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动态路面摩擦系数的分析与测试技术探讨.pdf

动态路面摩擦系数的分析与测试技术探讨

HocfaiSun
2012-04-07 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《动态路面摩擦系数的分析与测试技术探讨pdf》,可适用于工程科技领域

公路年月第期HIGHWAYJul.No.文章编号:一()一中图分类号:u.文献标识码:A动态路面摩擦系数的分析与测试技术探讨王麒麟田晋跃(江苏大学汽车与交通工程学院镇江市)摘要:对于高速公路路面采用动态摩擦系数作为评价指标可使道路评价指标更合理通过对动态路面摩擦系数测定的基本原理和测试设备的结构特点的分析同时采用路面连续动态摩擦系数测定设备在不同车速下测定的摩擦系数分析了公路路面与轮胎之间摩擦系数的动态特性。关键词:路面动态摩擦系数测试车辆安全高速公路运输具有快速、安全、高效、便捷等特点已经成为陆路交通运输中极为重要的组成部分。由于交通量的上升高速公路各种车辆速度的提高行车安全问题尤其突出路面质量对交通安全影响较大尤其是表征路面抗滑性能的参数摩擦系数。影响路面摩擦系数的因素包括有:()轮胎及路表面粗糙度()路表面积水()轮胎路面的接触压力()车辆行驶速度。为了保证高速公路的通行能力和安全新建路面要测定其摩擦系数对已建成道路也要定期进行摩擦系数测试监测路面摩擦系数的变化以保障路面服务质量。本文通过对国内外公路路面与轮胎之间摩擦系数测定方法的分析介绍了路面摩擦系数测定的基本原理和测试设备的结构特点研究动态摩擦系数对行车安全及公路状况的影响。动态路面摩擦系数的特性.动态路面摩擦系数的意义路面与轮胎之间的摩擦系数妒是公路工程与车辆工程设计中的一项重要技术参数它不仅决定着公路通行能力还直接影响车辆行驶安全所以通常将摩擦系数妒与计算行车速度口作为公路设计的两大基本参数。摩擦系数除与轮胎胎面、轮胎内压力、车轮上的荷载等车辆条件有关外还与路面表面构造、路面干湿及污染状态和行车速度等因素关系密切而且随着路面服务期的延长摩擦系数也将发生变化。路面摩擦性能影响车辆安全。路面的摩擦系数收稿日期:一ReseachonLeachingToxicityofContaminantsfromFlyAshBackfilledinSubgradeDDⅣGX抽gZ扬Z日AⅣG日Hy“n咒WAⅣG曰口(.CollegeofResourceandEnvironmentalScienceLanzhouUniVersityLanzhouChina.ColleofCivilEngineeringandMechanicsLanzhouUniVersityLanzhouChina)Abstract:FlyashhasbeenwidelyusedasbackfillmaterialinhighwaysubgradeinChinawheregeotechnicalotherthanenvironmentalaspectsarefocused.Theleachingtoxicitytestmethodsinsomecountriesareintroducedandtheenvironmentalriskfromflyashusedinhighwaysubgradeisanalyzed.Somesuggestionsagainstgroundwaterplutionduetoflyashbackfilledinhighwayareproposed.Keyword:expresswaysubgradeflyashleachingtoxicity万方数据年第期王麒麟田晋跃:动态路面摩擦系数的分析号测试技术探讨在不同车速下会测出不同的值摩擦系数一般会随着车速的升高而降低。对同一段公路在不同车速下多次测量摩擦系数可能会从数据中推导出摩擦系数和路面特性之间的关系从而能更加准确地描述公路的摩擦性能。从图可以看出车辆速度越高摩擦系数值越小。我国规范中规定SCRIM系统测试SFC的标准速度为km/h随着高速公路车速的提高应该提高车辆标准测量速度以提供真实反映车辆行驶安全的特性参数。辍垛鞲越图动态摩擦系数和滑转率的关系动态路面摩擦性能预测路面破损。路面刚铺筑完成沥青面层骨料表面裹附着一层沥青薄膜摩擦系数较小随着轮胎对路面的磨耗摩擦系数达到最大值然后大约在~年时间内摩擦系数值将逐渐降低正常降低幅度在%~%范围内最终长期稳定在一个定值水平附近。依据《公路养护技术规范》(JTJ)和《公路路基路面现场测试规程》(JTJ)中的有关规定路表面抗滑能力的测试仪器采用摆式摩擦仪其值实际上反映路面的静态抗摩能力非实际路面摩擦系数而动态摩擦系数代表了实际公路路面的抗滑能力是路面保证车辆行驶安全的条件动态摩擦系数与车速和路面条件关系曲线如图所示。.轮胎与路面间的摩擦模型车辆行驶、制动、加速、转弯时的外力来源是从轮胎与路面间的摩擦系数提供的摩擦力。