【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于评价方法，特别是涉及一种评价大跨桥梁涡振司乘感受性的方法。
技术介绍
1、大跨桥梁作为高铁、跨江跨海通道等大型基础设施的关键节点，其建设数量日益增加，并朝着更长更柔的方向发展。值得注意的是，桥梁越长，结构越柔，其风致稳定问题将越突出，尤其是近年来频频发生的涡激振动问题。涡激振动是大跨桥梁低风速下容易出现的一种带有自激性质的风致限幅振动，其相对较大的振幅和频繁的出现会不可避免地加剧车身振动，也会降低视线安全和司乘感受性。当车身振动较为强烈时，会使驾乘人员产生恶心呕吐等不适感，严重时会引起行车安全问题，影响大跨度桥梁的运营状态。因此，如何评估大跨桥梁涡激振动下的司乘感受性成为了一个重要的研究问题。
2、司乘感受性直接关系到驾驶者的工作载荷、身体健康和道路行车安全，因此一直是国内外的研究热点，且研究大多集中在日常风、强风环境和路面不平顺对司乘人员的舒适性影响方面，对涡振这一特殊的风致振动下桥梁司乘感受性研究较少。在对涡振下的司乘感受性研究中，主要通过对车体各振动方向的加速度进行加权得到综合加权加速度均方根并以此来评价，综合加权加速度均方根适合评价0.5-80hz的振动，而涡激振动频率大多小于0.5hz，传统评价方法的评价指标局限单一，且没有建立车-座椅-人模型来进行研究，与真实行车下人体的振动情况存在一定差距。
3、针对上述问题，有必要提出一种司乘感受性评价方法，综合考虑桥面不平顺和涡激振动的影响，准确地评价大跨桥梁涡激振动下的驾乘人员的司乘感受性。
技术实现思路>
1、本专利技术目的是为了解决现有的技术问题，提出了一种评价大跨桥梁涡振司乘感受性的方法。该方法可以评价单辆车过桥的司乘感受性，也可以评价某次涡激振动事件整体的司乘感受性。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术提出一种评价大跨桥梁涡振司乘感受性的方法，所述方法具体包括以下步骤：
3、步骤一，汽车-人振动系统建模：对于汽车模型采用二轴整车模型，将其简化为一个15自由度的“质量-弹簧-阻尼”系统，汽车只做匀速直线运动，不考虑系统沿行驶方向的自由度，系统参数均视为线性参数；每个车轮有竖向、横桥向2个自由度，4个车轮共8个自由度；车身有竖向、横桥向、点头、侧倾、横摆共5个自由度；车内座椅有竖向、横向共2个自由度；整个系统共计15个自由度，根据达朗贝尔原理建立运动方程；对于人体模型，将坐姿下的人体集中参数模型简化为一个9自由度的“质量－弹簧－阻尼”振动系统，包含头颈部、上下躯干、内脏、臀部、左右下肢、左右上肢共9个部分，根据动力学知识建立运动方程，汽车模型和人体模型依靠座椅进行连接；
4、步骤二，路桥激励建模：对于路面不平顺模型，依据路面功率谱函数和白噪声信号来建立单轮路面激励模型，接着考虑左右轮迹的相关性、前后轮迹的时滞性，通过数学变换建立四轮路面激励模型；对于涡激振动激励模型，用简谐振动来模拟主梁涡振下的桥梁单点振动，结合涡振振型，推导不同车速下车辆前后轮的涡振激励输入模型；
5、步骤三，计算司乘感受性评价指标：计算单辆车的舒适性评价指标，根据汽车-人振动系统的振动加速度获取人体坐姿模型各部位的振动加速度，以相应的频率加权函数对得到的坐姿模型各部位的振动加速度进行调频处理，再通过轴加权系数进行加权计算得到单辆车的舒适性评价指标：综合计权加速度均方根ovtv和晕动症发病率msi；计算涡激振动事件的整体舒适性评价指标，在涡激振动事件的全过程中，会通过多辆车，对这些车辆的ovtv和msi值分别取均方根得到aovtv值和amsi值，以此来评价本次涡激振动事件下的桥梁司乘感受性；
6、步骤四，司乘感受性评估：对于发生涡激振动的桥梁，根据桥梁的路面等级和涡激振动的频率和振幅，使用步骤一和步骤二的方法建模，再使用步骤三的方法计算单辆车和涡激振动事件的舒适性评价指标，分别用来评价单辆车的司乘感受性和该涡激振动事件的整体司乘感受性。
7、进一步地，步骤一中，根据达朗贝尔原理建立汽车-人振动系统的运动方程，共计24个自由度，汽车振动方程和人体振动方程如下：
8、
9、
10、式中，[m]、[c]、[k]为汽车模型的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵；{y}、为汽车系统各自由度的位移、速度、加速度列向量；{f}为外部激励矩阵，包含路面激励和涡激振动激励；[mm]、[cm]、[km]为人体模型的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵；{z}、为汽车系统各自由度的位移、速度、加速度列向量；{fm}为外部激励矩阵，包含路面激励和涡激振动激励。
11、进一步地，步骤三中，对于人体坐姿模型中座椅、靠背和地板三个支撑面的振动加速度，用建立的汽车-人振动系统的振动加速度表示：
12、
