路面平整度及車輛振動模型的研究綜述

路面平整度及車輛振動模型的研究綜述一、本文概述隨著交通運輸業(yè)的飛速發(fā)展，路面平整度對車輛行駛的安全性、舒適性和經(jīng)濟性產(chǎn)生了深遠影響，引起了廣泛的關(guān)注和研究。本文旨在深入探討路面平整度與車輛振動之間的復(fù)雜關(guān)系，通過對國內(nèi)外相關(guān)研究的綜述，以期為提升路面設(shè)計、施工和維護質(zhì)量，以及優(yōu)化車輛動力學(xué)設(shè)計提供理論支撐和實踐指導(dǎo)。本文首先介紹了路面平整度的定義、評價指標(biāo)及其影響因素，詳細闡述了路面平整度對車輛振動的影響機制。在此基礎(chǔ)上，回顧了國內(nèi)外在路面平整度測量技術(shù)、車輛振動模型建立與分析、路面-車輛相互作用系統(tǒng)動力學(xué)特性等方面的研究進展。通過對現(xiàn)有研究的梳理和評價，本文指出了當(dāng)前研究中存在的問題和不足，并提出了未來研究的方向和建議。本文的研究不僅有助于深入理解路面平整度和車輛振動之間的關(guān)系，還為提升道路工程質(zhì)量和車輛行駛性能提供了有益的理論支持和實踐指導(dǎo)。本文的研究方法和成果也可為其他相關(guān)領(lǐng)域的研究提供有益的借鑒和參考。二、路面平整度的影響因素分析路面平整度是評價道路質(zhì)量的重要指標(biāo)，對車輛行駛的安全性、舒適性及道路使用壽命具有顯著影響。深入研究路面平整度的影響因素，對于提高道路建設(shè)質(zhì)量和維護道路正常運行具有重要意義。材料因素：路面材料的性能對平整度有直接影響。例如，瀝青路面的瀝青類型、骨料規(guī)格和質(zhì)量、瀝青混合料的配合比等因素，都會影響路面的平整度和耐久性。水泥混凝土路面的水泥類型、骨料質(zhì)量、水灰比等因素同樣會影響路面的平整度。施工因素：施工過程中的操作控制對路面平整度具有決定性影響。鋪設(shè)時的溫度、壓實度、攤鋪速度、接縫處理等都會影響路面的平整度。施工質(zhì)量管理和監(jiān)督的嚴(yán)格程度也會對平整度產(chǎn)生重要影響。環(huán)境因素：環(huán)境因素如溫度、濕度、降雨量、交通量等也會對路面平整度產(chǎn)生影響。例如，高溫和重載交通會加速路面材料的老化和磨損，降低路面平整度。而雨水侵蝕和凍融作用則可能導(dǎo)致路面破損和變形，進一步影響平整度。設(shè)計因素：路面結(jié)構(gòu)設(shè)計對平整度的影響不容忽視。合理的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計可以提高路面的承載能力和耐久性，從而保持較好的平整度。例如，合理的路面厚度、排水設(shè)計、路基處理等都會對平整度產(chǎn)生積極影響。路面平整度的影響因素眾多，包括材料、施工、環(huán)境和設(shè)計等方面。為了提高路面平整度，需要從這些因素入手，加強材料研發(fā)、優(yōu)化施工工藝、加強環(huán)境保護和改善結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的工作。還需要加強路面養(yǎng)護和維修工作，及時發(fā)現(xiàn)和處理路面問題，確保道路的正常運行和使用壽命。三、車輛振動模型研究車輛振動模型是路面平整度研究的另一個重要方面，它主要用于模擬車輛在行駛過程中由于路面不平整而產(chǎn)生的振動現(xiàn)象。這種模型對于預(yù)測車輛動態(tài)行為、評估車輛性能以及優(yōu)化路面設(shè)計等方面具有重要意義。近年來，隨著計算機技術(shù)和數(shù)值分析方法的快速發(fā)展，車輛振動模型的研究取得了顯著進展。目前，車輛振動模型主要包括多剛體動力學(xué)模型、彈性體動力學(xué)模型和混合模型等。這些模型在描述車輛振動特性時，考慮了車輛質(zhì)量、懸掛系統(tǒng)、輪胎特性、路面平整度等多種因素。多剛體動力學(xué)模型將車輛簡化為多個剛體，通過連接剛體之間的關(guān)節(jié)和約束關(guān)系來描述車輛的整體運動。這種模型在描述車輛的整體振動特性時具有一定的精度，但忽略了車輛部件的彈性變形和輪胎與路面之間的非線性接觸關(guān)系。彈性體動力學(xué)模型則考慮了車輛部件的彈性變形，可以更準(zhǔn)確地描述車輛在不同路面條件下的振動特性。該模型通常采用有限元方法或有限差分方法進行數(shù)值求解，能夠較全面地反映車輛的振動特性?