旅游客车操稳性能评价

邓 建, 邹月英, 欧学昊, 蒋 正, 王守太

(中通客车股份有限公司, 山东 聊城 252000)

汽车操纵稳定性不仅影响汽车驾驶的操纵方便程度,而且是决定汽车高速安全行驶的一个主要性能[1]。国内旅游客车运行工况多为高速、山区,对操纵稳定性能要求较高,因此操稳性是旅游客车开发中重点关注的性能之一。

通过商业仿真软件搭建整车动力学模型,可以仿真车辆侧翻[2]、动力[3]、制动[4]、操稳[5-7]等测试工况,输出仿真动画及所需的数据及曲线,能够较好地模拟车辆的实际驾驶特性,是车辆性能研发的重要工具。

本文以某旅游客车作为研究对象,提出两种不同悬架方案,通过商业仿真软件搭建参数模型和仿真分析:依据GB/T 6323—2014[8]设置稳态回转试验、蛇形试验及转向瞬态响应试验的输入工况,由商业仿真软件进行仿真后,对相应输出结果进行对比分析,然后基于QC/T 480—1999[9]验证操稳性能优劣,为产品操纵稳定性开发提供参考。

1 模型建立

某旅游客车的主要参数见表1。对车辆的簧上质量、空气动力学参数、轮胎、动力系统、传动系统、制动系统、转向系统、悬架系统等子总成模块进行参数搭建,其中两种悬挂系统方案的区别见表2。

表1 车辆主要参数

表2 两种方案对比

2 操稳性指标仿真对比分析

2.1 稳态回转试验

稳态回转试验主要评价车辆的稳态转向特性及车身侧倾特性。本工况仿真选择定方向盘转角连续加速法,设置车辆沿半径为15 m的圆周路径匀速达到稳定后缓慢匀加速(纵向加速度小于0.25 m/s2),直至达到最大侧向加速度后停止。

将商业仿真软件输出的数据进行处理,前后轴侧偏角与侧向加速度关系曲线如图1所示;侧倾角与侧向加速度关系曲线如图2所示;不足转向度与评分关系曲线如图3所示;评价指标及评分见表3。

图1 前后轴侧偏角与侧向加速度关系曲线

图2 侧倾角与侧向加速度关系曲线

图3 不足转向度与评分关系曲线

表3 稳态回转评价指标及评分

由图1可知,在达到中性转向点之前,方案1与方案2的前后轴侧偏角之差随着侧向加速度的增加而增加,车辆具有不足转向特性;当曲线斜率为0时,车辆处于中性转向,再经侧向加速度增加,前后轴侧偏角之差减小,斜率为负,车辆呈现不足转向。

由图1和表3可以看出,方案2在中性转向点时侧向加速度更大,中性转向点侧向加速度评分更高,稳态转向安全性更好。

适当的不足转向度能够使驾驶员清晰地感知车辆运动状态,提升行驶稳定性[10]。由图3可知,不足转向度一般设计在0.5～0.6之间最好,越趋于此范围评分越高。由表3可知,方案2的不足转向度评分更好。

由图2可知,侧向加速度相同时,方案2的车身侧倾角更小,抗侧倾能力更强。

综上,方案2的稳态回转综合评价更好。

2.2 蛇形试验

蛇形试验可以表征车辆在快速变道、避障或紧急情况下的稳定性和控制能力。设置标桩间距为50 m,车辆以基准车速50 km/h匀速通过标桩路段。将商业仿真软件输出的数据进行处理,输出横摆角速度、方向盘转角与时间的关系曲线如图4和图5所示;评价指标及评分见表4。

图5 方向盘转角与时间关系曲线

表4 蛇形试验评价指标及评分

由图4、图5、表4可知,平均横摆角速度峰值与平均方向盘转角峰值越小,蛇形试验评价分数越高。因两个方案的蛇形试验评价指标仅有细微差别,所以两种方案的蛇形试验性能评价基本一致。

2.3 转向瞬态响应试验

转向瞬态响应试验反映了车辆在转向输入时的响应速度及稳定性。车辆在匀速直线行驶时突施稳定侧向加速度为2 m/s2的转角,方向盘与车速均保持不变。将商业仿真软件输出的数据进行处理,横摆角速度、侧向加速度、侧倾角与时间的关系曲线分别如图6、图7、图8所示;评价指标见表5。

图6 横摆角速度与时间关系曲线

图7 侧向加速度与时间关系曲线

表5 转向瞬态响应评价指标

由图6与表5可知,方案2虽然横摆角速度超调量更大一些,但横摆角速度响应时间与横摆角速度峰值响应时间都更小,车辆的操控性能以及驾驶安全性更好。由图8可知,在相同侧向加速度下,方案2的侧倾角更小,意味着方案2的抗侧倾能力更强。

由表5可知,方案2的总方差更小一些,较小的横摆角速度总方差以及侧向加速度总方差意味着车辆在横摆运动时更加稳定,驾驶员会有更平稳的转向体验。

“汽车因素”TB由横摆角速度峰值响应时间乘以稳态侧倾角求得,该数值综合反映了以上两种参数大小,由于方案2峰值响应时间以及稳态侧倾角都更小,所以其“汽车因素”TB数值更小,操稳性能更好。

综上,方案2的转向瞬态响应综合评价更好。

3 结束语

本文以某旅游客车作为研究对象,对两种技术方案分别搭建整车模型,通过稳态回转试验、蛇形试验及转向瞬态响应试验,对两个方案进行操稳对比。结果表示,方案2的操纵稳定性能更优,可为产品后续开发提供参考。