基于分形特征的三维路面谱的重构
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摘要
路面的不平顺会使车辆在运动中产生行驶阻力和振动,行驶阻力消耗车辆的功率并且影响车辆动力系统和传动系统的寿命,振动影响人的舒适性。随着对交通路面不平度精确性要求的提高,以及计算水平和仿真建模能力的提高,人们对路面不平度的二维研究逐步拓展到三维的仿真研究。为更好的获得路面不平度,通过理论推导实现基于分形特征的三维路面谱的重构。通过连续式路面平整度仪测得部分典型道路的路面不平度数据,对实测路面不平度数据进行功率谱分析,用轮廓均方根法获得路面平均分形维数,通过分析路面等级划分规律、均方根法的求取过程,发现对于实测路面不平度,可以采用分形维数以及拟合直线在纵坐标上的截距来唯一的表征路面不平度。结合二维路面的统计特征,根据随机中点位移中的正方形中点位移插值算法通过求解分形参数和路面方差,建立实测路面的三维重构模型,三维路面的任意纵向截面都包含了二维同向路面的统计特性和分形特性,实现了由二维路面向三维路面的转换,通过任意纵断面的功率谱与目标功率谱的对比和相对误差分析证明建立的三维路面不平度重构模型的统计特性可以较好地接近目标路面不平度的统计特性,模型精度较高。
引文