；旌夏Ｐ蛣t結(jié)合了多剛體動力學(xué)模型和彈性體動力學(xué)模型的特點，既考慮了車輛的整體運動，又考慮了車輛部件的彈性變形。這種模型在描述車輛振動特性時具有較高的精度和靈活性，是目前車輛振動模型研究的一個熱點方向。在車輛振動模型的研究中，還需要考慮路面不平整對車輛振動的影響。路面不平整會引起車輛的隨機振動，對車輛的行駛穩(wěn)定性和舒適性產(chǎn)生不良影響。在建立車輛振動模型時，需要綜合考慮路面不平整的特點和車輛自身的振動特性，以提高模型的預(yù)測精度和實用性。車輛振動模型研究是路面平整度研究的重要組成部分。通過不斷深入研究和發(fā)展新的模型和方法，可以更好地了解車輛在不同路面條件下的振動特性，為車輛設(shè)計、制造和維護提供有力支持。這些研究成果也可以為路面設(shè)計和優(yōu)化提供重要參考，有助于提高道路使用性能和安全性。四、路面平整度與車輛振動關(guān)系研究路面平整度是影響車輛行駛過程中振動特性的關(guān)鍵因素之一。研究路面平整度與車輛振動的關(guān)系，有助于理解車輛動力學(xué)行為，優(yōu)化車輛設(shè)計，提高行駛舒適性，以及延長道路使用壽命。近年來，這一領(lǐng)域的研究取得了顯著的進展。路面平整度對車輛振動的影響：研究表明，路面平整度對車輛振動的影響主要體現(xiàn)在振動幅度和振動頻率上。當(dāng)路面存在不平整時，車輛輪胎與路面之間的接觸力會發(fā)生變化，進而引發(fā)車輛的振動。這種振動不僅影響乘員的舒適性，還可能對車輛的結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生長期影響。車輛振動模型的建立：為了更深入地研究路面平整度與車輛振動的關(guān)系，研究者們建立了多種車輛振動模型。這些模型通常基于多體動力學(xué)理論，考慮車輛各部件之間的相互作用，以及輪胎與路面之間的接觸特性。通過這些模型，可以模擬車輛在不同路面條件下的振動響應(yīng)，為車輛設(shè)計和道路維護提供理論依據(jù)。研究方法與手段：在研究過程中，研究者們采用了多種方法和手段。例如，利用加速度傳感器和位移傳感器等測量設(shè)備，對實際道路上的車輛振動進行實時監(jiān)測和記錄。同時，通過數(shù)值仿真和模擬分析，對車輛振動模型進行驗證和優(yōu)化。一些研究者還采用了機器學(xué)習(xí)等方法，對路面平整度和車輛振動之間的關(guān)系進行數(shù)據(jù)挖掘和模式識別。未來研究方向：盡管在路面平整度與車輛振動關(guān)系研究方面已經(jīng)取得了一定的成果，但仍存在許多有待深入探討的問題。例如，如何更準(zhǔn)確地描述輪胎與路面之間的接觸特性？如何建立更加精細化的車輛振動模型？如何將這些研究成果應(yīng)用于實際工程中？這些問題將是未來研究的重點方向。路面平整度與車輛振動關(guān)系研究具有重要的理論意義和實踐價值。隨著研究的不斷深入和技術(shù)的發(fā)展，相信這一領(lǐng)域?qū)⑷〉酶迂S碩的成果，為車輛工程和道路工程的發(fā)展做出更大的貢獻。五、路面平整度及車輛振動模型的應(yīng)用研究路面平整度和車輛振動模型的研究不僅具有理論價值，更在實際應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。這些模型的應(yīng)用廣泛，涵蓋了道路設(shè)計、施工質(zhì)量控制、車輛性能優(yōu)化、交通安全分析以及環(huán)境噪聲控制等多個領(lǐng)域。在道路設(shè)計階段，路面平整度和車輛振動模型可以幫助工程師預(yù)測和評估不同設(shè)計方案下的車輛行駛性能，從而優(yōu)化道路結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高道路的使用性能。這些模型可以提供關(guān)于路面平整度對車輛振動和行駛穩(wěn)定性的影響，以及路面不平整對車輛部件磨損和乘客舒適度的影響等信息。在施工質(zhì)量控制方面，路面平整度和車輛振動模型可以用于監(jiān)測和控制施工質(zhì)量。通過實時監(jiān)測路面平整度和車輛振動數(shù)據(jù)，可以及時發(fā)現(xiàn)施工過程中的問題，如路面不平整、壓實不足等，從而及時采取措施進行修正，確保施工質(zhì)量符合設(shè)計要求。