路面平整度参数对车辆动载的影响分析.pdf

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1、道路与交通工程器Road黥TraficEngineering路面平整度参数对车辆动载的影响分析郑益(西安市政设计研究院有限公司，陕西西安710068)摘要：重载车辆在高速行驶的情况下，会受到不平整的路面激励而产生明显的振动冲击作用。车辆一道路耦合系统是个非常复杂的振动系统，文中运用简化的双自由度1／4车辆模型，求解振动方程建立了车辆动荷系数模型，并对路面平整—度参数诸如波长、振幅等对车辆动载的影响进行了重点分析。关键词：路面；平整度；车辆动载；分析中图分类号：U416．01文献标志码：B文章编号：

2、1009—7767(2012)02—0025—02TheImpactofRoadRoughnessParameteronVehicleDynamicLoad1车辆动荷作用模型的建立取4450kg；k1为轮胎刚度系数，取180kN·m～；2为悬目前，随着道路交通的重载化和高速化，车辆对挂系刚度系数，取1150kN·m～；c．为轮胎阻尼系数，取路面的冲击作用越来越显著，严重影响了道路的行车2kN·S·m-1；c为悬挂系缓冲器阻尼系数，取15kN·S·m-1；性能和长期寿命。因此，笔者针对车辆作用于路面

3、的Y为簧下质量垂直绝对位移；为簧上质量垂直绝对动荷载进行建模分析，探讨不同的路面平整度状况对位移；yo为地面高程。根据达朗贝尔原理，二自由度车车辆动载的影响。辆模型的振动微分方程为：为了实际研究的需要，将其进行简化为双自由度Imljl+cly~+klyl—c2(y2一1)一k2(y2～yx)-f(t)，、的1／4车辆模型(见图1)。该模型忽略了绕各轴的角lm2y2+c2(y2-1)+k2(y2一Y1)：0运动，而仅考虑垂向运动，即簧上质量和簧下质量的车假定路面波形服从正弦函数，即yo=hsingo

4、t，其跳动。依据文献[11，确定车辆模型参数，分别考察车辆中h为不平整路面振幅，为角速度，为车速，A为在不同平整度条件下的动荷水平路面平整度以简化不平整路面波长，t为车辆行驶时间。将其作为荷载激后的正弦波波长和波幅为表征指标。励输入．求解可得由路面不平整产生的附加动荷载系数为：G：1+—((2)ml+m2)g式中：g为重力常数；p()为车辆附加动荷载。2平整度参数对车辆动载的影响本章重点考虑路面平整度对车辆动载的影响．表征路面不同平整度的波长取0～60m。波幅h依次取0．002、0．005、0．0

5、1、0．021il，取4个典型车速，分别为60、80、100、120km／h时的最大动荷系数，见图2。从图2中可以看出，不同波幅时车辆的最大动荷图11／4车辆模型载系数在不同的波长范围内变化趋势相同，各曲线总图1中，m为簧下质量，取550kg；m为簧上质量，体呈笋尖形。2012~-2期(3一)第30拳，{；薮投术25器道路与交通工程Road敞TraficEngnee~l鞠最大动荷系数在波长约25m时达到峰值；在车速为100kn4h时，最大动荷系数在波长约301TI时达到峰值：在车速为120km／h

6、时，最大动荷系数在波长约38m时辍达到峰值。与此同时，动荷系数随着车速的提高而逐渐牲增加。因此，为了减轻车辆振动，可根据平整度较差路蒋斗<面的波长适当控制车速。嘣对比罔2可以看，随着波幅的增加，车辆动荷系数在逐渐增大。当车速为120km／h时，波幅在0．005、0．01m和0．02m时的最大动荷系数分别为1．25、1．50和2．0。由此可见，动荷系数与路面平整度的波幅成正比例相关关系。这就给了我们有益的启示．在道路运营a)波幅h=0．005m过程中，必须保持路面处于良好的平整度状态，否则会明显加剧

7、路面和车辆的振动和损伤。同时，在某一车固定时速的最大动荷载系数峰值亦逐渐增大，但其峰值位置对应比较固定的波长范围。例如，车速为100kndh时，波幅从0．002in增加到挺0．02I1时，最大动荷系数峰值逐渐由1．1增加到2．0左橱斗<略右，而车速为100kngh时最大动荷系数峰值始终现在30m左右的波长范围。动荷峰值的现，可能跟车辆的自振频率及其与路面的共振有关3结语车辆本身就是一个复杂的多自南度系统．加之道路表面状况又具有随机特征，问题的复杂程度可想而h)波幅h：0．叭m知。笔者在参考国内外研

8、究的基础上，通过求解振动方程建立了车辆动荷系数模型，并针对路面平整度参数的影响进行分析，得到如下初步结论：动荷系数基本上都处于1．2～1．4之问，但最大荷载系数在较大范围变化，最大值达到2．0以上。如果考虑当量轴次换算的影响。现行路面设计规范中采用1_3～1．4的动荷系数值得商榷。因此，在路面平整度较差的情况下，通过控制车速，可在一定程度上减轻动荷载对车辆和路基路面体系的冲击和疲劳损伤。同时，需要对路面采取及时有效的养护措施，使其表面品质保持在较好的服务水平。_。c)波幅h-0．0