周科，馬玥

（1.重慶車(chē)輛檢測(cè)研究院有限公司國(guó)家客車(chē)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，重慶401122；2.中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心，北京100070）

客車(chē)操縱穩(wěn)定性試驗(yàn)研究

周科1，馬玥2

（1.重慶車(chē)輛檢測(cè)研究院有限公司國(guó)家客車(chē)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，重慶401122；2.中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心，北京100070）

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)客車(chē)操縱穩(wěn)定性的各項(xiàng)試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)分，進(jìn)而評(píng)價(jià)其操縱穩(wěn)定性的優(yōu)劣。試驗(yàn)結(jié)果表明，該車(chē)的轉(zhuǎn)向輕便性，穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)性能較好，而轉(zhuǎn)向回正性能較差。此研究結(jié)果能夠?yàn)樵摽蛙?chē)操縱穩(wěn)定性的進(jìn)一步改進(jìn)提供依據(jù)。

操縱穩(wěn)定性；試驗(yàn)研究；性能評(píng)價(jià)

汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性定義為在駕駛員精神和身體狀況良好的狀態(tài)下，汽車(chē)能遵循駕駛員通過(guò)轉(zhuǎn)向系給定的方向行駛，且當(dāng)遭遇外界干擾時(shí)，汽車(chē)能抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛的能力。它包含相互關(guān)聯(lián)的兩個(gè)部分：操縱性和穩(wěn)定性[1-3]。汽車(chē)操縱穩(wěn)定性是關(guān)系到汽車(chē)行駛安全的主要因素之一，也是評(píng)價(jià)汽車(chē)性能優(yōu)劣的重要因素之一[4]。在我國(guó)，依據(jù)文獻(xiàn)[5]，對(duì)汽車(chē)的各項(xiàng)試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)、計(jì)分，進(jìn)而評(píng)價(jià)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性的優(yōu)劣。根據(jù)文獻(xiàn)[5]，用于產(chǎn)品質(zhì)量檢查的試驗(yàn)項(xiàng)目有轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)、穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)、轉(zhuǎn)向回正試驗(yàn)。本文將對(duì)某型客車(chē)進(jìn)行如上三種試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，再按照文獻(xiàn)[5]的規(guī)定對(duì)各試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)分，以完成對(duì)該車(chē)操縱穩(wěn)定性性能的評(píng)價(jià)。

1 試驗(yàn)樣車(chē)及檢測(cè)系統(tǒng)

試驗(yàn)樣車(chē)為某中型客車(chē)，其相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。

該客車(chē)操縱穩(wěn)定性的檢測(cè)系統(tǒng)由VBOX3i、測(cè)力方向盤(pán)、陀螺儀、高度計(jì)和筆記本電腦等組成，主要試驗(yàn)儀器的安裝和連接如圖1所示。

表1 試驗(yàn)樣車(chē)主要技術(shù)參數(shù)

VBOX 3i數(shù)據(jù)采集器能夠?qū)PS采集到的速度信號(hào)、測(cè)力方向盤(pán)采集到的角度/力矩信號(hào)、陀螺儀采集到的橫擺角速度信號(hào)、橫向加速度信號(hào)及縱向加速度信號(hào)和高度計(jì)采集到的高度信號(hào)進(jìn)行分析處理，完全能夠測(cè)量文獻(xiàn)[5]中所要求的測(cè)量變量。

2 操縱穩(wěn)定性道路試驗(yàn)研究

試驗(yàn)場(chǎng)地為中國(guó)定遠(yuǎn)汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)綜合性能試驗(yàn)路。

2.1 轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)

樣車(chē)的轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，樣車(chē)轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)的示功圖見(jiàn)圖3。

表2 轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)文獻(xiàn)[5]，本項(xiàng)試驗(yàn)按照轉(zhuǎn)向盤(pán)平均操舵力FS和轉(zhuǎn)向盤(pán)最大操舵力Fm兩項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)計(jì)分，分別按照式（1）和式（2）確定，轉(zhuǎn)向輕便性綜合評(píng)價(jià)計(jì)分值，按照式（3）確定：

式中：Fs60、Fs100分別為轉(zhuǎn)向盤(pán)平均操舵力的下限值和上限值；Fm60、Fm100分別為轉(zhuǎn)向盤(pán)最大操舵力的下限值和上限值；Fs、Fm分別為轉(zhuǎn)向盤(pán)平均操舵力和最大操舵力的試驗(yàn)值。聯(lián)合求解式（1）-式（3），可得轉(zhuǎn)向輕便性的評(píng)分值，如表3所示。

