行驶，测量实验车轮胎振动的垂直动载荷信号；

对测量的垂直动载荷信号进行预处理，去除信号中的噪声因子及趋势项得到预处理垂直动载荷信号F(t)；

根据所得预处理垂直动载荷信号F(t)，可以得到垂直动载荷功率谱密度函数，即下式：

其中，G_F(w)表示垂直动载荷功率谱密度函数，T表示预处理垂直动载荷信号F(t)的时间区间。

3.根据权利要求1所述的一种基于车轮垂直动载荷的路面功率谱测量方法，其特征在于：在步骤3中，所述校准实验车的放大因子就是经多次实验，通过数学统计理论去除测量过程中的不准确数据，得到校准后的实验车的放大因子P；

牵引车拉动实验车在已知实验路面上行驶，测量实验车轮胎垂直动载荷信号，测量进行多次，得到一组垂直动载荷信号F_i(t)；

已知实验路面的随机不平度信号y(t)；

根据车辆放大因子定义，即设车轮垂直动载荷与路面不平度幅值间存在放大因子P，可得到实验车多次测量的一组放大因子：

通过数学统计理论去除测量的不准确数据，得到校准后的实验车放大因子P。

4.根据权利要求1所述的一种基于车轮垂直动载荷的路面功率谱测量方法，其特征在于：在步骤4中，所述根据垂直动载荷功率谱进行路面不平度特征识别，就是依据垂直动载荷功率谱构成的不同，定义路面识别特征值ξ，定量的进行路面不平度特征识别；

不同路面不平度引起的垂直动载荷的差异主要体现在功率谱结构的区别，故可依据垂直动载荷功率谱构成的不同，作为对路面不平度识别的标准；

定义垂直动载荷功率谱在低频部分有特征量H₁，在高频部分有特征量H₂，则有：

其中，G_F(ω)为垂直动载荷功率谱密度函数；

根据垂直动载荷功率谱在低频部分和高频部分的构成，定义路面识别特征值ξ：

根据车辆在不同路面行驶的识别特征值ξ对路面不平度做出特征识别。