小型车辆通过减速带的地面振动传播特性研究

摘要

近年来，随着我国逐渐提高对道路交通安全的重视程度，各类的道路减速设施得到了广泛应用。减速带作为其中一种有效的道路减速设施，其应用普及率极高。然而事物往往存在两面性，减速带虽然提高交通的安全性，但是车辆通过减速带时产生的振动对周围环境产生比较大的影响。因此，探究车辆通过减速带过程中引起地面振动传播与衰减特性具有重要的理论和现实意义。
　　首先，从减速带的定义出发，阐述了国内几种常见减速带的优缺点和适用场合；从理论上分析了车辆通过减速带引起地面振动的两个主要过程，即车轮冲击减速带和车辆冲击地面；同时，分析了振动在土体中的传播形式，并总结了国内外对地面振动衰减的预测公式。
　　其次，先通过现场实测试验，分析了车辆通过减速带时引起周边环境振动的差异性，明确了振动传播的主要方向，即减速带前方横向地面；然后，选取了行驶车速、路面材料、车辆荷载和减速带材料等4个主要影响因素进行全面试验和数据采集；同时，确定了以振动加速度的波谷极值和振动加速度峰值分别作为时域和频域的分析指标。
　　最后，在时域信号内，通过数值分析详细研究了行驶车速、路面材料、车辆荷载和减速带材料等4个主要影响因素对地面振动传播和振动衰减程度的影响；在频域信号内，对各测试点主要振动频率范围和振动加速度最大峰值进行统计分析，结果表明：车辆通过水泥路面的铸钢减速带引起振动的主频为750～1950 Hz高频范围；车辆满载时通过水泥路面的橡胶减速带和车辆空载时通过沥青路面的减速带，都产生了低频和高频两个振动主要频率段，且高频段的振动加速度最大峰值在短距离内迅速衰减；在其余方案下，车辆通过减速带引起振动主频为0～70 Hz以内的低频振动。总之，在车辆通过减速带引起振动主频段上的加速度最大峰值均随距离振源的增大而衰减。同时，提出车辆通过减速带引起环境振动的预测模型为：此处公式省略，并运用非线性回归方法，结合实测数据计算得到环境振动衰减回归公式中系数a和b的最佳值。

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1 引言

1.1 研究背景

1.2 引起环境振动的机理

1.3 国内外研究概况

1.4 研究的主要内容

1.5 研究的技术路线

1.6 特色与创新点

2 振动产生与传播机理分析

2.1 减速带的定义与种类

2.2 振动产生机理分析

2.3 振动传播机理分析

3 地面振动传播的试验实测

3.1 试验背景

3.2 试验设计

3.3 试验过程

3.4 振动信号实测结果

3.5 小结

4 试验结果与分析

4.1 试验实测结果

4.2 试验因素对地面振动传播的影响分析

4.3 试验因素对地面振动衰减的显著性分析

4.4 频域信号结果分析

4.5 环境振动预测

4.6 小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

附录A

附录B