[发明专利]一种面向自动驾驶车队横向分布的路面车辙分析方法

说明书

本发明公开了一种面向自动驾驶车队横向分布的路面车辙分析方法，首先获取典型沥青路面结构和材料信息建立模型；然后将轮胎接地形状由近似椭圆形转化为矩形，计算车辆荷载作用模式及参数，并据此在模型上划分出荷载作用区域；接着采用半正弦荷载表征单车荷载作用，计算前后车辆作用的间隔期和前后车队作用的休息期，得到车队重复荷载作用的周期性幅值曲线；计算1000次的车队荷载，通过计算结果中面层顶部的竖向位移时间变化规律得到横向坐标点的初期车辙发展曲线，并以此预测后期车辙深度；采用频率曲线描述横向分布并进行等效离散，分配总交通量后计算不同交通量的车辙横向分布曲线，偏移后叠加得到车队横向分布下的路面车辙。

技术领域

本发明属于领域道路工程技术领域，具体涉及一种面向自动驾驶车队横向分布的路面车辙分析方法。

背景技术

当自动驾驶车队投入大规模使用后，将引起更为渠化的交通负荷、更短的车辆间跟随距离、更高的行驶速度和更统一的车辆类型，荷载形式的变化也将进一步导致现有路面结构在车队荷载的作用下，出现与有人驾驶车辆行驶时不同的力学行为和响应，最终影响道路的长期使用性能。关于自动驾驶车队对路面寿命的影响研究也因此凸显出重要性和紧迫性。

发明内容

为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种面向自动驾驶车队横向分布的路面车辙分析方法。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种面向自动驾驶车队横向分布的路面车辙分析方法，包括以下步骤：

步骤1、基于实际工程问题获取沥青路面结构和材料信息，建立横向二维沥青路面有限元模型；

步骤2、将轮胎接地形状由近似椭圆形转化为矩形，计算车辆荷载作用模式及参数，并据此在横向二维沥青路面有限元模型上划分出荷载作用区域；

步骤3、采用半正弦荷载表征单车荷载作用，计算前后车辆作用的间隔期和前后车队作用的休息期，通过荷载子程序实现车队重复荷载的加载；

步骤4、在荷载作用区域加载1000次的车队荷载，通过计算结果中面层顶部的竖向位移时程变化得到路表不同横向坐标点的初期车辙发展曲线，并以此预测后期车辙深度；

步骤5、采用半车道内的频率曲线描述横向分布，对半车道内的频率曲线进行等效离散并分配交通量，通过初期车辙发展曲线计算不同交通量下的车辙横向分布曲线，偏移后叠加得到车队横向分布下的路面车辙。

优选地，所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤2.1：按应力等效原则，将近似椭圆荷载简化为矩形荷载，获取矩形荷载作用长度L、矩形荷载作用宽度B和两轮中心距D；

步骤2.1.1：根据实际工程情况计算出由一个0.4L^*×0.6L^*的矩形和两个半径为0.3L^*的半圆组成的近似椭圆形荷载，L^*为椭圆荷载作用长度，椭圆荷载作用宽度为0.6L^*，接触面积为A，公式表示为：

A＝0.4L^*×0.6L^*+(0.3L^*)²×π

A＝F/p

式中：F为单轮轴载，p为轮胎胎压；

步骤2.1.2：将步骤2.1.1得到的椭圆形荷载进一步等效简化为矩形荷载，公式表示为：

L＝0.8712L^*，B＝0.6L^*，D＝1.5d

式中：d为双圆均布荷载的单轮接地当量圆直径；