客车操纵稳定性试验研究

周科，马玥

（1.重庆车辆检测研究院有限公司国家客车质量监督检验中心，重庆401122；2.中国汽车技术研究中心，北京100070）

客车操纵稳定性试验研究

周科1，马玥2

（1.重庆车辆检测研究院有限公司国家客车质量监督检验中心，重庆401122；2.中国汽车技术研究中心，北京100070）

根据相关标准对客车操纵稳定性的各项试验进行评分，进而评价其操纵稳定性的优劣。试验结果表明，该车的转向轻便性，稳态回转性能较好，而转向回正性能较差。此研究结果能够为该客车操纵稳定性的进一步改进提供依据。

操纵稳定性；试验研究；性能评价

汽车的操纵稳定性定义为在驾驶员精神和身体状况良好的状态下，汽车能遵循驾驶员通过转向系给定的方向行驶，且当遭遇外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。它包含相互关联的两个部分：操纵性和稳定性[1-3]。汽车操纵稳定性是关系到汽车行驶安全的主要因素之一，也是评价汽车性能优劣的重要因素之一[4]。在我国，依据文献[5]，对汽车的各项试验进行评价、计分，进而评价汽车操纵稳定性的优劣。根据文献[5]，用于产品质量检查的试验项目有转向轻便性试验、稳态回转试验、转向回正试验。本文将对某型客车进行如上三种试验，并对试验数据进行分析、处理，再按照文献[5]的规定对各试验项目进行评分，以完成对该车操纵稳定性性能的评价。

1 试验样车及检测系统

试验样车为某中型客车，其相关参数见表1。

该客车操纵稳定性的检测系统由VBOX3i、测力方向盘、陀螺仪、高度计和笔记本电脑等组成，主要试验仪器的安装和连接如图1所示。

表1 试验样车主要技术参数

VBOX 3i数据采集器能够将GPS采集到的速度信号、测力方向盘采集到的角度/力矩信号、陀螺仪采集到的横摆角速度信号、横向加速度信号及纵向加速度信号和高度计采集到的高度信号进行分析处理，完全能够测量文献[5]中所要求的测量变量。

2 操纵稳定性道路试验研究

试验场地为中国定远汽车试验场综合性能试验路。

2.1 转向轻便性试验

样车的转向轻便性试验结果见表2，样车转向轻便性试验的示功图见图3。

表2 转向轻便性试验结果

根据文献[5]，本项试验按照转向盘平均操舵力FS和转向盘最大操舵力Fm两项指标进行评价计分，分别按照式（1）和式（2）确定，转向轻便性综合评价计分值，按照式（3）确定：

式中：Fs60、Fs100分别为转向盘平均操舵力的下限值和上限值；Fm60、Fm100分别为转向盘最大操舵力的下限值和上限值；Fs、Fm分别为转向盘平均操舵力和最大操舵力的试验值。联合求解式（1）-式（3），可得转向轻便性的评分值，如表3所示。

表3 转向轻便性评价计分表

由表3可知，该车转向盘平均操舵力的试验值和最大操舵力的试验值远小于其对应的上限值。通过联合求解式（1）-式（3）以对该车进行计算评分，计算值均大于100分。根据文献[5]，其最终的评分值为100分。由此可知，转向轻便性试验对于带助力转向装置的客车来讲，意义已经不大，带助力转向的客车此项的评分很容易达到100分。

2.2 稳态回转试验

2.2.1 试验数据

根据文献[8]，对样车进行稳态回转试验，试验后得到该车左转和右转的行驶轨迹图、样车车速/横摆角速度/车厢侧倾角随侧向加速度变化图，如图4和图5所示。

由图4和图5可知，在试验中随着侧向加速度的增大，样车的横摆角速度、车身侧倾角随之增加，样车的行驶半径也越来越大，表明该车具有良好的不足转向特性。

2.2.2 试验数据处理

1）客车前后轴测偏角差值（δ1-δ2）与侧向加速度ay关系的曲线。根据试验所得到的车速、横摆角速度与侧向加速度的关系，求解式（4），可得汽车前后轴测偏角差值（δ1-δ2）与侧向加速度ay关系的曲线。所得到的曲线如图6所示。