表3 轉(zhuǎn)向輕便性評(píng)價(jià)計(jì)分表

由表3可知，該車(chē)轉(zhuǎn)向盤(pán)平均操舵力的試驗(yàn)值和最大操舵力的試驗(yàn)值遠(yuǎn)小于其對(duì)應(yīng)的上限值。通過(guò)聯(lián)合求解式（1）-式（3）以對(duì)該車(chē)進(jìn)行計(jì)算評(píng)分，計(jì)算值均大于100分。根據(jù)文獻(xiàn)[5]，其最終的評(píng)分值為100分。由此可知，轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)對(duì)于帶助力轉(zhuǎn)向裝置的客車(chē)來(lái)講，意義已經(jīng)不大，帶助力轉(zhuǎn)向的客車(chē)此項(xiàng)的評(píng)分很容易達(dá)到100分。

2.2 穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)

2.2.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)文獻(xiàn)[8]，對(duì)樣車(chē)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)，試驗(yàn)后得到該車(chē)左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的行駛軌跡圖、樣車(chē)車(chē)速/橫擺角速度/車(chē)廂側(cè)傾角隨側(cè)向加速度變化圖，如圖4和圖5所示。

由圖4和圖5可知，在試驗(yàn)中隨著側(cè)向加速度的增大，樣車(chē)的橫擺角速度、車(chē)身側(cè)傾角隨之增加，樣車(chē)的行駛半徑也越來(lái)越大，表明該車(chē)具有良好的不足轉(zhuǎn)向特性。

2.2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

1）客車(chē)前后軸測(cè)偏角差值（δ1-δ2）與側(cè)向加速度ay關(guān)系的曲線。根據(jù)試驗(yàn)所得到的車(chē)速、橫擺角速度與側(cè)向加速度的關(guān)系，求解式（4），可得汽車(chē)前后軸測(cè)偏角差值（δ1-δ2）與側(cè)向加速度ay關(guān)系的曲線。所得到的曲線如圖6所示。

其中，Ri=vi/ri，ayi=vi·ri，i=1，2，3……n。

由圖6可知，δ1-δ2＞0，且隨著側(cè)向加速度的增加，其差值越大，表明該車(chē)具有良好的不足轉(zhuǎn)向特性。

2）車(chē)身側(cè)傾角φ與側(cè)向加速度ay關(guān)系的曲線。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)曲線進(jìn)行分析、處理，得到車(chē)身側(cè)傾角φ與側(cè)向加速度ay的關(guān)系曲線，如圖7所示。

由圖7可知，車(chē)身側(cè)傾角隨著側(cè)向加速度的增加，呈近似線性的增加。

3）客車(chē)的穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)評(píng)價(jià)計(jì)分。根據(jù)文獻(xiàn)[5]，穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)按照中性轉(zhuǎn)向點(diǎn)的側(cè)向加速度值an，不足轉(zhuǎn)向度值U和車(chē)身側(cè)傾度值Kφ三項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)計(jì)分。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，所得試驗(yàn)結(jié)果及評(píng)分值如表4和表5所示。

表4 穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)果

表5 評(píng)價(jià)計(jì)分表

由表5可知，在該項(xiàng)目上，得到的分值為90.93分，表明該車(chē)具有良好的穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)特性。

2.3 轉(zhuǎn)向回正試驗(yàn)

2.3.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

轉(zhuǎn)向回正試驗(yàn)包含低速回正性能試驗(yàn)和高速回正性能試驗(yàn)。通過(guò)測(cè)試該車(chē)的最高車(chē)速可知Vmax=98.5 km/h。根據(jù)文獻(xiàn)[9]，該車(chē)僅需進(jìn)行低速回正性能試驗(yàn)。

試驗(yàn)后得到該車(chē)左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)回正的行駛軌跡圖，樣車(chē)車(chē)速、橫擺角速度隨側(cè)向加速度變化的圖，如圖8和圖9所示。

由橫擺角速度隨側(cè)向加速度變化圖可知，樣車(chē)的橫擺角速度響應(yīng)穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)、方差大，松開(kāi)方向盤(pán)3 s時(shí)刻，該車(chē)的橫擺角速度仍然未到穩(wěn)態(tài)值。由樣車(chē)行駛的軌跡圖可以看出，該車(chē)回正性能較差，手松開(kāi)方向盤(pán)后車(chē)輛行駛軌跡仍為弧線，回正性能好的車(chē)輛在手松開(kāi)方向盤(pán)后3 s以內(nèi)就能快速回正成直線行駛。由此表明，該車(chē)的轉(zhuǎn)向回正性能較差。