對于車輛性能優(yōu)化，路面平整度和車輛振動模型可以幫助車輛制造商了解車輛在不同路面條件下的行駛性能，從而優(yōu)化車輛設(shè)計，提高車輛的舒適性和安全性。這些模型可以提供關(guān)于車輛振動對車輛部件疲勞壽命的影響，以及車輛在不同路面條件下的操控性能等信息。在交通安全分析方面，路面平整度和車輛振動模型可以用于評估路面條件對交通安全的影響。例如，路面不平整可能導(dǎo)致車輛行駛不穩(wěn)定，增加交通事故的風(fēng)險。通過分析路面平整度和車輛振動數(shù)據(jù)，可以識別出存在安全隱患的路段，并采取相應(yīng)措施進行改善。路面平整度和車輛振動模型在環(huán)境噪聲控制方面也具有重要作用。路面不平整可能導(dǎo)致車輛行駛時產(chǎn)生噪聲，影響周圍居民的生活質(zhì)量。通過優(yōu)化路面設(shè)計和施工質(zhì)量控制，可以減少路面不平整引起的噪聲問題，改善環(huán)境質(zhì)量。路面平整度和車輛振動模型的應(yīng)用研究對于提高道路使用性能、優(yōu)化車輛設(shè)計、改善交通安全以及控制環(huán)境噪聲等方面具有重要意義。未來隨著技術(shù)的不斷進步和研究的深入，這些模型將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。六、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢路面平整度及車輛振動模型的研究在全球范圍內(nèi)都受到了廣泛的關(guān)注。國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢表明，這一領(lǐng)域的研究正在不斷深入，涉及的領(lǐng)域也越來越廣泛。國內(nèi)研究現(xiàn)狀：在國內(nèi)，隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷推進，路面平整度問題日益突出。國內(nèi)學(xué)者在路面平整度及車輛振動模型的研究上投入了大量的精力。目前，國內(nèi)的研究主要集中在路面平整度評價指標(biāo)體系的建立、路面平整度與車輛振動關(guān)系的實驗研究、以及基于振動數(shù)據(jù)的路面平整度評估等方面。同時，隨著大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)研究也開始嘗試?yán)眠@些先進技術(shù)對路面平整度進行智能評估和預(yù)測。國外研究現(xiàn)狀：相比之下，國外在路面平整度及車輛振動模型的研究上起步較早，研究內(nèi)容也更加深入和廣泛。國外的研究不僅涉及路面平整度的評價和預(yù)測，還包括路面材料性能、車輛動力學(xué)模型、以及路面與車輛相互作用機理等方面的研究。國外學(xué)者還非常注重將研究成果應(yīng)用于實際工程中，以提高路面的使用性能和安全性。發(fā)展趨勢：從國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀來看，路面平整度及車輛振動模型的研究呈現(xiàn)出以下幾個發(fā)展趨勢：一是研究內(nèi)容將更加深入和全面，涉及更多的影響因素和復(fù)雜關(guān)系；二是研究方法將更加多樣化和創(chuàng)新，包括更多的實驗研究和數(shù)值模擬；三是研究成果將更加注重實際應(yīng)用，以提高路面的使用性能和安全性；四是隨著大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的發(fā)展，路面平整度及車輛振動模型的研究將更加注重數(shù)據(jù)驅(qū)動和智能化。路面平整度及車輛振動模型的研究正處于一個快速發(fā)展的階段。未來，隨著技術(shù)的不斷進步和研究的不斷深入，這一領(lǐng)域的研究將取得更加顯著的成果，為交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和維護提供更加科學(xué)的依據(jù)。七、結(jié)論與展望經(jīng)過對路面平整度及車輛振動模型的研究綜述，我們可以得出以下結(jié)論。路面平整度對車輛振動具有顯著影響，不僅直接關(guān)系到車輛行駛的舒適性和安全性，也是評價道路質(zhì)量和使用壽命的重要指標(biāo)。車輛振動模型的研究對于理解車輛與路面之間的相互作用、優(yōu)化車輛設(shè)計以及提高行駛性能具有重要意義。