估计道路段的国际粗糙度指标的方法和相关系统技术方案

本发明专利技术涉及用于估计道路或道路段的国际粗糙度指标

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】估计道路段的国际粗糙度指标的方法和相关系统


[0001]本专利技术总体上涉及汽车和道路路面监测领域
。
更具体地，本专利技术涉及用于估计国际粗糙度指标
(IRI)
的系统和方法
。
特别地，根据本专利技术的方面，根据与运载工具的运动
(
例如垂直加速度
)
以及与运载工具本身
(
例如运载工具的悬架和安装在运载工具上的轮胎的阻尼系数和刚度系数
)
相关的物理量来确定
IRI
的估计
。
[0002]本专利技术可以在诸如小汽车
、
公共汽车
、
野营车等的用于运输人或者诸如工业运载工具
(
卡车
、
牵引拖车等
)
或轻型或中型商用运载工具
(
诸如货车等
)
等的用于运输货物的任意类型的道路运载工具中应用
。
在不丧失一般性的情况下，将提及诸如一个或多于一个小汽车和
/
或公共汽车和
/
或卡车和
/
或摩托车等的装配有内燃机以及
/
或者混合动力和
/
或
(
一个或多于一个
)
电动类型的机动运载工具
。

技术介绍

[0003]众所周知，道路路面需要被设计成确保滚动表面基本上规则且变形小，以满足在道路路面上驾驶的机动运载工具的安全性和舒适性需求
。
事实上，机动运载工具的车轮对道路路面上的
(
诸如坑洼或隆起等的
)
障碍物的撞击可能导致车轮轮胎的损坏，特别是车轮的胎体
(
即壳体
)
的损坏
。
例如，轮胎侧壁上的外部凸起典型地指示由于相对于障碍物
/
在障碍物上的撞击而造成胎体内部的帘线已经破裂，这是因为在如隆起和坑洼等的物体上驾驶可能导致单个帘线破裂
。
如果损坏的轮胎
(
例如，具有一些损坏的帘线的轮胎
)
没有被及时检测到并因此未被及时修理
/
更换，那么如果驾驶员继续使用所述损坏的轮胎进行驾驶，则
(
例如，在损坏的轮胎相对于其他障碍物或在其他障碍物上的进一步撞击的情况下
)
存在使轮胎的胎体完全破裂
/
破坏甚至损坏轮辋和
/
或悬架的风险
。
[0004]现今，会不时对个别道路的规则性
/
平滑性水平进行定期监测，主要是为了规划维修工程
。
典型地，所述监测是基于国际粗糙度指标
(IRI)
的计算，其中
IRI
是最常用于道路路面不规则性的粗糙度指标
。IRI
典型地通过对纵向道路简档
(
更具体地，道路路面标高的纵向剖面
)
进行测量来获得，特别地通过使用四分之一车
‑
运载工具数学模型
(
也称为四分之一车模型
(Quarter
‑
Car Model)
，缩写为
QCM)
或全车
‑
运载工具数学模型
(
也称为全车模型
(Full
‑
Car Model)
，缩写为
FCM)
来获得，这些模型的响应被累积以产生具有坡度单位
(in/m、m/km
等
)
的粗糙度指标
。
[0005]不幸的是，
IRI
测量实际上相当昂贵，并且难以在由公司管理的整个道路网上大规模运行
。
[0006]因此，在汽车和道路路面监测领域，显著感受到需要创新性技术解决方案来实现道路路面不规则性
/
不平整性的更快且更容易的检测
。
[0007]例如，在专利申请
WO 2020/225699 A1
中公开了已知解决方案的示例，其中该专利申请公开了用于识别道路路面的不规则性的方法和系统
。
特别地，
WO 2020/225699 A1
涉及包括如下的方法：
[0008]a)
初步测试步骤，依次包括：
[0009]‑
子步骤，其中在使充气轮胎以机动运载工具的不同速率驾驶通过和
/
或撞击不同的不规则物体时进行测试；
[0010]‑
子步骤，其中在测试期间
(
方便地以至少
10Hz
的采样率
)
获取垂直加速度；以及
[0011]‑
