一种道路摩擦系数横向分布时空演变模拟方法、电子设备、存储介质及程序产品技术

技术编号：41872880 阅读：4 留言：0更新日期：2024-07-02 00:24

本发明专利技术涉及道路工程领域，尤其是涉及一种道路摩擦系数横向分布时空演变模拟方法、电子设备、存储介质及程序产品，其中，该方法包括以下步骤：步骤S1、构建具有时间效应的路面摩擦系数时间演变模型；步骤S2、构建多车型路面轮迹横向分布模型；步骤S3、计算多车型路面轮迹横向分布模型以及所述路面摩擦系数时间演变模型，并将两者建立联系，得到路摩擦系数横向分布时空演变关系。与现有技术相比，本发明专利技术具有可以预测路面摩擦系数在时间和空间横向分布上的演化规律，提前为摩擦系数横向分布不均进行风险评估等优点。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及道路工程领域，尤其是涉及一种道路摩擦系数横向分布时空演变模拟方法、电子设备及存储介质。

技术介绍

1、沥青道路竣工并投入运营时，路面纹理的摩擦系数分布可以被视为相对均匀。然而，随着交通荷载和轮胎橡胶的反复作用，沥青路面的表层纹理会发生磨损，并且随着交通量和运营年限的增加，呈现出一定的规律，具备时间演变性。路面摩擦系数演变可分为三个阶段：沥青剥离阶段、骨料磨耗阶段和稳定衰减阶段。在路面运营的早期阶段，凸出的骨料表面上的沥青薄膜逐渐剥离，露出骨料纹理，提供了更好的抗滑性能，路面摩擦系数在此阶段是上升的。在第二个阶段，露出的骨料表面不断被磨损、抛光和风化，导致路面微观纹理粗糙度降低，甚至骨料发生剥落，路表宏观构造也发生变化，这一阶段路面摩擦系数衰减较为严重。当路表纹理构造磨损到一定程度，便进入稳定衰减阶段，轮胎对路面的磨耗作用依然存在，但影响较小。路面摩擦系数在这个阶段保持较为稳定的数值，随着沥青老化等影响，仍有一定程度的衰减并随季节变化呈现一定的波动。在同一道路断面上，交通荷载作用并不均匀。由于交通组成、车辆驾驶行为等因素的影响，车辆的轮迹呈现横向分布的不均匀情况，具有空间差异性。其轮迹在道路横断面上会出现分布差异，即为车辆轮迹横向分布。车辆轮迹横向分布受到多方面的影响，如交通组成、交通量、道路横断面形式、交通渠化、车道宽度和驾驶行为等。然而，目前对于路面摩擦系数时空演变特征的描述较为缺乏。本专利技术对沥青路面摩擦系数分布的时空特性进行了分析，为抗滑性能评价提供支撑。

技术实现思路</p>

1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种道路摩擦系数横向分布时空演变模拟方法、电子设备、存储介质及程序产品。

2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本专利技术提供一种道路摩擦系数横向分布时空演变模拟方法，包括以下步骤：

4、步骤s1、构建具有时间效应的路面摩擦系数时间演变模型；

5、步骤s2、构建多车型路面轮迹横向分布模型；

6、步骤s3、计算多车型路面轮迹横向分布模型以及所述路面摩擦系数时间演变模型，并将两者建立联系，得到路摩擦系数横向分布时空演变关系。

7、所述路面摩擦系数时间演变模型将将路面纹理对摩擦系数的贡献分为沥青和集料两部分：采用如下公式表示：

8、μ＝(1-ψ)·μb+ψ·μg；

9、其中，μ为具有时间效应的路面摩擦系数时间演变模型，μb为路面摩擦系数的沥青组分，μg为路面摩擦系数的集料组分，ψ为权重因子，表示裸露集料的占比，其取值为0到1。