盡管在路面平整度和車輛振動模型方面已經(jīng)取得了一定的研究進展，但仍存在一些問題和挑戰(zhàn)。例如，現(xiàn)有路面平整度評價方法仍存在不足，需要進一步完善和優(yōu)化；同時，車輛振動模型的研究還需要更加深入地考慮多種因素的綜合影響，如路面材料、車輛類型、行駛速度等。展望未來，我們建議在以下幾個方面加強研究。進一步完善路面平整度的評價方法，提高其準(zhǔn)確性和實用性；深入研究車輛振動模型，綜合考慮多種因素，優(yōu)化模型參數(shù)，提高模型的預(yù)測精度；加強路面與車輛之間的相互作用研究，探索更加有效的路面設(shè)計和車輛優(yōu)化方案，以提高道路使用性能和安全性。路面平整度和車輛振動模型的研究對于提高道路質(zhì)量、優(yōu)化車輛設(shè)計以及保障行駛安全具有重要意義。未來，我們需要在現(xiàn)有研究基礎(chǔ)上不斷深入探索，為解決實際問題提供更多有益的思路和方法。參考資料：《一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測方法》是同濟大學(xué)于2013年4月26日申請的發(fā)明專利，該專利申請?zhí)枮?013101505174，公布號為CN104120644A，公布日為2014年10月29日，發(fā)明人是杜豫川、蔣盛川、孫立軍、劉成龍、吳荻非?！兑环N基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測方法》包括以下步驟：確定檢測車速、重力加速度傳感器及其采樣頻率；采用不同車型的測試車輛在不同路面平整度道路行駛，獲取重力加速度傳感器的重力加速度值；對采集到的重力加速度值進行傅里葉變換，得到功率譜密度；建立同種車型的功率譜密度與IRI的擬合模型；對同種車型的擬合模型進行普通適用性檢驗，得到不同車型的功率譜密度與IRI的擬合模型；對不同車型的功率譜密度與IRI的擬合模型進行普通適用性檢驗；根據(jù)通用擬合模型以及采集到的重力加速度值，進行路面平整度檢測。與相關(guān)技術(shù)相比，該發(fā)明的檢測基于重力加速度數(shù)據(jù)，可以解決2013年前激光平整度檢測車價格昂貴且檢測工序繁瑣的問題。2021年6月24日，《一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測方法》獲得第二十二屆中國專利優(yōu)秀獎。（概述圖為《一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測方法》摘要附圖）在公路建設(shè)巨大增長的同時，公路養(yǎng)護和管理也日趨重要。2010年，中國高速公路的大中修養(yǎng)護速度已超過建設(shè)速度，中國國內(nèi)大批等級公路也將進入大中修養(yǎng)護期，公路道路養(yǎng)護和管理工作面臨前所未有的挑戰(zhàn)。此時，提供科學(xué)合理的路面性能檢測手段至關(guān)重要。截至2013年4月，在評價路面性能指標(biāo)方面，國際平整度指數(shù)IRI（internationalroughnessindex）是應(yīng)用最廣泛的指標(biāo)之一。世界銀行以1/4車模型來計算IRI，該車以規(guī)定的速度行駛在路面上，計算一定行駛距離內(nèi)懸掛系統(tǒng)的累積位移作為IRI。IRI可以通過廣泛使用的儀器測量得到（如水準(zhǔn)儀或RTRRMS儀），結(jié)果具有有效性以及可轉(zhuǎn)移性，但水準(zhǔn)儀等需要人工完成測量其效率很低。2013年前，中國國內(nèi)外普遍采用道路激光平整度測試車進行國際平整度指數(shù)檢測，但其價格昂貴且檢測工序繁瑣，不利于定時性的檢測路面平整度情況，從而不能及時的給路面養(yǎng)護和管理部門提供參考性意見?！兑环N基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測方法》的目的就是為了克服專利背景中相關(guān)技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測方法，用于解決2013年前激光平整度檢測車價格昂貴且檢測工序繁瑣的問題。