車(chē)輛轉(zhuǎn)彎和變道能力試驗(yàn)的開(kāi)發(fā)運(yùn)用

張惠林

摘 要：本文簡(jiǎn)單介紹了車(chē)輛彎道和變道能力試驗(yàn)的方法，并通過(guò)公司開(kāi)發(fā)某車(chē)型時(shí)進(jìn)行的彎道能力試驗(yàn)案例，說(shuō)明此試驗(yàn)結(jié)果可以為設(shè)計(jì)人員提供了寶貴的底盤(pán)優(yōu)化建議，具有非常重要的意義。

關(guān)鍵詞：穩(wěn)定桿 彎道試驗(yàn) 操控性能

Development and Application of Vehicle Turning and Lane Changing Ability Test

Zhang Huilin

Abstract：This article briefly introduces the method of vehicle curve and lane change ability test. And through the company's curve ability test case when developing a certain model， it shows that the test results can provide designers with valuable chassis optimization suggestions， and are of important significance.

Key words：stabilizer bar， curve test， handling performance

1 引言

每個(gè)熱愛(ài)汽車(chē)的人都喜歡駕駛車(chē)輛在彎道疾馳而過(guò)的那種暢快淋漓，喜歡變道超車(chē)的那種激情釋放，可以看出車(chē)輛轉(zhuǎn)彎和變道能力是車(chē)輛最主要的操控特性之一，關(guān)系著車(chē)輛整體性能的綜合評(píng)價(jià)，因此，設(shè)計(jì)車(chē)輛的轉(zhuǎn)彎和變道能力的測(cè)試方法對(duì)于評(píng)價(jià)車(chē)輛的性能優(yōu)劣是具有重要意義的。

2 車(chē)輛彎道能力測(cè)試

車(chē)輛彎道能力測(cè)試和變道能力測(cè)試均通過(guò)評(píng)估車(chē)輛通過(guò)的最高車(chē)速來(lái)衡量車(chē)輛的操控性能，車(chē)輛彎道能力測(cè)試中的推薦的起始速度為72km/h，車(chē)輛變道能力測(cè)試中的推薦的起始速度為70km/h。

2.1 車(chē)輛彎道能力測(cè)試方法;

車(chē)輛彎道能力試驗(yàn)主要是模擬車(chē)輛在公路上進(jìn)行彎道行駛的過(guò)程，半徑35m的標(biāo)準(zhǔn)彎道也經(jīng)常出現(xiàn)在高速公路上，這是一個(gè)具有現(xiàn)實(shí)意義的模擬測(cè)試。

進(jìn)行車(chē)輛彎道能力試驗(yàn)必須嚴(yán)格按照固定的通道區(qū)域（見(jiàn)圖1所示）行駛，試驗(yàn)車(chē)速?gòu)?2km/h開(kāi)始，每次完成后隔1km/h～2km/h進(jìn)行增加，直到試驗(yàn)車(chē)輛達(dá)到最高的通過(guò)車(chē)速;

試驗(yàn)過(guò)程中車(chē)輛盡量采用較高檔位，并保證發(fā)動(dòng)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行，當(dāng)車(chē)輛前端通過(guò)指定點(diǎn)（見(jiàn)圖1所示的2號(hào)位置）時(shí)，駕駛員必須松開(kāi)油門(mén)踏板，并沿著試驗(yàn)通道進(jìn)行轉(zhuǎn)向，期間不允許踩制動(dòng)踏板;

試驗(yàn)過(guò)程中，外部的觀察者需要站在彎道的內(nèi)側(cè)位置，通過(guò)觀察判定車(chē)輛在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中哪個(gè)車(chē)輪先發(fā)生離地現(xiàn)象以及發(fā)生離地或車(chē)輛偏離時(shí)所在通道的位置;

在試驗(yàn)期間，如果車(chē)輛出現(xiàn)輪胎離地的現(xiàn)象或車(chē)輛偏離試驗(yàn)區(qū)域的情況，駕駛員需要在此相同車(chē)速下重復(fù)試驗(yàn)三次，如果現(xiàn)象沒(méi)有再現(xiàn)，車(chē)速應(yīng)該繼續(xù)增加，如果三次試驗(yàn)均出現(xiàn)輪胎離地的現(xiàn)象或車(chē)輛偏離試驗(yàn)區(qū)域的情況，試驗(yàn)終止;如果車(chē)速一直增加均沒(méi)有出現(xiàn)輪胎離地的現(xiàn)象或車(chē)輛偏離試驗(yàn)區(qū)域的情況，那么試驗(yàn)進(jìn)行至車(chē)輛設(shè)計(jì)的最高車(chē)速停止

