Расчетные показатели ровности

Волновое число — отношение количества циклов волны неровности к единице длины, выражается в цикл/м. Данный сигнал после обработки бортовой аппаратурой представляется в виде некоторого индекса. Почти все эти измерительные установки функционируют как механические фильтры, отделяя длинные волны неровностей и концентрируя на неровностях с длиной волны, влияющей на качество езды транспортного средства. Передвижение приборов на малой скорости отфильтровывает профиль дороги как его геометрию.

Наличие амортизаторов и пневматических шин в транспортных средствах изолирует водителей и перевозимые грузы от ускорений с высокими амплитудами, вызванными неровностями на покрытии дорог.

Был проведен эксперимент с целью установки корреляции и стандарта калибровки для измерения ровности. При обработке данных все измерительные приборы по измерению ровности, используемые в мире, были приспособлены для проведения измерений в едином масштабе, который был ранее определен. Были опробованы различные методы и принято решение перейти к единой универсальной шкале ровности — Международному индексу ровности (1R1).

IRI — первый, наиболее широко используемый индекс профиля, по значениям которого анализируют различные дорожные профили. Ввиду того что IRI определяется как качество истинного профиля, то результаты измерений в IRI можно сравнивать с измерениями, выполненными на других профилях.

Математическая модель IRI называется моделью «четверти автомобиля». Последняя была разработана для того, чтобы получить максимальную корреляцию с системами измерения ровности дорог, и является их теоретическим представлением.

По результатам исследований были определены параметры эталонной математической системы четверти автомобиля, получившей название «золотой автомобиль». Такое название дано ввиду того, что система существовала только виртуально и была необходима для выполнения расчетов в качестве единого эталона для калибровки любых систем измерения ровности.

IRI основывается на моделировании обратной реакции транспортного средства, двигающегося со скоростью 80 км/ч, на имеющиеся на проезжей части неровности. Данное моделирование является эталонным средним скорректированным уклоном, который выражается отношением суммарного движения подвески транспортного средства к расстоянию, преодоленному за время измерений. Результаты измерений выражаются в м/км.

В методику расчета IRI заложена модель четверти автомобиля, включающая в себя: пневмошину, представленную вертикальной пружиной; массу оси подвески, которая служит упором пневмошины; подвеску, представленную рессорой и амортизатором, а также массу части корпуса.

Параметрами «золотого автомобиля» являются константы: V = 80 км/ч, К₁ = 653, К₂ = 62,3, С = 6,0 и µ = 0,15, которые определяются следующим образом:

К₁ = к_t /т_s

К₂ = к_s/ т_s,

к_s — коэффициент жесткости рессоры подвески автомобиля;

с_s — коэффициент сопротивления амортизатора подвески автомобиля;

т_и — неподрессоренная масса автомобиля.

Для расчета IRI используют еще два параметра:

□ L₀ = 11 м начальная исходная длина;

□ В = 0,25 м движущаяся средняя базовая длина.

Индекс IRI характеризует неровности продольного профиля, вызывающие колебания транспортного средства. Ответная реакция IRI к длинам волн на дорожном покрытии имеет большое сходство с фактической ответной реакцией транспортного средства, вызванной автомобильной дорогой. И хотя индекс IRI разрабатывался главным образом для моделирования ответной реакции большинства легковых автомобилей, последующие исследования показали, что он так же хорошо коррелирует с ответной реакцией легких и тяжелых грузовиков.

IRI особенно высоко коррелирует с тремя переменными типами ответной реакции транспортного средства, представляющими наибольший интерес:

□ системой с ответной реакцией для измерения неровностей дорог (как историческое продолжение);

□ вертикальным ускорением пассажиров, находящихся в транспортном средстве (как качество езды);

□ нагрузкой на пневмошину (для управляемости и безопасности транспортного средства).

В то же время индекс IRI не связан со всеми переменными ответной реакции транспортного средства. Так, он не имеет устойчивой корреляции с вертикальным расположением пассажира или ускорением оси транспортного средства.

Волновое число ответной реакции IRI четверти автомобиля показано на рис. 2.14. Амплитуда выхода волн является и амплитудой входа с коэффициентом передачи, показанным на рисунке. Коэффициент передачи — величина безразмерная. Таким образом, если входящая волна с амплитудой — уклон дорожного покрытия, то выходящая волна представляет собой результат входящей амплитуды и величина ее принимается из зависимости, приведенной на графике

Величина значений IRI линейно пропорциональна неровностям на дорожном покрытии. Это означает, что если все значения в измеряемом профиле увеличиваются на некоторый процент, то значения IRI повысятся на точно такой же процент. При IRI 0,0 профиль дорожного покрытия представляет собой абсолютно совершенную линию на плоскости поверхности. Теоретически не существует предела неровной поверхности покрытия: даже если значение IRI более 10 м/км, можно говорить только о снижении скорости на данном покрытии.