子步骤，其用于构建至少一个第一模型，以供将与所进行的测试相关的垂直加速度的标准偏差与道路路面上的不规则性相关联；以及
[0012]b)
实际识别步骤，依次包括：
[0013]‑
子步骤，其中
(
方便地以至少
10Hz
的采样率
)
获取垂直加速度；
[0014]‑
子步骤，其中实现垂直加速度的高通滤波，其中高通滤波器的最小滤波阈值优选地小于或等于
0.1Hz
，并且其中滤波的子步骤在长度在2和
25
延米之间
(
优选地在5和
10
延米之间
)
的可变长度的道路路面的参考段上进行；
[0015]‑
子步骤，其中通过快速傅立叶变换
(FFT)
处理垂直加速度；
[0016]‑
子步骤，其中在相关频率处通过
FFT
计算所处理的垂直加速度的标准偏差，其中相关频率包括机动运载工具悬架系统的优选地在
1.5Hz
和
3Hz
之间的第一范围振动频率；以及
[0017]‑
基于所述第一模型和在相关频率处通过
FFT
所处理的垂直加速度的标准偏差之间的比较，来识别道路路面上不规则性的存在和尺寸
。
[0018]根据
WO 2020/225699 A1
，相关频率方便地包括机动运载工具底盘的第二范围振动频率，步骤
b)
方便地包括通过
GPS
信号获取与运载工具位置有关的信息并且根据运载工具位置来定位任意不规则性的进一步子步骤，并且步骤
a)
方便地包括如下的进一步子步骤：通过使不同类型的机动运载工具上的不同类型的轮胎驾驶通过和
/
或撞击来进行测试
、
以及构建多个模型以将垂直加速度的标准偏差与轮胎和
/
或机动运载工具的类型相关联...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于估计道路或道路段的国际粗糙度指标即
IRI
的方法，所述方法包括初步步骤
(1)
和国际粗糙度指标估计步骤
(10)
；所述初步步骤
(1)
包括：收集
(2)
一个或多于一个机动运载工具的一个或多于一个轮胎的运载工具轮胎阻尼系数即
C
t
和刚度系数即
K
t
的值；收集
(3)
：
a)
第一运载工具垂直加速度值即
Az
vehicle
，其是在沿着已知的国际粗糙度指标值或已知的第一道路简档即
profile
r
所关联的一个或多于一个道路或道路段以一个或多于一个给定恒定速率驾驶的一个或多于一个机动运载工具上测量的；
b)
第一运载工具地理参考数据，其与所测量的第一垂直加速度值即
Az
vehicle
相关联；以及
(c)
第一运载工具速率数据，其指示与所测量的第一垂直加速度值即
Az
vehicle
相关联的一个或多于一个给定恒定速率；以及基于所述运载工具轮胎阻尼系数即
C
t
和刚度系数即
K
t
的值
、
所述第一运载工具地理参考数据
、
所述第一运载工具速率数据和所述第一运载工具垂直加速度值即
Az
vehicle
来确定
(4)
第二道路简档即
profile
d
，其中，所述初步步骤
(1)
还包括：基于所述第二道路简档即
profile
d
、
第二运载工具垂直加速度值即
Az
output
‑
f(c,k)
的第二运载工具地理参考数据
、
指示与所测量的第一垂直加速度值即
Az
output
‑
f(c,k)
相关联的一个或多于一个给定恒定速率的第二运载工具速率数据
、
以及所述运载工具轮胎阻尼系数即
C
t
和刚度系数即
K
t
的值，来确定
(5)
所述第二运载工具垂直加速度值即
Az
output
‑
f(c,k)
；确定
(6)
一个或多于一个运载工具的一个或多于一个悬架的运载工具悬架阻尼系数即
C
s
和刚度系数即
K
s
的值；分别确定
(7)
所述第一运载工具垂直加速度值即
Az
vehicle
的第一均方根值和所述第二运载工具垂直加速度值即
Az
output
‑
f(c,k)
的第二均方根值；以及基于已知的国际粗糙度指标值或所述第一道路简档即
