纵断面基础线形行车动力学效应对比研究

摘要

为提升旧路改造工程线形，通过受力分析，将线形、平整度参数作为动力学方程的主要变量，并建立“人-车-路”动力学分析模型；设计了对比线形组，一组设置缓和竖曲线，另一组则不设置，采用Newmark-β法编制程序，对半径为7 000 m基础线形产生的动力学效应进行计算分析；采用加速度峰值、加速度均方根、振动周期和频率等振动指标，对基础线形组动力学效应进行分析，在分析振动区的形成原因、衰变规律的基础上，划分线形内的振动区和稳定区范围；增设缓和竖曲线后，车辆振动形态发生显著变化，加速度振动峰值和加速度均方根大幅降低，降至常规基础线形的5%以内，有效消除了车辆振动感知；计算分析了车辆类型、重量、悬挂系统参数对两组线形动力学效应的影响，发现增设缓和竖曲线后，振动降幅较大，对各种车辆适应性更强；计算分析线形组与不同平整度使用状态的耦合作用，发现常规基础线形在振动区的耦合作用较为明显，加速度均方根为直坡形态下的95%～161%，而增设缓和竖曲线后，耦合作用系数接近1，线形基本接近“人-车-路”系统的理想平面状态。通过以上研究，发现增加缓和竖曲线可有效提升线形行车质量，增强线形对车辆和工况环境的适应性。

关键词

道路工程 / 纵断面线形 / 动力学 / 车辆振动 / 行车舒适性