典型道路谱的生成方法技术

本发明专利技术公开了一种典型道路谱的生成方法，属于道路工程与车辆工程领域。该典型道路谱的生成方法包括以下步骤：采集道路路面剖面空间域数据，形成道路路面剖面空间域曲线后，傅里叶转换成道路谱曲线；多倍频程带通滤波该道路曲线；针对所有试验路面，重复步骤上述步骤，获得所有平滑道路谱曲线，绘制于双对数坐标下的道路8级分级图中，计算各频程中所有谱值的平均值，连接此等平均值，获得总体典型道路谱曲线。该典型道路谱的生成方法可用于概况的评价和反映该地区的路面质量、平整度情况以及不同空间频率下的能量分布，且还可对该地区的道路进行等级划分和区域性研究，特别是在针对不同地区的道路进行区域差异对比和研究时，具有明显的优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种车辆工程的设计方法，尤其是一种。
技术介绍
随着汽车行业的迅速发展，我国已经成为世界汽车工业生产大国，走过了仿制、技术引进及加工生产阶段，已进入自主研发、自主创新的新阶段。在自主研发阶段的汽车工程领域中，路面数据作为车辆的主要外部激励源，无论是室内的各种试验台性能试验还是在计算机中的虚拟仿真分析都离不开基础路面数据的支持。因此准确获取某个地区的道路路面平整度和路面能量分布的总体概况就显得非常重要，因为只有准确的获得和掌握某个地区的道路路面的平整度情况和路面空间频率的能量分布，车辆设计开发人员才能有针对性的设计和开发车辆，才能准确的了解开发车辆的性能是否满足在该路该地区的道路上长期行驶。目前的车辆工程研究中，选择道路谱曲线，即道路路面不平度数据的功率谱密度 PSD (Power Spectral Density，功率谱密度)曲线作为车辆外部输入的主要分析工具。PSD 是将道路断面看成由不同特性的短波、中波及长波组成，通过分析不同频率下的高程、速度、加速度的方差来分析路面断面的不平整性。经过滤波或车辆振动系统作用后的功率谱分析可以比较不同波长下输入、输出的变化，从而知道平整度敏感的频率范围，什么频率下经过系统作用后被放大，什么频率下经过作用后振动被减弱，有利于评价动力反应类平整度的特征，也为车辆振动系统的优化提供分析基础，故此在道路工程和车辆工程中被大量采用。然而工程师们往往使用的是一条随机路段的PSD曲线，或者是一条仿真路面数据的PSD曲线，这些都不能在总体上、在全局上，反映一个地区的所有路面特征的PSD曲线，不利于汽车厂商针对不同的地区进行区域化分析和区域化车辆市场的投放和研发。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，其可以从某个地区或者城市道路路面的平整度情况、路面能量随空间频率分布的概况。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种，其包括以下步骤 SlOl 采集道路路面剖面空间域数据通过路面数据采集仪采集试验路面的道路路面剖面空间域数据且构建道路谱数据库，形成道路路面剖面空间域曲线，其中所述道路路面剖面空间域曲线的横坐标为水平距离，纵坐标为表示垂直波动程度的高程；5102生成功率谱密度曲线对所述道路谱数据库中的道路路面剖面空间域曲线进行快速傅里叶变换，生成功率谱密度曲线，即道路谱曲线，所述道路谱曲线的横坐标为空间频率，分为多个频程，纵坐标为表示路面垂直功率谱密度的谱值，其中在横坐标的各频程中存在多个表示路面垂直功率谱密度的谱值；5103多倍频程带通滤波对所述道路谱曲线使用多倍频程组合的方式进行带通滤波，经过带通滤波后在所述道路谱曲线的各频程的中心空间频率处仅存在一个谱值，连接各频程的谱值生成平滑道路谱曲线；S104 生成总体典型道路谱针对所有试验路面，重复步骤SlOl至S103，将获得的所有平滑道路谱曲线绘制于双对数坐标下的道路8级分级图中，其中所述双对数坐标的横坐标为空间频率，纵坐标为表示路面垂直功率谱密度的谱值；计算所述双对数坐标系中每个频程中所有谱值的平均值，连接所有谱值的平均值，形成总体典型道路谱。该还包括生成分类典型道路谱的步骤按照不同的路面分类方法，分别计算在不同的路面分类下，所述双对数坐标系中每个频程中所有谱值的平均值，连接所有谱值的平均值，形成分类曲线道路谱。所述步骤S103中多倍频程带通滤波选用倍频程、1/3倍频程和1/12倍频程组合滤波的方式。所述倍频程为最低频率至中心空间频率为0. 0312 πΓ1的频率带宽；所述1/3倍频为中心空间频率为0. 0496 πΓ1到0. 25 πΓ1的频率带宽；所述1/12倍频程为中心空间频率为0. 2806 πΓ1至最高计算频率。所述不同的路面分类方法为技术等级、行政等级、地形地貌、新旧程度中的一种或者多种分类方法。