profile
r
、
基于所述第二运载工具垂直加速度值即
Az
output
‑
f(c,k)
的第二均方根值
、
基于所述第二运载工具地理参考数据以及基于所述第二运载工具速率数据，来确定
(8)
在一个或多于一个给定恒定速率下将所述第二运载工具垂直加速度值即
Az
output
‑
f(c,k)
的第二均方根值和所述国际粗糙度指标值以数学方式相关联的一个或多于一个运载工具传递函数；以及其中，所述国际粗糙度指标估计步骤
(10)
包括：获取
(11)
在给定道路或道路段上以驾驶速率驾驶的给定机动运载工具上测量的第三运载工具垂直加速度值即
Az、
与所述第三运载工具垂直加速度值即
Az
相关联的第三运载工具地理参考数据以及指示所述机动运载工具的给定驾驶速率的第三运载工具速率数据；计算
(12)
所述第三运载工具垂直加速度值即
Az
的第三均方根值；以及基于在所述初步步骤
(1)
中确定的一个或多于一个运载工具传递函数
、
基于所述第三运载工具垂直加速度值即
Az
的第三均方根值以及相关联的第三运载工具地理参考数据和所述第三运载工具速率数据，来估计所述给定道路或道路段的国际粗糙度指标值
(13)。2.
根据权利要求1所述的用于估计国际粗糙度指标的方法，其中，在步骤
a)、b)
和
c)
中，
针对一个相同的给定运载工具类型和
/
或一个相同的给定运载工具型号的
、
沿着已知的国际粗糙度指标值或所述第一道路简档即
profile
r
所关联的一个或多于一个道路或道路段以一个或多于一个给定恒定速率驾驶的一个或多于一个机动运载工具，收集所述第一运载工具垂直加速度值即
Az
vehicle
、
所述第一运载工具地理参考数据以及所述第一运载工具速率数据；以及其中，所述第二道路简档即
profile
d
是特定于所述给定运载工具类型和
/
或型号的
。3.
根据权利要求1所述的用于估计国际粗糙度指标的方法，其中，在步骤
a)、b)
和
c)
中，针对不同给定运载工具类型和
/
或不同给定运载工具型号的一个或多于一个机动运载工具各自，收集所述第一运载工具垂直加速度值即
Az
vehicle
、
所述第一运载工具地理参考数据和所述第一运载工具速率数据；以及其中，所述第二道路简档即
profile
d
是特定于所述给定运载工具类型和
/
或型号中的每一个的
。4.
根据权利要求2或3所述的用于估计国际粗糙度指标的方法，其中，通过使用在所述初步步骤
(1)
中确定的特定于所述给定机动运载工具的运载工具类型
/
型号的运载工具传递函数来估计
(13)
所述国际粗糙度指标值
。5.
根据任一先前权利要求所述的用于估计国际粗糙度指标的方法，其中，确定
(6)
一个或多于一个运载工具的一个或多于一个悬架的运载工具悬架阻尼系数即
C
s
和刚度系数即
K
s
的值的步骤包括：针对所述第二道路简档即
profile
d
中输入的运载工具悬架的测试运载工具悬架阻尼系数值即
c0和刚度系数值即
k0，确定
(21)
相应的第二运载工具垂直加速度值即
Az
output
‑
f(c0,k0)
；以及验证
(22)
从所述第二运载工具垂直加速度值即
Az
output
‑
f(c0,k0)
生成的第二加速度分布是否与从所述第一运载工具垂直加速度值即
Az
vehicle
生成的第一加速度分布相拟合；以及其中，确定
(6)
一个或多于一个运载工具的一个或多于一个悬架的运载工具悬架阻尼系数即
C
s
和刚度系数即
K
s
的值的步骤还包括：如果从所述第二运载工具垂直加速度值即
Az
output
‑
f(c0,k0)
生成的第二加速度分布与从所述第一运载工具垂直加速度值即<...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：普利司通欧洲有限公司，
类型：发明
国别省市：