[发明专利]一种提取路面谱参数的方法

说明书

本发明公开了一种提取路面谱参数的方法，包括如下步骤：步骤一、建立1/4车辆模型，基于国际平整度指数IRI计算模型，建立任意均匀车速u下的广义国际平整度指数IRI_E的计算模型；步骤二、基于随机振动理论，得到广义国际平整度指数IRI_E与路面谱的关系式；步骤三、基于广义国际平整度指数IRI_E与路面谱的关系式，提取频率指数W和路面不平度系数G_q(n₀)作为路面谱参数。本发明提供的提取路面谱参数的方法，能够实现大量实测路面谱数据库的建立，高效、低成本的提取路面谱。

技术领域

本发明属于路面特征测量技术领域，特别涉及一种提取路面谱参数的方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，汽车产业呈现出前所未有的活力。截止到2017年6月份，我国汽车保有量达2.05亿辆，目前，我国汽车市场规模已稳居世界第一位。在庞大的市场背后，消费者对汽车的舒适性和整体品质有了更高的追求，各大汽车厂商之间的竞争也更为激烈。

2005年，为与世界标准《Mechanical vibration—Road surface profiles—Reporting of measured data(ISO 8608-1995(E)》接轨，中国国家标准化管理委员会出台了《机械振动-道路路面谱测量数据报告(GB/T 7031-2005)》代替原有旧标准《车辆振动输入-路面平度表示方法(GB/T 7031-1986)》，新标准提出了用于描述路面谱的曲线拟合方法，阐述了基于路面谱的道路分级标准。路面谱，是路面不平度功率谱密度的简称，英文为Power Spectral Density(PSD)，是单位频率内的路面高程均方值，其在频域内描述了路面功率分布，直观地定义了路面不平度的短波、中波和长波组成。路面谱，常用于车辆动力学系统研究，如车辆平顺性分析、人体舒适性研究、轮胎动载荷评估、车辆耐久性分析、悬架参数优化以及悬架控制等方面。此外，路面谱也可用于路面等级分类，路面不平度时域模型的重构和生成等方面。众所周知，表征路面谱的两个参数分别是频率指数和路面不平度系数。因此，如何高效、快捷地提取路面谱参数，建立大量实测道路的路面谱数据库，对于汽车厂商掌握未来竞争的主动权具有重要的现实意义。

获取路面谱参数的方法有两类：一类是时间(空间)域方法，另一类是频域方法。时间(空间)域法，是指利用时间(空间)域路面不平度数据，采用傅里叶变换求取功率谱密度，进而提取路面谱参数。频域法，也称频率响应方法，是指利用测量设备的频率响应函数和响应的功率谱密度，提取路面谱参数。

在车辆工程领域，常基于车辆振动响应获取路面谱参数，如基于神经网络、卡尔曼滤波、数值最优、控制-约束等技术的时间(空间)域方法。频域方法是，将测量车辆进行线性化，基于车辆振动响应的功率谱密度，结合频率响应函数获取路面谱参数。目前，基于车辆振动响应提取路面谱参数的方法，虽能一定程度降低测量成本，但测量结果多受车辆模型精度、车辆运行工况、测量操作复杂程度、数据处理运算量和计算效率等因素的制约。

在道路工程领域，常采用国际平整度指数(International Roughness Index，IRI)表征路面不平度，其定义为单位行驶里程内“黄金车辆”悬架动行程的累积量。因其易于获取、时间稳定性好、可传递性强等优点，常用于道路验收、道路设计、路面等级评定、道路管理和维护等方面。常用的IRI测量设备有激光断面仪、红外线断面仪、超声波断面仪、可见光断面仪等。此外，响应类路面平整度仪如颠簸累积平整度仪、连续式平整度仪也可输出国际平整度指数IRI。这些设备具有测量效率高、响应速度快等特点，但多是专为道路工程设计的，测量的指标直接面向国际平整度指数IRI，很少输出路面不平度数据，更不会输出路面谱参数。

发明内容

本发明的目的是提供一种提取路面谱参数的方法，其通过对国际平整度指数进行拓展得到广义国际平整度指数，建立广义国际平整度指数与路面谱的关系，通过上述关系提取路面谱参数，能够实现大量实测路面谱数据库的建立，高效、低成本的提取路面谱。