于潮，張琳博，陳躍平

(1.中國汽車技術(shù)研究中心有限公司，天津 300300；2.中汽研汽車檢驗中心(天津)有限公司，天津 300399；3.73141部隊)

0 引言

隨著我國公路交通運輸產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，貨車在國民經(jīng)濟體系中發(fā)揮著越來越重要的作用。截至2018年末，我國擁有載貨汽車1 355.82萬輛，運輸量達到了12 872.97萬噸[1]。載貨汽車主要以盈利為目的，屬于營運車輛，具有載貨量大、運行時間長、運行工況多變、運行環(huán)境復(fù)雜等特點，且容易造成道路交通事故。近些年來車輛側(cè)翻形態(tài)的交通事故時有發(fā)生，究其原因，除駕駛員操作不當(dāng)?shù)囊蛩赝?，還與車輛固有的抗側(cè)翻穩(wěn)定性能有著重要的關(guān)系。

我國目前對營運貨車的準(zhǔn)入管理采取營運車輛安全達標(biāo)車型檢測的制度，營運貨車的抗側(cè)翻穩(wěn)定性要符合JT/T 1178.1—2018《營運貨車安全技術(shù)條件 第1部分：載貨汽車》[2]和JT/T 884—2014 《營運車輛抗側(cè)翻穩(wěn)定性試驗方法 穩(wěn)態(tài)圓周試驗》[3]的相關(guān)要求。JT/T 1178.1要求車輛進行抗側(cè)翻穩(wěn)定性試驗時，車輛質(zhì)心處的加速度至少達到0.4g而不發(fā)生側(cè)翻或側(cè)滑。JT/T 884—2014給出了兩種抗側(cè)翻穩(wěn)定性試驗方法：定半徑變車速試驗和定車速變轉(zhuǎn)角試驗。而同一車輛采用這兩種不同的試驗方法時，車輛的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)可能存在一定的差異。為測試評價同一車輛在不同試驗方法下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，選取一臺8×4重型載貨汽車作為試驗對象，使用道路性能測試儀、轉(zhuǎn)向盤測力計、陀螺儀、數(shù)采等設(shè)備搭建了實車測試平臺，分別進行了兩種不同試驗方法的測試研究。然后根據(jù)試驗結(jié)果分析兩者間的差異和特點，其結(jié)果可為后續(xù)開展?fàn)I運貨車抗側(cè)翻穩(wěn)定性測試提供技術(shù)參考。

1 方法及試驗分析

1.1 抗側(cè)翻穩(wěn)定性試驗方法

JT/T 884—2014要求車輛在穩(wěn)態(tài)圓周行駛工況下進行抗側(cè)翻穩(wěn)定性測試。其中要求定半徑變車速試驗應(yīng)至少選擇包含并大于100 m的3種不同轉(zhuǎn)彎半徑的試驗路線，對于每個轉(zhuǎn)彎半徑的試驗路線，以較低車速開始并逐漸提高車速直至車輛達到最大的側(cè)向加速度。定車速變轉(zhuǎn)角試驗應(yīng)至少選擇包含并大于50 km/h的3種不同試驗車速，對于每次試驗，以較小轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角進行試驗并逐漸增大轉(zhuǎn)角直至車輛達到最大的側(cè)向加速度。試驗過程中相關(guān)指標(biāo)的誤差要求見表1。

表1 抗側(cè)翻穩(wěn)定性試驗指標(biāo)的誤差要求

1.2 試驗樣車準(zhǔn)備

測試對象為某8×4重型載貨汽車，載荷狀態(tài)為滿載，輪胎及車輛其他參數(shù)均符合試驗要求，具體參數(shù)見表2。

為保證試驗過程中車輛和人員的安全，在車架上安裝了防翻支架(如圖1所示)。使用轉(zhuǎn)向盤測力計、陀螺儀、數(shù)采設(shè)備等搭建了抗側(cè)防穩(wěn)定性測試平臺(如圖2—圖4所示)。同時依據(jù)JT/T 884—2014的相關(guān)規(guī)定，選擇100、110、120 m作為定半徑變車速的試驗半徑；選擇50、55、60 km/h作為定車速變轉(zhuǎn)角的試驗車速，試驗在符合道路要求的圓形動態(tài)廣場上進行。

表2 試驗樣車參數(shù)

圖1 試驗車輛 圖2 轉(zhuǎn)向盤測力計

圖3 陀螺儀 圖4 數(shù)采設(shè)備

2 試驗結(jié)果分析

2.1 最大側(cè)向加速度的對比

定半徑變車速試驗和定車速變轉(zhuǎn)角試驗的最大加速度測試結(jié)果分別如圖5和圖6所示。其中在定半徑變車速試驗中，樣車最大側(cè)向加速度隨轉(zhuǎn)向半徑的增大呈逐漸降低的趨勢，最大為3.77 m/s2，最小為2.92 m/s2；在3種轉(zhuǎn)向半徑試驗中，右轉(zhuǎn)的最大側(cè)向加速度均大于左轉(zhuǎn)。出現(xiàn)這種現(xiàn)象是因為車輛在進行穩(wěn)態(tài)圓周回轉(zhuǎn)試驗時，由于離心力的作用使得軸荷發(fā)生轉(zhuǎn)移；同時由于轉(zhuǎn)向和懸架桿系、底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計不對稱等原因，導(dǎo)致在車輛右轉(zhuǎn)時能承受更大的側(cè)向力，同時輪胎具有更大的摩擦極限而不發(fā)生滑移，因而使車輛能夠達到比左轉(zhuǎn)更大的側(cè)向加速度。