轮胎路面接触特性可直接反映摩擦系数的特性建立如图所示轮胎与地面模型定义模型的材料属性(弹性模量、泊松比)和单元类型模拟轮胎与路面的接触用ANSYS中的MESH模块对轮胎与路面进行网格划分。轮胎旋加的位移约束和此时对轮胎施加的力约束对轮胎进行有限元计算通过计算可得到垂直和水平载荷下轮胎径向位移云图如图。轮胎与地面接触面积区内一般都可以分为圈轮胎路面模型图垂直与水平载荷下轮胎位移云图个区:一个是粘着区即轮胎进入接触的一侧一个是滑动区即轮胎离开接触的一侧。个区的大小万方数据年第期与滑动率的大小相关滑动率越大滑动区越大。轮胎上部的周向应力变化很小在轮胎与路面的静态接触中轮胎上部所受影响很小而轮胎下部周向应力与上部相比改变很多。计算表明表面接触压力超过o.MPa时摩擦系数会随着压力的增加而变大。橡胶被挤压变形从而填充粗糙颗粒间的缝隙同粗糙表面的结合更加紧密使得两个表面之间的有效接触面积变大摩擦系数增大。动态路面摩擦系数测定.动态路面摩擦系数测定装置的工作原理车辆在路面上的制动过程是一个多因素、非线性动态过程制动时车速和轮子转速之间产生的滑移率s与地面附着系数P关系密切。动态路面摩擦系数与诸多因数有关如路表面条件、轮胎参数及表面状况、测试系统正压力、轮胎滑转率等。路表面条件包括路面材料特性、路面平整性能和损坏状态等。轮胎参数包括胎压、胎宽、花纹等。摩擦系数可以表示为:妒一F^/F。()式中:驴为摩擦系数R为一定滑转率下的摩擦力凡为轮胎正压力。轮胎滑转率为:锨一“oRo“oRon、一叫尺一一∞’Rk‘式中:∞。为测量轮的角速度cc为测量驱动轮的角速度尺。为测量轮半径R为测量驱动轮半径。一般选择轮胎滑转率为%~%。根据摩擦特性试验可知在该滑转率时具有最大摩擦力。通常选择链传动以保证测试设备在不同速度下滑转率不变。.动态路面摩擦系数测定装置结构动态路面摩擦系数测量设备结构型式主要有机动车拖式和集成式两种可实现自动连续测量精度较高结构型式采用一个专用测试轮。拖式测试设备的测试轮安装车架底部如图所示集成式测试设备的测试轮安装在汽车底盘下部不进行测量时提起脱离地面如图所示。机动车拖式和集成式摩擦系数测试车测量装置由机械系统、液压系统、电气及计算机系统组成为了模拟雨天公路道面状况在车体上加装一套洒水系统。图拖式摩擦系数测试装置圈集成式摩擦系数测试装置目前摩擦系数测试测量装置的主要结构特点如下。()轮胎加压方式。传统弹簧加载方式需要人工完成测量轮的收放不能得到真实施加于测量轮上的动态正压力液压加载运用于摩擦系数测试车提高了动态测量的精度同时采用液压加载可提供基本不变的正压力值在路面不平时应具有快速调整系统压力功能和吸收振动功能同时在动态测试时压力油泵停止工作避免产生外部压力干扰。()摩擦系数测试设备的数据处理系统。连续式的摩擦系数测试法将产生大量的数据这些数据在时间上的连续性要求必须有一套自动控制系统对数据进行收集并加以处理。因此必须对测试设备上的自动控制系统进行优化。测试车辆在公路上行驶会受到振动必须要求采集数据的硬件设备具有很好的稳定性。.连续式动态摩擦系数测定法连续式摩擦系数测定法主要有锁轮、侧向力、固定滑移率、可变滑移率。()锁轮法。这种方法在公路实测上运用最为广万方数据年第期王麒麟田晋跃:动态路面摩擦系数的分析与浸试技术探讨泛。在恒定的荷载和车速下测试轮被锁定并在路面上拖行来测定摩擦力。锁轮法实际上也是滑移率为%的一种测试方法。测试设备由车辆和一个或几个测试轮组成。测试系统包括传感器、仪器、撒水系统和测试轮的锁死装置。()横向力。承受恒定竖向荷载的测试轮与地面接触并与车辆前进方向成。的角如图所示这样当车辆前进时就在测试轮上产生一个横向滑动摩阻力。横向力由一个压力传感器测得且与路面轮胎间的摩擦系数成正比横向力与竖向荷载的比值为侧向力系数SFC。()固定滑移率。固定滑移率设备在%~%之间某一特定滑移率情况下测定路面的摩阻力。和侧向力设备一样固定滑移率都是在低速下测定。侧向力图横向测试法原理()可变滑移率。可变滑移率是预先设定一系列的滑移率然后测定附着系数。许多锁轮测试设备都能在可变滑移率模式下运行。表连续式摩擦系数检测方法比较测试方法锁轮法侧向力固定滑移率可变滑移率动态摩擦测试设ASTME一Trailer.SkidSCRIMMuMeterSAABRunwayGripteste‘Norsemeter备型号ResistanceTester可以测出车轮在完全抱死的情况可以测出急转弯时路面提能测定特定滑移率下的摩擦摩擦系数可以在不同滑移特点下刹车时路面的摩擦性能。供给车辆的操纵性能。系数。率情况下测定。动态摩擦系数的评价分析大量的测量轮测量分析结果表明动态摩擦系数具有随机、平稳和各态历经的特性可以用平稳随机过程理论来分析描述。通常测试距离为~m次为一组共测~组全部测试数据为统计样本通过样本的数学特征方差或功率谱密度函数来描述动态摩擦系数均值为零时方差可以反映动态摩擦系数大小的总体情况。