（2）采用不同車型的測試車輛在不同路面平整度道路行駛，獲取重力加速度傳感器的重力加速度值；（5）對不同車型的功率譜密度與IRI的擬合模型進行普通適用性檢驗；（6）消除不同車型對于擬合模型的影響，得到功率譜密度與IRI的通用擬合模型；（7）根據(jù)通用擬合模型以及采集到的重力加速度值，進行路面平整度檢測。步驟（6）消除不同車型對于擬合模型的影響的具體方法為：首先計算車輛靜止時的平均功率譜密度的值，然后利用車輛行駛時平均功率譜密度的值減去其靜止時的平均功率譜密度的值，得到通用擬合模型中的功率譜密度?！兑环N基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測方法》通過重力加速度傳感器采集的不同車型的數(shù)據(jù)進行建模分析，消除測試車型對模型的影響，建立通用性檢測方法和檢測模型，可以解決2013年前激光平整度檢測車價格昂貴且檢測工序繁瑣的問題。圖1為《一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測方法》的流程圖；《一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測方法》涉及一種檢測方法，尤其是涉及一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測方法?！兑环N基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測方法》特征在于包括以下步驟：（1）確定檢測車速、重力加速度傳感器及其采樣頻率；（2）采用不同車型的測試車輛在不同路面平整度道路行駛，獲取重力加速度傳感器的重力加速度值；（3）對采集到的重力加速度值進行傅里葉變換，得到功率譜密度；（4）建立同種車型的功率譜密度與路面平整度指數(shù)IRI的擬合模型；（5）對不同車型的功率譜密度與IRI的擬合模型進行普通適用性檢驗；（6）消除不同車型對于擬合模型的影響，得到功率譜密度與IRI的通用擬合模型；（7）根據(jù)通用擬合模型以及采集到的重力加速度值，進行路面平整度檢測。根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測方法，其特征在于，所述的重力加速度傳感器為三軸加速度傳感器。根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測方法，其特征在于，步驟（6）消除不同車型對于擬合模型的影響的具體方法為：首先計算車輛靜止時的平均功率譜密度的值，然后利用車輛行駛時平均功率譜密度的值減去其靜止時的平均功率譜密度的值，得到通用擬合模型中的功率譜密度。如圖1所示，《一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測方法》包括以下步驟：（2）采用不同車型的測試車輛在不同路面平整度道路行駛，在行駛過程中獲取重力加速度傳感器的重力加速度值。在行車的過程中，路面的這種不平度會激起汽車的振動，汽車的振動必然將會產(chǎn)生上下顛簸的垂直加速度，即Z軸的重力加速度，其Z軸重力加速度的大小反應(yīng)的汽車顛簸的大小，從而間接的反應(yīng)出路面不平整的情況。重力加速度傳感器的選取以及所需的采樣頻率的確定在路面平整度檢測中十分重要，根據(jù)實際需要，選取重力加速度傳感器量程為±10克，精度為001克，所選采樣頻率為10赫茲。一般道路縱向的不平整要遠大于其橫向的不平整，車輛縱向的傾覆和轉(zhuǎn)動不能忽略，但可以近似認為道路沿橫向是平整的，并可假設(shè)車輛左右對稱。雙軸車輛占公路上行駛車輛的大多數(shù)，宜以雙軸車輛作為代表車型，由于左右對稱可取其一半作為研究對象，借鑒1/4車輛模型原理，將重力加速度傳感器置于后軸上方。根據(jù)對振動方程的分析，隨著車速的增大，加權(quán)加速度均方根值在增大，但增速在降低，選用各等級公路或城市道路的設(shè)計速度，作為測試車速。選取具有代表性的不同路面平整度的道路，精密水準(zhǔn)儀或激光平整度車實測路面平整度指數(shù)IRI。在代表性道路上，利用不同車型的雙軸車輛以設(shè)計車速行駛，采集Z軸重力加速度值。功率譜密度是結(jié)構(gòu)在隨機動態(tài)載荷激勵下響應(yīng)的統(tǒng)計結(jié)果，是一條功率譜密度值—頻率值的關(guān)系曲線，其中功率譜密度可以是加速度功率譜密度、位移功率譜密度、速度功率譜密度、力功率譜密度等形式。