[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

说明书

本发明公开了一种路面积水车辙三维评价与行车安全分析方法，首先使用高精度的路面三维激光点云数据，保证了行车安全评价的精确性；其次，在三维重构的基础上可以得到连续的车辙断面，根据降水情况将道路划分为干燥和积水两部分，将积水区域划分为若干区域，由每个区域的平均积水深度计算每个区域的附着系数；最后利用Carsim软件构建整车模型，并将路段车辙数据导入Carsim软件，设置不同区域的附着系数进行不同速度下的仿真试验，最后根据车辆侧向偏移量和横摆角进行车辆行驶安全性分析评价。

技术领域

本发明属于道路使用性能检测及评价领域，具体涉及一种路面积水车辙三维评价与行车安全分析方法。

背景技术

沥青路面在交通荷载和自然因素作用下常出现车辙病害，而路面车辙的存在严重影响了公路的使用寿命和服务质量，构成了交通运输的安全隐患。车辙是沥青路面上由车辆荷载引起的纵向持久下凹形变，是影响路面结构完整性和行车安全的一种主要病害。它的存在降低了驾驶舒适性和安全性，更大的危险在于当车辙内产生积水时，轮胎无法及时排出积水而发生水漂。此外，横向非均匀积水车辙会使得道路表面的附着系数呈现横向不均匀分布，导致车辆左右轮胎受力不均发生车辆偏移，而这是一种更危险的行驶状况。因此，准确描述车辆驶入积水车辙路段后的积水深度分布的关系，可为车辙严重程度评价与养护维修标准确定提供参考。

目前考虑车辙积水的安全分析集中于最大车辙深度，通常采用直尺法或包络线法确定车辙深度，而忽略了车辙的形态对积水与行车带来的影响。由于车辙积水深度不容易量测，目前仍采用最大深度即干燥车辙深度作为“车辙积水深度”来做保守养护，所以，现阶段对积水车辙的安全分析也仅采用了最大车辙深度。此外，在轮胎-积水模型构建中，将积水车辙断面假设为矩形，简化了车辙断面的曲线形态，这样的假设将高估车辙断面积水面积。而且，现阶段对于车辆在积水车辙路面的行车安全性评价均未考虑整车发生水漂时的状态，而是假设四个车轮中有一个发生水漂即面临危险的状态，这样的假设同样高估了风险。

以上对于积水车辙路面的简化分析，一定程度上是因为路面数据采集的不高效、不精确导致的，使研究员很难对真实的路面情况下的行车安全性分析与评价。

发明内容

本发明的目的在于克服现阶段积水车辙路面行车安全性评价的上述不足，结合三维激光检测技术与车辆动力学软件，提供一种路面积水车辙三维评价与行车安全分析方法，本发明能够快捷、精确、高效的对积水车辙道路的车辆行驶安全性进行评价。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种路面积水车辙三维评价与行车安全分析方法，包括以下步骤：

步骤一：调试三维激光检测车。三维激光检测车主要包括三维激光器、距离测量仪以及相关操作系统配套的硬件设备。首先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。

步骤二：三维激光检测车检测。对测试路段进行编号，同时对检测环境，例如光照降雨等进行记录，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，检测数据包括激光点云数据和坐标，以及图像，其中激光点云数据缺失率应低于5％。

步骤三：数据处理。导出储存的数据，对每个编号的车辙段的路面三维激光点云数据进行预处理，删除或替换掉缺失点与突变点，再进行平滑处理。

步骤四：车辙断面划分与横断面绘制。基于重构的测试路段的道路，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。

步骤五：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。

步骤六：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(激光点云数据经过处理后的)导入Carsim软件，并设置不同区域的附着系数。