长大纵坡路段重型车辆动荷载研究

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1、ROADCONSTRUCTIoNANDMACHINERY文章编号：1000—033X(2013)08—005305长大纵坡路段重型车辆动荷载研究王莎，夏润东，刘学。，杨元元(1．陕西省高速公路建设集团公司西汉分公司，陕西西安710054；2．中交路桥建设有限公司，北京100027；3．长安大学工程机械学院，陕西西安710064)摘要：为了研究长大纵坡路段的水平荷载和垂直荷载特性，结合长大纵坡路段的受力特点以及上坡过程中发动机动力的变化情况，应用车辆系统动力学方法，建立一种适合长大纵坡路段特点的重型车辆动力学模型。研究为长大纵坡路段的道路设计提供了理论指导。关键词：长大纵坡；重型车辆

2、；垂直荷载；水平荷载中图分类号：U416．O3文献标志码：BStudyonDynamicLoadofHeavyVehicleinLongandSteepLongitudinalSlopeSectionWANGSha，XIARun—dong。，LIUXue。，YANGYuan—yuan(1．XihanBranchofShaanxiProvincialExpresswayConstructionGroupCo．Ltd．，Xi’an710054，Shaanxi，China；2．Road&BridgeInternationalCo．Ltd．，Beijing100027，China；3．Sc

3、hoolofConstructionMachinery，Chang’anUniversity，Xi’an710064，Shaanxi，China)Abstract：Inordertoresearchthecharacteristicsofhorizontal1oadandvertical1oad，combinedwithitsstressfeaturesandthechangesofenginepower，adynamicmodelofheavyvehiclewasbuiltbythemethodofvehiclesystemdynamics，whichisfitforthecha

4、racteristicsoflongandsteeplongitudinalslope．Theresearchcanprovidetheoreticalguidanceforroaddesignoflongandsteeplongitudinalslope．Keywords：longandsteeplongitudinalslope；heavyvehicle；verticalload；horizontalload0引言论依据。1重型车辆动力学模型近年来，随着道路建设中长大纵坡的增多，其早期破坏现象也越来越严重，主要表现为车辙和滑移，1．1长大纵坡路段的荷载特性这与其承受的荷载特点有

5、直接关系口]。车辆在爬需要建立的车辆动力学模型应与长大纵坡路段坡过程中，为了克服行驶阻力，需要不断的换挡操作的荷载特性相适应。与普通路段比较，其突出特点来提高驱动力，在此过程中，车辆会对路面产生较大表现在：既有垂直于路面的垂向荷载，又有沿坡道方的水平作用力。而长大纵坡路段的水平荷载与垂直向的水平荷载，部分弯道位置还有侧向水平荷载；荷荷载会受到坡度和坡长、轴重、人坡速度等因素的影载大小既受车辆载重量影响，也受路面状况影响，还响。因此，在进行长大纵坡路段路面设计时，应考虑与车辆的垂直和水平振动有关；车辆爬坡过程中，时水平荷载与垂直荷载的组合作用。常存在换挡现象，不同挡位牵引荷载差异严重

6、，同一本文采用系统动力学方法，建立适合于长大纵挡位下牵引荷载也不是定值。坡路段特点的重型车辆动力学模型。选择典型重型1．2重型车辆模型的建立车辆，研究车辆爬坡过程中水平荷载系数与垂直动综合考虑长大纵坡路段的特点，采用虚拟样机载系数的变化，为长大纵坡路段的道路设计提供理技术，建立如图1所示七自由度的1／2车辆动力学收稿日期：2O1211-1953ROADCONSTRUCTIONANDMACHINERY刚度‘一．01020304050607080图1车辆动力学模型转速／(r·s。。)模型。图3车辆上坡过程的换挡规律路面不平度是产生车辆动荷载的主要原因_。大纵坡路段的垂直和水平荷载特性，

7、致使该路段破路面不平度主要采用路面功率谱密度来描述其统计坏严重。本文以垂直动载系数和水平荷载系数来研特性。根据国内标准GB7031-2005规定，按照路究长大纵坡路段车辆的荷载特性，为长大纵坡路段面功率谱密度将路面不平度分为A～H八个等级。道路设计提供可参考的荷载系数。1．3发动机外特性与换挡规律垂直动载系数本文通过对发动机试验数据进行模拟，得到发{fD一动机扭矩特性曲线及函数，图2为本研究中所采用(1)的带有调速器的柴油发动机输出转矩特性曲线，呈42O8642l【D