汽车行进过程中,受到路面不平度以及自身机器部件振动的影响,振动能量由轮胎以及发动机,通过车辆悬架系统等装置传递入车体,不可避免的在车体内产生冲击性振动和噪声,影响车辆行驶速度、行驶安全性以及车内乘客的主观舒适度,同时可能加速汽车零件磨损以及造成其他不必要损伤。与此同时,由于车辆对路面的冲击产生的动荷载也会超过静荷载,这样便会加速路面的破坏速度。为了尽量减弱上述不良影响,在提升道路平整度的同时,需要对汽车悬架系统进行动态的分析计算,根据计算结果,通过优化来提高车辆悬架系统缓冲路面不平度冲击,吸收振动的能量,从而减弱由于路面不平度引起的汽车车体的振动,提高适应车辆适应路面状况的能力。由于汽车悬架系统复杂性,数十年来,减弱由路面不平度引起的车辆振动,改善车内乘员主观乘坐舒适度,提高汽车行驶的稳二定性和行车安全性等问题一直是国内外学者以及车辆生产厂商研究和开发的重难点,对汽车振动形式的研究具有十分重要的实际应用意义。

近年来,随着居民生活水平的提高,居民购买力也随之提高,另外由于车辆生产技术的进步,汽车价格也越来越容易被普通人民所接受,因此越来越多的居民选择购买汽车来作为生产和生活工具。至2003年,我国汽车数量为2400万辆,汽车数量仅占机动车总量的四分之一。由于近十年来我国经济发展形势迅猛以及汽车生产工艺进步,人民收入水平提高的同时,汽车生产成本降低,以至于近十年汽车每年平均增加1100多万辆,汽车作为日常代步工具迅速进入千家万户。据中华人民共和国公安部统计数据显示,2013年我国各类车辆和驾驶人员数目保持快速增长势头,至2013年底,机动车驾驶人数量已经达到近2.8亿人,全国机动车数量突破2.5亿辆,其中汽车保有量已达到1.37亿辆,达到了 2003年汽车数量的5.7倍,占全部机动车比率达到54.9%。全国范围内有31个城市的^<^车保有量超过100万辆,其中北京、天津、广州、杭州、深圳、上海、成都、苏州等8个城市汽车保有量超过200万辆,北京市汽车保有量甚至超过500万辆。伴随着汽车数量疯涨,机动车构成比例发生根本性改变,汽车成为机动车构成主体。

与此同时,我国经济发展步伐加快,国家基础设施建设日益完善,又由于我国地域广大的基本国情,交通基础设施的建设尤为重要,对拉动地区经济发展和加快国家交通发展上发挥着不可或缺的作用。尤其是高速公路建设成果尤为突出,至2012年年底,中华人民共和国高速公路的通车里程已到96000公里,比2011年新增11000公里,超越了美国的92000公里的洲际高速公路。是世界上规模最大的高速公路系统(不含各国的地方高速公路)。

由于我国庞大的人口基数基本国情,导致路多车多的现状,不可避免的发生很多交通事故。当前和今后一个时期,我国汽车社会发展仍将保持强劲势头,但是交通参与者安全意识、规则意识、文明意识不适应汽车文明社会发展,交通安全基础仍比较薄弱,安全隐患还大量存在,在车辆和交通流大幅增长,交通管理压力和安全风险不断加大的情况下,预防和减少道路交通事故任重道远。我国快步进入汽车社会,但交通参与者整体交通安全观念和交通文明意识仍比较滞后,不文明驾驶陋习多,超速、闯红灯等违法行为仍常见多发。⑴交通参与者的规则意识、文明意识、安全意识进步速度跟不上汽车文明社会发展形势,交通安全基础仍然表现的比较薄弱,安全隐患仍然大量存在,在车辆和交通流大幅增长,交通管理压力和安全风险不断加大的情况下,我国在预防和减少道路交通事故的发生上任重而道远。

近年来,我国高速重特大道路交通事故频发,2013年,全国共发生一次死亡10人以上重大事故16起,根据公安部对2012年全国交通事故统计数据,2012年发生的25起重特大道路交通事故中,8起发生在高速公路,占事故总数的32%,同比增加两起。2010年以来,全国发生的4起一次死亡30人以上的特别重大道路交通事故,全部发生在高速公路。

由公安部统计的数据来看,车辆超速行驶一直是引起交通事故频发的主要原因之一,特别是在高速公路弯道前段、长大下坡、隧道出入口等特殊路段,由于超速行驶导致的事故所占比例更高。

汽车行驶时速受到驾驶员素质、车辆技术性能、道路条件和交通环境四大要素制约,如果片面的提高行驶车速,将会极大地影响交通安全,甚至引发交通事故。

根据这四大要素的可操作性,要减少车辆超速引发的事故,应该针对道路条件来做文章。近年来,公路强制控速设施[5]作为应对高等公路交通安全严峻形势的一种强制性道路安全措施应运而生,比较常见的一种方法就是设置道路减速带。公路减速带作用的基本原理是人为的在道路安全事故易发路段(急弯或连续长达坡等交通事故多发路段)的行车道上设置一些具有特殊截面形状和尺寸参数的突起装置,当有汽车以较高速度通过时便会产生剧烈的机械振动,这种振动会从轮胎输入经由悬架系统传递到车身及座椅,给汽车驾驶员及车内乘客带来振动与噪声,使其产生不舒适的体感,另外汽车高速通过时伴随着突发地剧烈振动,也会在心理上使驾驶员产生对可能造成车辆机件损坏的顾虑。上述生理和心理感觉预见共同作用可以迫使驾驶员对道路减速带产生条件反射,从而促使驾驶员驾舊:驶汽车时,发现减速带后自觉主动降低车速,从而达到提高此类特殊公路路段行车安全的目的。

汽车行驶过程中,引起车辆振动的原因主要有两个,内因是车辆发动机振动,由于发动机振动频率较高,对于车辆这种大型重型机器设备来说可以忽略对乘客以及货物的影响;外因是由于路面的不平整度,由轮胎通过车辆悬架系统传递到车体内,产生振动和噪声。由于减速带所具有的安全意义的考量,在公路道口、工矿企业、学校、住宅小区入口等需要车辆减速慢行的路段和容易引发交通事故的路段具有很高的设置必要性,由于公路减速带特殊的工作原理,公路减速带在影响驾驶员心理活动的同时,但是公路减速带也增加了路面的不平整度,汽车在高速通过减速带时,汽车车轮与公路减速带发生激烈碰撞,车辆作为复杂振动系统也会产生突然地剧烈振动,造成汽车寿命缩短,同样造成加速带的损坏,此外,减速带所产生的振动还会导致乘客换上某些疾病,比如脊髓病。

由于汽车振动系统在减速带激励下的振动普遍存在,因此,研究汽车在经过减速带时的振动形式是非常有必要的。通过研究汽车通过减速带时的振动形式,采取一些有效的措施,避免一些复杂的有害的运动形式,不仅能够得到延长车辆寿命、保护货物不受损坏的措施,还可以找到改善驾驶员及乘客乘坐主管感受的方法。