[发明专利]一种基于逆虚拟激励法的路面行驶质量辨识方法

说明书

本发明公开了一种基于逆虚拟激励法的路面行驶质量辨识方法，包括：建立1/2汽车6自由度系统模型，获取系统的频率响应函数矩阵[H(f)]，并基于矩阵逆变换方法，求取系统频率响应函数矩阵的广义逆矩阵[H(f)]⁺；获取前轴非簧载质量质心垂直加速度和后轴非簧载质量质心垂直加速度，获取车身质心垂直加速度和车身俯仰角加速度，采用快速傅里叶变换方法，构造系统的虚拟位移响应向量根据广义逆矩阵[H(f)]⁺和虚拟位移响应向量求取有效路面虚拟激励向量根据轮胎包容特性的时域传递函数H(f)_qe～qr，求取实际路面虚拟激励向量根据实际路面虚拟激励向量求取空间频率国际平整度指数IRI进而得到路面行驶质量指数RQI，操作简单，效率高。

技术领域

本发明涉及路面行驶质量辨识方法，更具体的是，本发明涉及一种基于逆虚拟激励法的路面行驶质量辨识方法。

背景技术

随着经济的发展，我国公路建设和汽车保有取得了较大的成绩。2016年底，我国公路总里程为469.63万公里，公路养护里程459.00万公里，占公路总里程的97.7％。与之对应，全国机动车保有量达2.9亿量，其中汽车1.94亿量。路面行驶质量，是道路建设者和道路使用者共同关心的路面表征指标。

2007年，交通部发布《公路技术状况评定标准(JTG H20-2007)》，采用路面行驶质量指数(RQI，Riding Quality Index)表征道路的路面平整度，并将路面平整度划分为5个等级。路面行驶质量指数(RQI)是国际平整度指数(IRI，International Roughness Index)的单变量函数，《公路技术状况评定标准(JTG H20-2007)》给出了二者的关系式。因此，对路面行驶质量指数(RQI)的测量和评估，可转化为对国际平整度指数(IRI)的测量和评估。

国际平整度指数(IRI)是1982年，世界银行组织提出的用于路面平整度的表征指标，其定义为单位行驶距离下“黄金车辆”悬架动行程的累积值，单位为m/km或mm/m。目前，国际平整度指数(IRI)已广泛用于道路设计、道路验收、道路管理维护、路面分级和车辆工程研究等领域。为此，世界各国研制和生产了各种测量设备，便于国际平整度指数(IRI)的测量和评估。

目前，世界各国普遍使用断面仪对路面的国际平整度指数(IRI)进行测量和评估，包括手动式断面仪(如，精密水准仪、Face公司的Dipstick、澳大利亚ARRB的WalkingProfiler等)和车载式非接触断面仪(如激光断面仪、红外线断面仪、超声波断面仪、可见光断面仪等)。手动式断面仪，虽然测量精度高、测量结果稳定，但存在测量效率低、耗时长和测量人力成本高等问题；车载式非接触断面仪具有测量效率高、耗时短等特点，但存在价格昂贵、操作复杂、人员培训周期长、检测工序繁琐等问题。此外，手动式断面仪和车载式断面仪，对测量路面有严格要求，一般积水、积雪、泥浆、油污、沙土等路面不适宜测量。

发明内容

本发明的目的是设计开发了一种基于逆虚拟激励法的路面行驶质量辨识方法，能够直接利用加速度和角加速度，从频域计算国际平整度指数。

本发明提供的技术方案为：

一种基于逆虚拟激励法的路面行驶质量辨识方法，包括如下步骤：

步骤1：建立1/2汽车6自由度系统模型，获取系统的频率响应函数矩阵[H(f)]，并基于矩阵逆变换方法，求取系统频率响应函数矩阵的广义逆矩阵[H(f)]⁺；

步骤2：获取前轴非簧载质量质心垂直加速度和后轴非簧载质量质心垂直加速度，获取车身垂直加速度和车身俯仰角加速度，采用快速傅里叶变换方法，构造系统的虚拟位移响应向量

步骤3：根据广义逆矩阵[H(f)]⁺和虚拟位移响应向量求取有效路面虚拟激励向量根据轮胎包容特性的时域传递函数求取实际路面虚拟激励向量