在定車速變轉(zhuǎn)角試驗中，樣車最大側(cè)向加速度隨車速的增高呈逐漸降低的趨勢，最大為4.35 m/s2，最小為3.92 m/s2，樣車右轉(zhuǎn)時的最大側(cè)向加速度均大于左轉(zhuǎn)。需要指出的是：在定車速變轉(zhuǎn)角試驗中，車輛能達到比定半徑變車速試驗更大的側(cè)向加速度。對比兩種試驗所能達到的最大側(cè)向加速度，可知50 km/h定車速試驗比100 m定半徑試驗的車輛抗側(cè)翻性能提高15.7%。

圖5 定半徑變車速試驗的最大側(cè)向加速度

圖6 定車速變轉(zhuǎn)角試驗的最大側(cè)向加速度

2.2 定半徑變車速試驗車速的變化特征

圖7為轉(zhuǎn)彎半徑100 m的定半徑變車速試驗的加速度和車速隨時間變化關(guān)系圖，在此試驗中，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角保持不變。從圖中可以看出，車速和側(cè)向加速度隨時間呈現(xiàn)出先增后減的變化趨勢；當(dāng)車速達到70.2 km/h最高時，側(cè)向加速度也同步達到了峰值，之后便隨著車速的降低而降低。出現(xiàn)這種情況的原因是由于隨車速的提高，車輛所受到的側(cè)向力越來越大，當(dāng)側(cè)向力超過輪胎的附著極限時，車輪便出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)；并且當(dāng)車輛電子系統(tǒng)監(jiān)測到輪速與車速相差過大，便開始對發(fā)動機進行功率限制，減小了發(fā)動機的輸出扭矩，使得車速開始降低，隨之側(cè)向加速度也逐漸降低。圖8為定半徑變車速試驗中不同半徑的最大車速統(tǒng)計，可見當(dāng)轉(zhuǎn)彎半徑增加時，最大車速也隨之增加，但如前所述，車輛最大側(cè)向加速度隨之降低。

圖7 100 m定半徑變車速試驗

圖8 不同轉(zhuǎn)彎半徑所能達到的最高車速

2.3 定車速變轉(zhuǎn)角試驗轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和力矩與側(cè)向加速度的變化特征

在定車速變轉(zhuǎn)角試驗中，需要增大轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角以增大車輛的側(cè)向加速度，圖9為車速50 km/h時轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和力矩與側(cè)向加速度的變化關(guān)系。從中可見：當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增大時，側(cè)向加速度同步增大，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的變化幅值為120°；轉(zhuǎn)向盤力矩變化較為平穩(wěn)，平均轉(zhuǎn)向力矩為5.5 N·m；當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角達到峰值，車輛處于穩(wěn)態(tài)圓周回轉(zhuǎn)工況時，其側(cè)向加速度也同步達到最大值。

圖9 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和力矩與側(cè)向加速度變化關(guān)系

2.4 結(jié)果對比分析

按照J(rèn)T/T 1178.1—2018中要求載貨汽車按照J(rèn)T/T 884—2014規(guī)定的方法進行滿載狀態(tài)下的抗側(cè)翻穩(wěn)定性試驗，要求車輛質(zhì)心處的向心加速度達到0.4g時不應(yīng)發(fā)生側(cè)翻或側(cè)滑。但是JT/T 884—2014規(guī)定車輛的抗側(cè)翻穩(wěn)定性可以用定半徑或定車速兩種或其中一種測試方法來進行評價。通過具體研究試驗，測試車輛定半徑和定車速所測得的車輛最大側(cè)向加速度分別為0.38g和0.44g，考慮到定車速變轉(zhuǎn)角試驗結(jié)果，該車型符合JT/T 1178.1—2018中抗側(cè)翻穩(wěn)定性的限值，因此滿足法規(guī)要求。

3 結(jié)論

在穩(wěn)態(tài)圓周試驗中，對于定半徑變車速和定車速變轉(zhuǎn)角兩種試驗方法，測試車輛的最大側(cè)向加速度分別在轉(zhuǎn)彎半徑為100 m和車速為50 km/h時達到最大值，并且隨著轉(zhuǎn)彎半徑和車速的增大而減小。另外，車輛左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)的最大側(cè)向加速度會略有差異。

在定車速變轉(zhuǎn)角和定半徑變車速兩種試驗方法中，無論左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，前者所測試出的車輛最大側(cè)向加速度均比后者要大一些，說明定車速變轉(zhuǎn)角試驗方法能夠獲得車輛更大的極限抗側(cè)翻性能，因而能夠更加準(zhǔn)確地評價車輛的抗側(cè)翻穩(wěn)定性，因而也能更準(zhǔn)確地反映車輛實際的抗側(cè)翻性能。