基于路况识别及素材谱的汽车用户路线疲劳损伤获取研究

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.08.018

摘要/Abstract

摘要：

为识别和获取用户路线的汽车结构疲劳损伤，提出了“素材谱”和“探测车”的概念，进而提出了一种基于路况识别、划分并与素材谱相结合的用户路线的汽车结构疲劳损伤的便捷获取方法。首先，构建了IRI（国际平整度指数）识别路面等级的数学模型，建立了通过探测车的简配传感器方案识别用户路面等级的方法，并研究了车速与IRI的关联性和独立性。接着，提出了基于IRI和车速二维变量对用户路线的探测车道路工况细化分级及里程分布确定的方法。然后，结合全通道样车在本地采集的素材谱及单位里程损伤，最终高效地计算、获得用户路线及区域的汽车结构疲劳损伤。从而创建和形成了“素材谱+探测车”识别用户路线总损伤的解决方案。验证结果良好，表明所研究技术方法具有良好的可操作性、精确性和有效性。

关键词: 损伤, 用户, 路面, IRI, 素材谱, 探测车

Abstract:

In order to identify and obtain the automotive structure fatigue damage of user route， the concepts of ‘element spectrum’ and ‘survey vehicle’ are proposed， and a convenient method for obtaining fatigue damage of automotive structure of user route based on road condition identification， classification and element spectrum is proposed. Firstly， the mathematical model of IRI （International Roughness Index） is established to identify the road grade and the method of identifying the user's road surface grade through the simple sensor scheme is established. And the correlation and independence between vehicle speed and IRI are studied. Subsequently， the method for determining the road classification and mileage distribution of the survey vehicle for user route based on IRI and vehicle speed is proposed. Then， combined with the element spectrum and unit mileage damage collected locally by the full-channel vehicle， the fatigue damage of the vehicle structure on the user's route is finally calculated efficiently. Thereby， the solution of ‘element spectrum + survey vehicle’ to identify the total damage of user route is created. The verification results are good， indicating that the technology and method studied is operable， exact and effective.

Key words: damage, user, road surface, IRI, element spectrum, survey vehicle

苏亮,吴道俊,陈泉泉. 基于路况识别及素材谱的汽车用户路线疲劳损伤获取研究[J]. 汽车工程, 2024, 46(8): 1520-1528.

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图/表 23

图1

表1

表2

IRI与Gq(n0)数据汇总"

序号n	车速/（km·h^-1）	等级	$G q (n 0)$	IRI/（m·km^-1）
1	25	A	4	1.99
2		B	8	3.83
3		C	16	8.40
4	30	A	4	1.75
5		B	8	3.50
6		C	16	7.34
7	40	A	4	1.54
8		B	8	3.11
9		C	16	6.51
10	50	A	4	1.34
11		B	8	2.77
12		C	16	5.75
13	60	A	4	1.23
14		B	8	2.59
15		C	16	5.41
16	70	A	4	1.22
17		B	8	2.46
18		C	16	5.24

表2

表3

路面等级IRI值及其上限值"

等级标准值	IRI/（m·km^-1）	等级上限	等级限值 $I R I +$ /（m·km^-1）
A	1.6	A+	2.26
B	3.2	B+	4.52
C	6.4	C+	9.05
…	…	…	…

表3

表4

图2

表5

图3

图4

图5

图6

表6

图7

图8

图9

表7

表8

图10

表9

表10

表11

表12

表13

参考文献 25

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序号	车速/ （km·h^-1）	IRI/ （m·km^-1）	IRI识别的等级	道路模拟PSD 验证识别等级
路段1	32.0	2.0	A	A
路段2	30.0	3.9	B	B
路段3	28.4	6.0	C	C
路段4	35.0	1.2	A	A
路段5	33.1	3.1	B	B