其中，Ri=vi/ri，ayi=vi·ri，i=1，2，3……n。

由图6可知，δ1-δ2＞0，且随着侧向加速度的增加，其差值越大，表明该车具有良好的不足转向特性。

2）车身侧倾角φ与侧向加速度ay关系的曲线。通过对试验曲线进行分析、处理，得到车身侧倾角φ与侧向加速度ay的关系曲线，如图7所示。

由图7可知，车身侧倾角随着侧向加速度的增加，呈近似线性的增加。

3）客车的稳态回转试验评价计分。根据文献[5]，稳态回转试验按照中性转向点的侧向加速度值an，不足转向度值U和车身侧倾度值Kφ三项指标进行评价计分。对试验数据进行分析处理，所得试验结果及评分值如表4和表5所示。

表4 稳态回转试验结果

表5 评价计分表

由表5可知，在该项目上，得到的分值为90.93分，表明该车具有良好的稳态回转特性。

2.3 转向回正试验

2.3.1 试验数据

转向回正试验包含低速回正性能试验和高速回正性能试验。通过测试该车的最高车速可知Vmax=98.5 km/h。根据文献[9]，该车仅需进行低速回正性能试验。

试验后得到该车左转和右转回正的行驶轨迹图，样车车速、横摆角速度随侧向加速度变化的图，如图8和图9所示。

由横摆角速度随侧向加速度变化图可知，样车的横摆角速度响应稳定时间长、方差大，松开方向盘3 s时刻，该车的横摆角速度仍然未到稳态值。由样车行驶的轨迹图可以看出，该车回正性能较差，手松开方向盘后车辆行驶轨迹仍为弧线，回正性能好的车辆在手松开方向盘后3 s以内就能快速回正成直线行驶。由此表明，该车的转向回正性能较差。

2.3.2 试验数据处理

转向回正试验的评价指标是松开转向盘3 s时的残留横摆角速度绝对值Δr和横摆角速度总方差ET。Δr越小，说明汽车转向后自动回正保持自线行驶的能力越好；ET越小，说明松开转向盘后自动回正越迅速[10]。

通过对试验数据进行分析处理，得到松开方向盘3 s时，汽车横摆角速度时间历程曲线如图10所示；残留横摆角速度绝对值Δr和横摆角速度总方差ET如表6所示。

表6 转向回正试验结果表

按照文献[5]，对试验数据进行分析处理，可得到的残留横摆角速度和横摆角速度总方差的评分值见表7。

表7 评价计分表

由表7可知，该车转向回正性能得分并不高，特别是右转的得分，综合得分仅为59.5分，需要对其作进一步的改进。

通过对样车的转向轻便性试验评分值、稳态回转试验评分值、转向回正试验评分值进行综合分析，可得样车操纵稳定性的最终评分值，如表8所示。

表8 操纵稳定性的最终评分值

由表8可知，该车具有良好的操纵稳定性。在操纵稳定的评分中，仅转向回正性试验综合评定分数NH较低。在下一步的改进过程中，应着重优化该车的转向回正性能。

3 结论

1）根据文献[5]的要求，对客车进行了操纵稳定试验，并对试验数据进行分析处理，对客车的各项试验进行评分，其综合评分值为88.82分。试验数据与评分结果表明，该车具有良好的操纵稳定性。

2）由于驾驶员松开方向盘后，横摆角速度响应稳定时间长，方差大，回正特性较差，评分较低，需要对样车的转向回正特性作进一步的研究，以改进其性能。

3）此研究方法与试验结果能够为该客车操纵稳定性的进一步改进提供依据。

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[10]范忠文.汽车操纵稳定性试验的相关研究[J].广东科技,2012，（3）:177-178.

修改稿日期：2013-10-21

4 结束语

本文结合标准ECER16[1]和TNO-10假人的使用手册[3]对TNO-10型碰撞假人的结构、材料和部件的制作工艺进行研究，并以小腿部件为例进行了制作过程的论述，为TNO-10假人的制作提出明确思路。

参考文献：

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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，工学硕士；工程师；主要从事汽车试验与研究工作。