图为两组动态摩擦系数的测试曲线。图()为新修高等级沥青路面的测试曲线图()为某省道路面并经过少量修补后的测试曲线。从图可以看出:测定路面动态摩擦系数不仅可以分析路面摩擦系数的动态变化而且可以间接获得路面的磨损、破损和路面平整度的变化情况。由于路面磨损和破损导致摩擦系数沿公路纵向分布的不均匀以及动态摩擦系数试验曲线波动过大如图()所示。通过功率谱密度函数能够表示路面动态摩擦系数能量在空间频域的分布。功率谱密度函数不仅能了解路面动态摩擦系数的变化特性还能反映出路面的总体特征。因此功率谱密度函数是路面动态摩擦系数的最重要数学特征。结论动态摩擦系数是影响道路通行能力、交通安全和运营费用(包括油耗、轮胎磨损等)的重要指标通过对路面动态摩擦系数测试方法的讨论可知采用动态摩擦系数对路面评价更合理同时采用动态路面摩擦系数测量设备不仅可用于公路摩擦系数的测量也可间接反映出路面的总体特征。参考文献:和松夏礼秀.高速公路路面摩擦系数的测试与评价J.公路交通科技().李强潘玉利.路面快速检测技术与设备研究进展及分析J.公路交通科技().侯岩峰.高等级公路沥青混凝土路面抗滑性能技术分析及检测新技术研究J.交通标准化().刘勇李荣涛高德贵.浅谈路面抗滑性能试验检测方法J.黑龙江交通科技().桂志敬刘清泉陈学文等.动态摩擦系数测试仪的应用研究J.公路交通科技().孙建林萧田国黄立字张志超.橡胶轮胎与路面间摩擦模型及分析J.青海大学学报(自然科学版)。().万方数据一一公路年第期..O.O.鲁......O..O..鲁O.....O一⋯⋯一一~』一.””~’、。’一、“、~测试距离三/m()l^八^^^八^厂\^\厂、/\/、/\一/\/\\八\\、厂V、J『VL\、、/、’’”\√VVV。lll测试距离∥m()图动态摩擦系数试验曲线ApproachtAnalysisandTestingTechnologyfDynamicRoadFrictionCoefficientWAⅣGQfZ跏(SchoolofAutomobileandTrafficEngineeringTIANJ掘一yueJiangsuUniversityZhenjiangChina)Abstract:Throughanalyzingthetestingmethodsofdynamicfrictioncoefficientbetweenroadsurfaceandtiretherationaleoftestingroadsurfacefrictioncoefficientandstructurecharacteristicsoftestersaredescribedandtheeffectsofthetravelingspeedandroadconditiononthefrictioncoefficientareinvestigated.Usingthecontinuousdynamicfrictioncoefficienttesterstotestthefrictioncoefficientswithdifferentspeedthedynamiccharacteristicsoffrictioncoefficientbetweenhighwaysurfaceandtireareanalyzed.Fortheexpresswaysurfacetakingthedynamicfrictioncoefficientasanevaluationindexcanmaketheroadevaluationindexesmorereasonable.Keywords:pavementdynamicfrictioncoefficienttestvehiclesafety万方数据动态路面摩擦系数的分析与测试技术探讨作者:王麒麟田晋跃WANGQilinTIANJinyue作者单位:江苏大学汽车与交通工程学院,镇江市,刊名:公路英文刊名:HIGHWAY年卷(期):()被引用次数:次参考文献(条)和松夏礼秀高速公路路面摩擦系数的测试与评价期刊论文公路交通科技()李强潘玉利路面快速检测技术与设备研究进展及分析期刊论文公路交通科技()侯岩峰高等级公路沥青混凝土路面抗滑性能技术分析及检测新技术研究期刊论文交通标准化()刘勇李荣涛高德贵浅谈路面抗滑性能试验检测方法期刊论文黑龙江交通科技()桂志敬刘清泉陈学文动态摩擦系数测试仪的应用研究期刊论文公路交通科技()孙建林萧田国黄立宇张志超橡胶轮胎与路面间摩擦模型及分析期刊论文青海大学学报(自然科学版)()引证文献(条)史艳红王立文基于最小二乘法的跑道摩擦系数测试方法期刊论文微计算机信息()李长城刘小明荣建不同路面状况对路面摩擦系数影响的试验研究期刊论文公路交通科技()本文链接:http:dgwanfangdatacomcnPeriodicalglaspx

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