[发明专利]一种路面自行车骑行振动预测系统及方法

权利要求书

1.一种路面自行车骑行振动预测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、清除被测沥青路面(3)表面所覆盖的杂物；

S2、使用红外热像仪(7)测定测试区域的路表温度，并使用湿度传感器(8)测定路表的相对湿度；

S3、将自行车后轮放置在支撑架(4)上，使用固定带(5)将自行车前轮辐条和前叉固定在一起，防止在测试过程中产生偏移；

S4、将压力胶片(9)裁剪为需要尺寸，并将其平稳放置在测点；测试未开始时，压力胶片(9)不与自行车前轮胎接触，此时自行车前轮胎处于压力胶片(9)旁边；

S5、测试者(1)先跨立于自行车(2)之中，通过观察水准泡(6)来调整自行车前轮胎的角度；当确定自行车前轮胎与路面垂直时，测试者将自行车前轮胎垂直的放置在压力胶片(9)上；

S6、随后，测试者(1)坐在自行车鞍座上，保持测试状态稳定持续指定时间；

S7、测试者(1)移开自行车前轮胎，取出压力胶片(9)，将其保存在避光的环境中；每个被测路段应在不同位置测取至少3个压力胶片(9)，其步骤按照S1-S7重复，室外测试结束；

S8、将所获得的压力胶片(9)通过扫描仪数字化，扫描模式为灰度模式，该模式下压力胶片(9)所记录的信息被转化为介于1-255之间的灰度值，扫描质量不低于600x600 dpi；

S9、通过式1确定数字化的压力胶片(9)中的单位像素面积；

式中，R_p为数字化压力胶片中一个像素所对应真实世界的面积，mm²；w和l分别为真实世界中压力胶片的宽度和长度，mm；p_w和p_l分别为数字化压力胶片在宽度和长度方向上的像素数，个；

S10、计算平均承载面积B_u；平均承载面积B_u的定义为：压力胶片所记录的接触界面中，接触面积A_c与颗粒状接触区域个数n_k的比值；首先，按照式2计算路面-自行车轮胎的接触面积A_c，然后，按照式3计算平均承载面积B_u，

A_c＝p×R_p 式2

式中，p为数字化压力胶片中灰度不为255的像素总数，个；n_k为数字化压力胶片中呈颗粒状分布的面积个数，个；

S11、计算平均应力峰间距Sp_a；使用数字图像分析软件从数字化的压力胶片中沿着骑行前进方向提取5条灰度值分布曲线，每条曲线均采用lowpass滤波处理提高应力峰的识别精度；由于灰度值与应力值为反比关系，因此灰度谷值对应应力峰值，每条分布曲线沿图像宽度方向每间距0.5cm取一条，每一条曲线按照式4计算出平均应力峰间距Sp_a，5条曲线所计算出的Sp_a的平均值留用；

式中，n为一条灰度分布曲线的应力峰的数量，xi+1和xi分别为第i+1和第i个应力峰在以骑行前进方向为x轴上的坐标；

S12、计算振动预测值P_v；将Sp_a和B_u代入式5，计算得到振动预测值P_v，单位m/s²；

P_v＝0.145×B_u+0.404×Sp_a-1.155 式5。

2.根据权利要求1所述的一种路面自行车骑行振动预测方法，其特征在于，当路表温度为15℃-30℃且相对湿度为20％-70％时进行测试。

3.根据权利要求2所述的一种路面自行车骑行振动预测方法，其特征在于，所述步骤S6的指定时间为2min。

4.根据权利要求3所述的一种路面自行车骑行振动预测方法，其特征在于，还包括步骤S13、将骑行振动预测值和舒适程度阈值相比较得到被测路段自行车骑行舒适性的程度。