在汽車駕駛過程中，道路不平整會造成車輛的振動，在每一次上下振動當(dāng)中，重力一直沿著豎直方向做功，產(chǎn)生能量的變化，且功率譜密度只與信號的幅度譜有關(guān)，與相位譜無關(guān)，能夠獲得信號的幅度信息，因此通過功率譜密度函數(shù)能夠表示出路面平整度能量在空間頻域上的分布，它刻畫出路面平整度的結(jié)構(gòu)。從功率譜密度函數(shù)不僅可以了解路面波的結(jié)構(gòu)，還能反映出路面的總體特征，功率譜密度變化幅度大的地方代表此位置的道路不平整越加明顯，道路的質(zhì)量低。信號隨機過程的每一個實現(xiàn)是不可預(yù)測的，某一實現(xiàn)的功率譜密度不能作為過程的功率譜密度，隨機過程功率譜密度看做每一實現(xiàn)的功率譜密度的統(tǒng)計平均，得到一段道路的平均功率譜密度，作為該道路的行駛過程中道路不平整的間接表現(xiàn)，從而反映道路的具體特征。依靠matlab軟件，對每一代表性道路所測得到行駛車輛在數(shù)值方向上的加速度的數(shù)值進行上述傅里葉變換之后得到平均功率譜密度。（4）選取同種車型的功率譜密度與IRI進行擬合分析，建立同種車型的功率譜密度與IRI的擬合模型；（5）對不同車型的功率譜密度與IRI的擬合模型進行普通適用性檢驗；（6）由于選用車型差距較大的兩種車型的模型進行比較，對于不同的車型，雖然其函數(shù)的形式很相近，但是在使用時需要對函數(shù)的參數(shù)進行標(biāo)定，因此不具有很好的通用性，所以消除不同車型對于擬合模型的影響，得到功率譜密度與IRI的通用擬合模型。由于三軸重力加速度傳感器測量得到的是車輛自身振動和路面不平整引起車輛振動的疊加，首先計算車輛靜止時的平均功率譜密度的值，然后利用車輛行駛時平均功率譜密度的值減去其靜止時功率譜密度的值，通用擬合模型中的功率譜密度，即表示路面不平整引起的車輛振動。（7）根據(jù)通用擬合模型以及采集到的重力加速度值，進行路面平整度檢測。采用《一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測方法》對上海市域范圍內(nèi)的實際路段進行了平整度檢測，選取有代表性的路段38條，其平整度指標(biāo)分布在1-10之間，市內(nèi)道路行駛車速選擇為40千米/小時，公路行駛車速按照其設(shè)計車速為60千米/小時或80千米/小時，選取重力加速度傳感器量程為±10克，精度為001克，所選采樣頻率為10赫茲，同時選用兩個傳感器消除儀器誤差后，固定于車內(nèi)后軸上方，往返測量三次，取其重力加速度的平均值。測試車型選用別克凱越三廂車，以及福特江鈴測試車。以福特江鈴測試車為例，采用matlab軟件，對每一代表性道路所測得到行駛車輛在數(shù)值方向上的加速度的數(shù)值進行上述傅里葉變換之后得到平均功率譜密度，見表1，將其功率譜密度與IRI進行擬合分析，擬合曲線見圖2。分別擬合兩種車型的重力加速度功率譜密度以及國際平整度指數(shù)IRI模型，見圖3，從兩個擬合模型中可以發(fā)現(xiàn)其函數(shù)的形式也有很大的近似性，但由于車型的影響，兩條曲線沒能很好的重合到一起，因此首先計算車輛靜止時的平均功率譜密度的值，然后利用車輛行駛時平均功率譜密度的值減去其靜止時功率譜密度的值，建立其與IRI之間的通用擬合模型如圖4所示。然后采用兩種車型，測量不同代表性路段行駛時的重力加速度值，用圖4的通用擬合模型，計算其IRI值。利用該種方法測得IRI值與IRI實際值的相關(guān)系數(shù)為9642，可以很好的滿足實際測量的需求。2021年6月24日，《一種基于重力加速度傳感器的路面平整度檢測方法》獲得第二十二屆中國專利優(yōu)秀獎。隨著科技的快速發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，網(wǎng)聯(lián)車輛逐漸成為道路交通領(lǐng)域的研究熱點。網(wǎng)聯(lián)車輛通過無線通信技術(shù)實現(xiàn)車與車、車與路、車與云端服務(wù)器的信息共享，從而為駕駛者提供更加安全、舒適和高效的駕駛體驗。在眾多網(wǎng)聯(lián)車輛的應(yīng)用中，路面平整度評估是一項重要的應(yīng)用。本文將探討基于網(wǎng)聯(lián)車輛數(shù)據(jù)融合的路面平整度評估方法。網(wǎng)聯(lián)車輛通過各種傳感器如GPS、激光雷達、攝像頭等設(shè)備收集大量的道路信息，包括道路幾何形狀、路面質(zhì)量、交通狀況等。