[发明专利]一种路面积水车辙三维评价与行车安全分析方法

权利要求书

1.一种路面积水车辙三维评价与行车安全分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：调试三维激光检测车：在测试路段进行设备调试、标定，结合检测环境对设备参数进行调整；

步骤2：三维激光检测车检测：对测试路段进行编号，同时对检测环境进行记录，使用三维激光检测车对不同的车辙路段进行测量，对不同路段不同车道的检测数据进行分类编号储存，且检测数据中的激光点云数据缺失率低于5％；

步骤3：数据处理：导出储存的数据，对每个编号的车辙路段的路面三维激光点云数据进行预处理，剔除缺失点与突变点，再进行平滑处理，然后进行路面车辙三维重构得到测试路段的道路三维重构模型；

步骤4：车辙断面划分与横断面绘制：基于测试路段的道路三维重构模型，沿行车方向将车辙路段等距划分为不同的车辙断面，并绘制车辙横断面图；

步骤5：干湿区域划分与附着系数计算：结合积水情况对车辙横断面上的干燥区域和积水区域进行划分，将积水区域进行细分并分别计算每个区域的附着系数；

步骤6：Carsim整车模型构建与道路信息输入：利用Carsim软件构建整车模型，并将测试路段的车辙横断面高程数据导入Carsim软件，并设置不同区域的附着系数；

步骤7：仿真试验与试验路段的安全性评价分析：进行仿真试验，输出车辆行驶指标，根据车辆行驶指标进行车辆行驶安全性评价。

2.根据权利要求1所述的一种路面积水车辙三维评价与行车安全分析方法，其特征在于，步骤3中剔除缺失点与突变点的方法为四点法，具体为：取预处理后得到的高程数据突变点及缺失点数据上下左右四个临界点的有效值求平均值，如下式所示：

式中：A_t、A_b、A_l、A_r分别为突变点或缺失点相邻上、下、左、右的四点的值，α₁、α₂分别为纵向和横向与数据点间距相关的修正系数，当所取四个点中包含有异常值或缺失点时则向该方向延伸到下一点取值，以此类推。

3.根据权利要求1所述的一种路面积水车辙三维评价与行车安全分析方法，其特征在于，步骤3中采用移动平均法来对三维激光检测的车辙横断面数据进行平滑处理，具体如下：

其中，z[]是输入数据，z'[]是过滤后的输出数据，m是过滤窗口的大小。

4.根据权利要求1所述的一种路面积水车辙三维评价与行车安全分析方法，其特征在于，步骤3中通过MATLAB进行路面车辙三维重构。

5.根据权利要求1所述的一种路面积水车辙三维评价与行车安全分析方法，其特征在于，步骤5中干燥区域为积水深度为0的潮湿路面，该区域高程变化对附着系数地变化忽略不计，为了区别积水区域，将积水深度为0的潮湿路面视为干燥区域并结合测试路面特征选定路面干燥区域的附着系数；

另外以10cm为单位将积水区域划分为若干区域，根据每个区域的积水平均深度计算每个区域车辆的动态附着系数，公式如下：

f–0.1921＝-0.01106(h–5)V＝80km/h

f–0.0800＝-0.00574(h–5)V＝100km/h

f–0.0502＝-0.00398(h–5)V＝120km/h

式中：f为路面与轮胎间的附着系数；h为车辙积水深度；V为车辆的行驶速度。

6.根据权利要求1所述的一种路面积水车辙三维评价与行车安全分析方法，其特征在于，步骤7中采用车辆横向滑移量来评价车辆的侧滑状态，以及采用横摆角来评价车辆制动时的横向稳定性，通过对车辆的横向侧滑与横摆角的变化状态分析来评价沥青路面积水车辙对行车的安全性影响。