2.3.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

轉(zhuǎn)向回正試驗(yàn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)是松開(kāi)轉(zhuǎn)向盤(pán)3 s時(shí)的殘留橫擺角速度絕對(duì)值Δr和橫擺角速度總方差ET。Δr越小，說(shuō)明汽車(chē)轉(zhuǎn)向后自動(dòng)回正保持自線行駛的能力越好；ET越小，說(shuō)明松開(kāi)轉(zhuǎn)向盤(pán)后自動(dòng)回正越迅速[10]。

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得到松開(kāi)方向盤(pán)3 s時(shí)，汽車(chē)橫擺角速度時(shí)間歷程曲線如圖10所示；殘留橫擺角速度絕對(duì)值Δr和橫擺角速度總方差ET如表6所示。

表6 轉(zhuǎn)向回正試驗(yàn)結(jié)果表

按照文獻(xiàn)[5]，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，可得到的殘留橫擺角速度和橫擺角速度總方差的評(píng)分值見(jiàn)表7。

表7 評(píng)價(jià)計(jì)分表

由表7可知，該車(chē)轉(zhuǎn)向回正性能得分并不高，特別是右轉(zhuǎn)的得分，綜合得分僅為59.5分，需要對(duì)其作進(jìn)一步的改進(jìn)。

通過(guò)對(duì)樣車(chē)的轉(zhuǎn)向輕便性試驗(yàn)評(píng)分值、穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)評(píng)分值、轉(zhuǎn)向回正試驗(yàn)評(píng)分值進(jìn)行綜合分析，可得樣車(chē)操縱穩(wěn)定性的最終評(píng)分值，如表8所示。

表8 操縱穩(wěn)定性的最終評(píng)分值

由表8可知，該車(chē)具有良好的操縱穩(wěn)定性。在操縱穩(wěn)定的評(píng)分中，僅轉(zhuǎn)向回正性試驗(yàn)綜合評(píng)定分?jǐn)?shù)NH較低。在下一步的改進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)著重優(yōu)化該車(chē)的轉(zhuǎn)向回正性能。

3 結(jié)論

1）根據(jù)文獻(xiàn)[5]的要求，對(duì)客車(chē)進(jìn)行了操縱穩(wěn)定試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，對(duì)客車(chē)的各項(xiàng)試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)分，其綜合評(píng)分值為88.82分。試驗(yàn)數(shù)據(jù)與評(píng)分結(jié)果表明，該車(chē)具有良好的操縱穩(wěn)定性。

2）由于駕駛員松開(kāi)方向盤(pán)后，橫擺角速度響應(yīng)穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)，方差大，回正特性較差，評(píng)分較低，需要對(duì)樣車(chē)的轉(zhuǎn)向回正特性作進(jìn)一步的研究，以改進(jìn)其性能。

3）此研究方法與試驗(yàn)結(jié)果能夠?yàn)樵摽蛙?chē)操縱穩(wěn)定性的進(jìn)一步改進(jìn)提供依據(jù)。

[1]余志生.汽車(chē)?yán)碚揫M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2000.

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修改稿日期：2013-10-21

4 結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)ECER16[1]和TNO-10假人的使用手冊(cè)[3]對(duì)TNO-10型碰撞假人的結(jié)構(gòu)、材料和部件的制作工藝進(jìn)行研究，并以小腿部件為例進(jìn)行了制作過(guò)程的論述，為T(mén)NO-10假人的制作提出明確思路。

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修改稿日期：2013-11-21

Study on Bus/Coach Handing Stability Test

Zhou Ke1，MaYue2
(1.Chongqing Vehicle Test&Research Institute,NationalCoach Quality Supervision&Testing Center,Chongqing401122,China；2.China Automotive Technology&Research Center，Beijing 100070,China)

Through scoring the bus/coach based on test data according to the relative standards,the author evaluates thehanding stability performance of the bus/coach.The data shows that the bus/coach hasgood performance in steering effortsprocedure and steady static circular procedure，butthe returnability performance isnotgood.This result can provide a basis for further improving the handing stability performance of the bus/coach.

handing stability;testresearch;performanceevaluation

U461.6；U 467.1

B

1006-3331（2014）02-0058-05

周科（1982-），男，工學(xué)碩士；工程師；主要從事汽車(chē)試驗(yàn)與研究工作。