路段	目标车速/ （km·h^-1）	IRI/ （m·km^-1）	IRI均值/ （m·km^-1）	IRI与均值的比值	IRI 标准差	变异系数/%
物流园公路	10	3.96	3.79	1.05	0.26	6.8
	25	3.44		0.91
	30	3.42		0.90
	40	3.91		1.03
	50	3.86		1.02
	60	3.95		1.04
开发区大道	10	3.41	3.41	1.00	0.16	4.6
	25	3.26		0.96
	30	3.36		0.99
	40	3.68		1.08
	50	3.49		1.02
	60	3.27		0.96
城市干线	10	1.66	1.61	1.03	0.11	6.8
	25	1.78		1.11
	30	1.50		0.93
	40	1.68		1.04
	50	1.51		0.94
	60	1.54		0.96

...	...	...	...	...	...	...
B10	B20	B30	B40	B50	B60	...
A10	A20	A30	A40	A50	A60	...

二维划分区间	IRI/ （m·km^-1）	u/ （km·h^-1）	应变测点1	应变测点2	应变测点3	应变测点4	应变测点5	应变测点6
...	...	...	...	...	...	...	...	...
B60	3.19	60	1.99E-07	1.11E-05	5.00E-06	1.06E-06	1.09E-08	5.63E-07
B50	3.19	50	5.54E-07	1.60E-05	3.92E-06	1.29E-06	2.54E-08	9.55E-07
B40	3.19	40	2.98E-07	1.07E-05	2.86E-06	1.42E-06	2.85E-08	9.56E-07
B30	3.19	30	9.72E-08	3.41E-06	4.29E-07	4.29E-07	9.42E-09	1.87E-07
B20	3.19	20	9.42E-08	2.59E-06	3.45E-07	4.44E-07	7.76E-09	1.78E-07
B10	3.19	10	2.20E-08	1.19E-06	6.57E-08	1.21E-07	2.39E-09	5.59E-08
...	...	...	...	...	...	...	...	...
A60	1.6	60	5.91E-08	3.19E-07	8.01E-08	2.56E-08	7.25E-10	1.40E-08
A50	1.6	50	6.28E-08	1.77E-06	2.71E-07	1.59E-07	2.95E-09	2.85E-07
A40	1.6	40	7.66E-08	4.08E-06	3.86E-07	3.96E-07	9.93E-09	8.08E-07
A30	1.6	30	7.94E-08	2.61E-06	2.66E-07	7.57E-07	2.42E-08	1.79E-07
A20	1.6	20	1.96E-08	8.05E-07	4.97E-08	1.27E-07	2.25E-09	7.11E-08
A10	1.6	10	8.80E-11	1.05E-08	3.02E-11	3.68E-10	3.34E-11	9.96E-11

分割路段序号	时间/s	里程/km	平均车速/ （km·h^-1）	IRI/ （m·km^-1）
1	419	1.0	8.6	2.38
2	201	1.0	17.9	1.44
3	92	1.0	39.1	1.8
4	215	1.0	16.9	2.3
5	92	1.0	38.9	1.81
6	167	1.0	21.6	1.25
7	124	1.0	28.9	1.71
8	177	1.0	20.3	2.07
9	179	1.0	20.3	2.25
10	113	1.0	31.7	2.47
11	104	1.0	34.6	1.95
12	147	1.0	24.6	1.65
13	80	1.0	44.8	1.61
14	78	1.0	46.3	2.28
15	73	1.0	49.4	1.82
16	85	1.0	42.1	2.39
17	80	1.0	45.3	1.12
18	68	1.0	52.9	0.72
19	69	1.0	51.8	0.95
20	92	1.0	39.6	2.20
21	69	1.0	51.9	1.14
22	76	1.0	47.2	1.47
23	188	1.0	19.1	2.04
24	120	1.0	30.0	2.04
25	314	1.0	11.5	2.28
26	93	1.0	39.0	1.55
27	83	1.0	43.1	1.92
28	159	1.0	22.7	1.66
29	222	1.0	16.2	2.31
30	343	1.0	10.4	2.77
31	148	1.0	24.5	2.96
32	184	1.0	19.5	3.11
33	84	1.0	42.8	2.90
34	174	1.0	20.8	3.63