這些數(shù)據(jù)通過無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆贫朔?wù)器進行數(shù)據(jù)融合。數(shù)據(jù)融合的目的是將多源數(shù)據(jù)進行整合、分析和挖掘，提取出有用的信息，如路面平整度等。數(shù)據(jù)預(yù)處理：對收集到的原始數(shù)據(jù)進行清洗、去噪和標(biāo)準(zhǔn)化處理，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。數(shù)據(jù)融合：利用多種傳感器數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)融合算法對道路信息進行融合，提取出與路面平整度相關(guān)的特征。模型構(gòu)建：利用機器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)算法，根據(jù)提取出的特征構(gòu)建路面平整度評估模型。模型驗證：通過實際測試數(shù)據(jù)對模型進行驗證，以確保模型的準(zhǔn)確性和可靠性。實時性：網(wǎng)聯(lián)車輛可以實時收集和傳輸?shù)缆沸畔?，使得路面平整度評估具有很高的實時性。全面性：通過多源傳感器數(shù)據(jù)融合，可以更全面地了解道路狀況，提高評估的準(zhǔn)確性。智能化：利用機器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)算法，可以實現(xiàn)路面平整度的自動評估和預(yù)測，為駕駛者提供更加智能的駕駛輔助信息。數(shù)據(jù)安全與隱私保護：網(wǎng)聯(lián)車輛收集和傳輸?shù)拇罅繑?shù)據(jù)涉及到個人隱私和國家安全等問題，因此數(shù)據(jù)的安全性和隱私保護是一個重要的問題。數(shù)據(jù)質(zhì)量：由于傳感器設(shè)備的限制和環(huán)境因素的影響，數(shù)據(jù)質(zhì)量可能會受到影響，從而影響路面平整度評估的準(zhǔn)確性。技術(shù)成本：目前網(wǎng)聯(lián)車輛的相關(guān)設(shè)備和技術(shù)的應(yīng)用成本還比較高，需要進一步降低成本以推廣應(yīng)用。隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用的深入，基于網(wǎng)聯(lián)車輛數(shù)據(jù)融合的路面平整度評估方法將會得到進一步的發(fā)展和優(yōu)化。未來發(fā)展趨勢包括：更加精準(zhǔn)的評估模型：通過研究和應(yīng)用更加先進的算法，提高路面平整度評估的準(zhǔn)確性和可靠性。大數(shù)據(jù)分析：利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對海量的網(wǎng)聯(lián)車輛數(shù)據(jù)進行挖掘和分析，提取出更多的有價值的信息，為道路交通管理提供支持。智能化交通系統(tǒng)：通過實現(xiàn)智能化交通系統(tǒng)，整合網(wǎng)聯(lián)車輛、智能交通信號燈、智能停車系統(tǒng)等各類資源，提高道路交通的安全性、效率和舒適性。政策支持與標(biāo)準(zhǔn)化：政府和相關(guān)機構(gòu)將出臺更加優(yōu)惠的政策支持和推動網(wǎng)聯(lián)車輛的發(fā)展和應(yīng)用。同時，制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范以保證技術(shù)的規(guī)范性和安全性?？缃绾献髋c創(chuàng)新：推動跨學(xué)科的合作和創(chuàng)新，結(jié)合計算機科學(xué)、人工智能、統(tǒng)計學(xué)等多個領(lǐng)域的知識和方法，解決網(wǎng)聯(lián)車輛發(fā)展中的技術(shù)挑戰(zhàn)和管理問題。同時積極開展國際合作與交流活動以促進技術(shù)的全球傳播和應(yīng)用。強化網(wǎng)絡(luò)安全與隱私保護：在推動網(wǎng)聯(lián)車輛發(fā)展的同時，要重視網(wǎng)絡(luò)安全和個人隱私保護問題。建立健全相關(guān)法律法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以保障數(shù)據(jù)安全和隱私權(quán)益。