10、所述多车型路面轮迹横向分布模型包括：小型车、中型车和大型车的路面轮迹横向分布模型。

11、优先地，所述多车型路面轮迹横向分布模型可以采用截尾正态分布来表示。

12、所述截尾正态分布采用如下公式表示：

13、

14、其中，u为截尾上界，l为截尾下界，x为车辆中心轴的位置，为x的均值，为x的标准差，normpdf为标准正态分布的概率密度函数，normcdf为标准正态分布的累积密度函数。

15、所述多车型路面轮迹横向分布模型采用如下公式表示：

16、gcombined(x)＝ξ1g1(x)+ξ2g2(x)+ξ3g3(x)；

17、其中，gcombined(x)为车道综合轮迹概率分布，g1(x)、g2(x)和g3(x)分别为小、中和大型车各自的轮迹概率分布，ξ1，ξ2和ξ3分别为小、中和大型车各自的比例系数。

18、所述g1(x)、g2(x)和g3(x)分别采用如下公式表示：

19、

20、

21、

22、其中，u为截尾上界，l为截尾下界，x为车辆中心轴的位置，为小型车的偏移程度，为中型车的偏移程度，为大型车的偏移程度。

23、第二方面，本专利技术提供一种电子设备，包括存储器、处理器，以及存储于所述存储器中的程序，所述处理器执行所述程序时实现上述中任一所述方法的步骤。

24、第三方面，本专利技术提供一种存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被执行时实现上述中任一所述方法的步骤。

25、第四方面，本专利技术提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述中任一所述方法的步骤。

26、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：

27、本专利技术分析了路面摩擦系数时间演变特征和空间分布特征，构建了路面摩擦系数横向分布时空演变模型。可以预测路面摩擦系数在时间和空间横向分布上的演化规律，随着时间的推移，路面摩擦系数在早期少量增长后，持续地减少，并且服役时间越长，路面摩擦系数的横向分布差异越大，为后续的滑移风险评估提供了理论模型，提前为摩擦系数横向分布不均进行风险评估，还可以为路面抗滑性能提升养护提供理论支撑。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种道路摩擦系数横向分布时空演变模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种道路摩擦系数横向分布时空演变模拟方法，其特征在于，所述路面摩擦系数时间演变模型将将路面纹理对摩擦系数的贡献分为沥青和集料两部分：采用如下公式表示：

3.根据权利要求1所述的一种道路摩擦系数横向分布时空演变模拟方法，其特征在于，所述多车型路面轮迹横向分布模型包括：小型车、中型车和大型车的路面轮迹横向分布模型。

4.根据权利要求3所述的一种道路摩擦系数横向分布时空演变模拟方法，其特征在于，所述多车型路面轮迹横向分布模型采用截尾正态分布来表示。

5.根据权利要求4所述的一种道路摩擦系数横向分布时空演变模拟方法，其特征在于，所述截尾正态分布采用如下公式表示：

6.根据权利要求5所述的一种道路摩擦系数横向分布时空演变模拟方法，其特征在于，所述多车型路面轮迹横向分布模型采用如下公式表示：

7.根据权利要求6所述的一种道路摩擦系数横向分布时空演变模拟方法，其特征在于，所述g1(x)、g2(x)和g3(x)分别采用如下公式表示：

8.一种电子设备，包括存储器、处理器，以及存储于所述存储器中的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一所述方法的步骤。

9.一种存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被执行时实现如权利要求1-7中任一所述方法的步骤。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1-7中任一所述方法的步骤。

...

【技术特征摘要】

1.一种道路摩擦系数横向分布时空演变模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种道路摩擦系数横向分布时空演变模拟方法，其特征在于，所述多车型路面轮迹横向分布模型采用截尾正态分布来表示。

5.根据权利要求4所述的一种道路摩擦系数横向分布时空演变模拟方法，其特征在于，所述截尾正态分布采用如下公式表示：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成龙，翁梓航，李亦舜，杜豫川，吴荻非，曹静，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人