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是1、本专利技术将直接获得的道路路面剖面空间域数据通过傅里叶变换转换成频率域数据， 以有利于车辆动力反映测试；2、由于采用定宽带分析的方法计算功率谱密度时，在高频段会出现丰富的频率分量， 本专利技术采用多倍频程滤波的方式得到更加平滑的道路谱曲线，有利于分析和处理；3、本专利技术采用多个试验路面，而不是模拟或者单一的试验路面来表征某一地区的平整度及空间频域的能量分布情况，使得更好地反映了道路路面的总体情况；4、本专利技术根据不同的道路分类，获得分类典型频谱曲线，以进一步获得道路的总体能量分布情况，并了解在不同分类情况下，各种道路子集的典型道路谱能量分布及其差异，便于用户在汽车设计和开发时参考和评定使用，特别是在针对区域化的车辆开发和性能评价研究时，有非常明显的优势。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中 图1是的流程图2是道路路面剖面空间域曲线的示意图； 图3是功率谱密度曲线的示意图； 图4是多倍频程带通滤波后的功率谱密度曲线的示意图； 图5是总体典型道路谱曲线的示意图6是道路在技术等级分类下，各个等级的分类典型道路谱曲线示意图； 图7是道路在行政等级分类下，各个等级的分类典型道路谱曲线示意图； 图8是道路在地形地貌分类下，各种地形的分类典型道路谱曲线示意图；图9是道路在新旧程度分类下，各种程度的分类典型道路谱曲线示意图。 具体实施例方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。如图1所示，该包括以下步骤5101采集道路路面剖面空间域数据通过路面数据采集仪采集试验的道路路面剖面空间域数据且构建道路谱数据库，形成道路路面剖面空间域曲线，其中道路路面剖面空间域曲线的横坐标为水平距离，纵坐标为表示垂直波动程度的高程；5102生成功率谱密度曲线对道路谱数据库中的道路路面剖面空间域曲线进行快速傅里叶变换，生成功率谱密度曲线，即道路谱曲线，道路谱曲线的横坐标为空间频率，分为多个频程，纵坐标为表示路面垂直功率谱密度的谱值，其中在横坐标的各频程中存在多个表示路面垂直功率谱密度的谱值；5103多倍频程带通滤波对上述道路谱曲线使用多倍频程组合的方式进行带通滤波，经过带通滤波后在道路谱曲线的各频程的中心空间频率处仅对应存在一个谱值，连接各频程的谱值生成平滑道路谱曲线；5104生成总体典型道路谱针对选定的所有试验路面，重复步骤SlOl至S103，将获得的所有平滑道路谱曲线绘制于双对数坐标系下的道路8级分级图中，其中该双对数坐标系的横坐标为空间频率，纵坐标为表示路面垂直功率谱密度的谱值；计算该双对数坐标系中每个频程中所有谱值的平均值，连接所有谱值的平均值，形成总体典型道路谱。该还包括生成分类典型道路谱的步骤按照不同的路面分类方法，分别计算在不同的路面分类下，双对数坐标系中每个频程中所有谱值的平均值，连接所有谱值的平均值，形成分类曲线道路谱。本专利技术的一个实施例中，以路面数据采集仪采集到的北京地区的道路路面剖面空间域数据为例，如图2所示为其中某一路段的路面剖面空间域曲线局部放大后的示意图， 其中该曲线的横坐标为水平距离，单位为m，纵坐标为本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种典型道路谱的生成方法，其特征在于包括以下步骤：Ｓ１０１：采集道路路面剖面空间域数据：通过路面数据采集仪采集试验路面的道路路面剖面空间域数据且构建道路谱数据库，形成道路路面剖面空间域曲线，其中所述道路路面剖面空间域曲线的横坐标为水平距离，纵坐标为表示垂直波动程度的高程；Ｓ１０２：生成功率谱密度曲线：对所述道路谱数据库中的道路路面剖面空间域曲线进行快速傅里叶变换，生成功率谱密度曲线，即道路谱曲线，所述道路谱曲线的横坐标为空间频率，分为多个频程，纵坐标为表示路面垂直功率谱密度的谱值，其中在横坐标的各频程中存在多个表示路面垂直功率谱密度的谱值；Ｓ１０３：多倍频程带通滤波：对所述道路谱曲线使用多倍频程组合的方式进行带通滤波，经过带通滤波后在所述道路谱曲线的各频程的中心空间频率处仅存在一个谱值，连接各频程的谱值生成平滑道路谱曲线；Ｓ１０４：生成总体典型道路谱：针对所有试验路面，重复步骤Ｓ１０１至Ｓ１０３，将获得的所有平滑道路谱曲线绘制于双对数坐标下的道路８级分级图中，其中所述双对数坐标的横坐标为空间频率，纵坐标为表示路面垂直功率谱密度的谱值；计算所述双对数坐标系中每个频程中所有谱值的平均值，连接所有谱值的平均值，形成总体典型道路谱。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：段虎明，马颖，石锋，严金霞，张开斌，谢飞，
申请(专利权)人：中国汽车工程研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：85