13、式中，aij为各支撑面不同方向的加速度，i＝z、y、r，j＝b、s、f；下标z、y分别表示竖向和横向，下标r表示转动方向，下标b、s、f分别表示座椅靠背、座椅表面和地板表面；表示人体上躯干和左下肢的竖向加速度，分别表示车体质心横向加速度、座椅竖向和横向加速度，表示车体侧倾、点头加速度，ds、ys、hs为车辆质心与驾驶员位置间的纵、横、竖向距离。
14、进一步地，步骤三中，以ovtv值和msi值来评价单辆车过桥的司乘感受性，以aovtv值和amsi值来评价该涡激振动事件的整体司乘感受性，4个指标的计算流程如下：以相应的频率加权函数对得到的坐姿模型各部位的振动加速度进行调频处理后取均方根，再通过轴加权系数进行加权计算得到综合计权加速度均方根ovtv和晕动症发病率msi两个指标来评价单辆车过桥的司乘感受性，而在涡激振动事件的全过程中，会通过多辆车，对这些车辆的ovtv和msi值分别取均方根得到aovtv值和amsi值，并以这两个指标来评价该涡激振动事件的司乘感受性。
15、进一步地，上述4个指标的计算公式如下：
16、
17、ovtv＝{∑(mijrmsij)2}1/2 (5)
18、
19、msdvt＝{∑(msdvij)2}1/2 (7)
20、msi＝kmmsdvt(8)
21、
22、
23、式中，aω-ij(t)表示坐姿模型各支撑面不同方向的加速度时程aij经频率加权函数调频后的人体振动响应加速度时程；mij表示人体各振动轴向的轴加权系数；msdvt表示晕动症剂量值；t表示车辆通过桥梁所需时间；km为常数；计算得到的msi是以百分比的形式呈现的，表示人群中发生晕动、呕吐的占比；ovtvi和msii分别表示第i辆车通过桥梁计算得到的ovtv值和msi值。
24、进一步地，km取值为1/3。
25、本专利技术提出一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述一种评价大跨桥梁涡振司乘感本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种评价大跨桥梁涡振司乘感受性的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中，根据达朗贝尔原理建立汽车-人振动系统的运动方程，共计24个自由度，汽车振动方程和人体振动方程如下：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤三中，对于人体坐姿模型中座椅、靠背和地板三个支撑面的振动加速度，用建立的汽车-人振动系统的振动加速度表示：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤三中，以OVTV值和MSI值来评价单辆车过桥的司乘感受性，以AOVTV值和AMSI值来评价该涡激振动事件的整体司乘感受性，4个指标的计算流程如下：以相应的频率加权函数对得到的坐姿模型各部位的振动加速度进行调频处理后取均方根，再通过轴加权系数进行加权计算得到综合计权加速度均方根OVTV和晕动症发病率MSI两个指标来评价单辆车过桥的司乘感受性，而在涡激振动事件的全过程中，会通过多辆车，对这些车辆的OVTV和MSI值分别取均方根得到AOVTV值和AMSI值，并以这两个指标来评价该涡激振动事件的司乘感受性。
5.根
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，Km取值为1/3。
7.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-6任一项所述方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种评价大跨桥梁涡振司乘感受性的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中，根据达朗贝尔原理建立汽车-人振动系统的运动方程，共计24个自由度，汽车振动方程和人体振动方程如下：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤三中，对于人体坐姿模型中座椅、靠背和地板三个支撑面的振动加速度，用建立的汽车-人振动系统的振动加速度表示：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤三中，以ovtv值和msi值来评价单辆车过桥的司乘感受性，以aovtv值和amsi值来评价该涡激振动事件的整体司乘感受性，4个指标的计算流程如下：以相应的频率加权函数对得到的坐姿模型各部位的振动加速度进行调频处理后取均方根，再通过轴加权系数进行加权...
【专利技术属性】
技术研发人员：王亚飞，赖马树金，周长发，钟继卫，汪正兴，姚文凡，姜玉印，
申请(专利权)人：中铁大桥局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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