路面不平度研究综述

　　路面不平度通常用来描述路面的起伏程度,是汽车行驶过程中的主要激励,影响车辆行驶的平顺性、乘坐舒适性、操纵稳定性、零部件疲劳寿命、运输效率、油耗等各个方面。所以对于汽车工程技术人员,研究分析路面不平度具有重要的意义。

　　目前国内外对路面不平度的研究最多的是公路部门,他们主要利用路面不平度的宏观统计参数来测量、评价一条道路的平整程度。这里从车辆工程的角度出发探讨路面不平度在车辆设计、分析及应用中的功能和作用。下面从不同的三个角度来阐述路面不平度的研究现状和发展前景:首先是理论研究,分别从路面不平度的定义和数学模型进行了分析和探讨;其次是路面不平度的试验分析研究,包括路面不平度的采集、测量和试验验证等;另外就是路面不平度的工程应用研究,描述路面不平度在道路工程与车辆设计和研发的各个领域的应用。下面就从这三个方面入手,对路面不平度的研究和发展分别进行讨论和阐述。

　　1　路面不平度的理论研究

　　1·1　路面不平度的定义

　　路面不平度[1],是车辆工程常用的名词,道路工程则常用路面平整度。英文名词是road roughness,偶尔也有road irregularity或者road unevenness。路面不平度指的是道路表面对于理想平面的偏离,它具有影响车辆动力性、行驶质量和路面动力载荷三者的数值特征。这是国际道路不平度试验[2](IRRE, 1982年在巴西进行的项目)中的规定,它简洁地表示了路面不平度的评价指标,包涵客观评价指标(道路表面对于理想平面的偏离)和主观评价指标(用乘车人的主观感觉)来评价。

　　沿着车辆的行驶方向,也就是路面纵剖面的路面不平度,路面不平度根据波长可分为:长波、短波和粗糙纹理三种类型。其中长波引起车辆的低频振动,短波引起车辆的高频振动,而粗糙纹理则引起轮胎的行驶噪声。在道路的横断面上,不平度则表现为车辙和横断面的不平,它引起车辆的侧倾。国际耐久性协会(PLARC)给出的路面构造分类[1]如图1所示,不但给出了四种类型的波长和频率,而且给出了车辆在路面上运行时车和路之间的相互作用和各种物理现象。在表示现象的框中,空白区域表示有利因素,是我们所希望的;方框区域表示不利因素,是我们不希望的。在一般情况下,认为路面不平度的数值范围为:波长:λ=0.1m-100 m,幅值:A=1 mm-200 mm。

　　1·2　路面不平度的数学模型

　　路面不平度是车辆振动系统的主要振源,它使车辆在行驶中产生行驶阻力和振动。因此,获得准确的路面信息是进行车辆振动系统的平顺性分析、耐久性分析和操纵稳定性分析等汽车相关的性能研究的关键。国内外学者对路面不平度进行过大量有益研究,并提出多种时域和频域的路面模型[3, 4]。