通過加強技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用推廣以提升網(wǎng)絡(luò)安全防護能力和隱私保護水平?？沙掷m(xù)性與綠色發(fā)展：在網(wǎng)聯(lián)車輛的設(shè)計、制造和使用過程中要注重環(huán)保和可持續(xù)性發(fā)展原則。采用環(huán)保材料和節(jié)能技術(shù)以降低能源消耗和環(huán)境污染。同時加強循環(huán)利用和廢物處理能力以實現(xiàn)資源的有效利用和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。人機交互與智能輔助駕駛：利用網(wǎng)聯(lián)車輛的數(shù)據(jù)融合技術(shù)和人工智能算法實現(xiàn)更加智能和安全的人機交互與智能輔助駕駛功能。通過為駕駛者提供更加準(zhǔn)確和實時的道路信息和駕駛輔助建議以提高駕駛效率和安全性并減輕駕駛者的負擔(dān)。與物聯(lián)網(wǎng)其他領(lǐng)域的融合：網(wǎng)聯(lián)車輛作為物聯(lián)網(wǎng)的一個重要組成部分可以與其他領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用進行融合和發(fā)展。例如可以與智能城市、智能農(nóng)業(yè)、智能醫(yī)療等領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用相互連接并實現(xiàn)信息的共享與協(xié)同工作以推動智慧城市的建設(shè)和發(fā)展.隨著科技的發(fā)展，車輛動力學(xué)仿真在汽車設(shè)計和性能優(yōu)化中扮演著越來越重要的角色。輪胎模型作為車輛動力學(xué)仿真的重要組成部分，其準(zhǔn)確性和有效性對于仿真結(jié)果的可靠性具有至關(guān)重要的影響。尤其在模擬不平路面的車輛動力學(xué)行為時，輪胎模型的性能更是決定仿真結(jié)果真實性的關(guān)鍵因素。本文將對當(dāng)前用于不平路面車輛動力學(xué)仿真的輪胎模型進行綜述。早期的輪胎模型較為簡單，主要基于線性理論和假設(shè)，如經(jīng)典力學(xué)中的彈簧-阻尼模型。隨著對車輛動力學(xué)研究的深入，尤其是對輪胎與地面相互作用機理的探索，人們意識到傳統(tǒng)的線性模型無法準(zhǔn)確描述輪胎在復(fù)雜工況下的行為。非線性輪胎模型、考慮輪胎-地面接觸的物理模型等更精細的模型應(yīng)運而生。有限元模型（FiniteElementModel）：有限元模型是一種基于物理的輪胎模型，它通過將輪胎離散化為一系列小的單元來模擬其力學(xué)行為。這種模型能夠考慮輪胎的結(jié)構(gòu)特性和材料屬性，從而更準(zhǔn)確地預(yù)測其在不平路面上的行為。由于其計算復(fù)雜度高，對計算資源需求大，主要用于研究目的。彈簧-阻尼模型：彈簧-阻尼模型是一種基于經(jīng)驗的輪胎模型，它將輪胎的復(fù)雜行為簡化為一系列的彈簧和阻尼器。盡管這種模型的精度不如有限元模型，但由于其計算效率高，易于實現(xiàn)，因此在實時仿真和控制系統(tǒng)中有廣泛應(yīng)用。半經(jīng)驗?zāi)Ｐ停⊿emi-EmpiricalModel）：半經(jīng)驗?zāi)Ｐ褪墙橛谟邢拊Ｐ秃蛷椈?阻尼模型之間的一種模型。它結(jié)合了經(jīng)驗關(guān)系和物理原理，以預(yù)測輪胎在不同工況下的行為。常見的半經(jīng)驗?zāi)Ｐ桶≒acejkatiremodel和Magictiremodel等。人工智能模型：近年來，隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的研究者開始嘗試將人工智能應(yīng)用于輪胎模型的構(gòu)建。例如，深度學(xué)習(xí)模型可以通過學(xué)習(xí)大量數(shù)據(jù)來預(yù)測輪胎在不同路況下的行為，從而實現(xiàn)更精準(zhǔn)的仿真。輪胎模型的發(fā)展是不斷追求仿真精度與計算效率的過程。盡管現(xiàn)有的各種輪胎模型在模擬不平路面車輛動力學(xué)方面取得了一定的成果，但仍存在許多挑戰(zhàn)和改進空間。例如，如何進一步提高非線性輪胎模型的計算效率，