試驗(yàn)過(guò)程中，出現(xiàn)輪胎離地的現(xiàn)象或車(chē)輛偏離試驗(yàn)區(qū)域的位置需要進(jìn)行標(biāo)記，并測(cè)量此位置與松油門(mén)點(diǎn)之間的行駛軌跡的距離;

試驗(yàn)過(guò)程中，直線加速段通道的寬度D1 的確認(rèn)方法見(jiàn)表1所示：

2.2 車(chē)輛變道能力測(cè)試

在車(chē)輛變道能力測(cè)試試驗(yàn)中的車(chē)輛變道區(qū)域的長(zhǎng)度Se=20m。在測(cè)試期間必須嚴(yán)格按照固定的通道區(qū)域（見(jiàn)圖2所示）行駛，車(chē)速?gòu)?0km/h開(kāi)始勻速行駛，每次完成后隔1km/h～2km/h進(jìn)行增加，直到試驗(yàn)車(chē)輛達(dá)到最高的通過(guò)車(chē)速;

試驗(yàn)過(guò)程中車(chē)輛盡量采用較高檔位，并保證發(fā)動(dòng)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行;駕駛員的手應(yīng)該放在方向盤(pán)的3點(diǎn)鐘和9點(diǎn)鐘位置，變道過(guò)程中不允許出現(xiàn)雙手交叉的現(xiàn)象;

當(dāng)車(chē)輛前端通過(guò)指定點(diǎn)（見(jiàn)圖2所示的2號(hào)位置）進(jìn)入變道區(qū)域時(shí)，駕駛員必須松開(kāi)油門(mén)踏板，并沿著試驗(yàn)通道進(jìn)行變道，期間不允許踩制動(dòng)踏板;

有兩項(xiàng)需要注意：

1）松油門(mén)的點(diǎn)和開(kāi)始轉(zhuǎn)向點(diǎn)之間的距離必須超過(guò)10m;

2）變道時(shí)轉(zhuǎn)向盤(pán)的角速度必須 > 400°/s。

而且，在試驗(yàn)過(guò)程中同樣需要一名外部的觀察者站在變道的內(nèi)側(cè)位置，通過(guò)觀察判定車(chē)輛在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中哪個(gè)車(chē)輪先發(fā)生離地現(xiàn)象以及發(fā)生離地或車(chē)輛偏離時(shí)所在通道的位置;

在試驗(yàn)期間，如果車(chē)輛出現(xiàn)輪胎離地的現(xiàn)象或車(chē)輛偏離試驗(yàn)區(qū)域的情況，駕駛員需要在此相同車(chē)速下重復(fù)試驗(yàn)三次， 如果現(xiàn)象沒(méi)有再現(xiàn)，車(chē)速應(yīng)該繼續(xù)增加，如果三次試驗(yàn)均出現(xiàn)輪胎離地的現(xiàn)象或車(chē)輛偏離試驗(yàn)區(qū)域的情況，試驗(yàn)終止;

如果車(chē)速一直增加均沒(méi)有出現(xiàn)輪胎離地的現(xiàn)象或車(chē)輛偏離試驗(yàn)區(qū)域的情況，那么試驗(yàn)進(jìn)行至車(chē)輛設(shè)計(jì)的最高車(chē)速停止。試驗(yàn)過(guò)程中，需要對(duì)出現(xiàn)輪胎離地的現(xiàn)象或車(chē)輛偏離試驗(yàn)區(qū)域的位置進(jìn)行標(biāo)記，并測(cè)量此位置與松油門(mén)點(diǎn)之間的行駛軌跡的距離。

2.3 車(chē)輛彎道能力試驗(yàn)的案例分析

在實(shí)際的車(chē)型研發(fā)過(guò)程中，我們就采用了車(chē)輛彎道能力試驗(yàn)對(duì)新車(chē)型進(jìn)行操穩(wěn)性能的評(píng)價(jià)。

在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：處以此研發(fā)階段的測(cè)試樣車(chē)只能以65km/h的車(chē)速通過(guò)規(guī)定的環(huán)道，一旦高于此車(chē)速車(chē)輛將會(huì)出現(xiàn)后輪離地的現(xiàn)象，且車(chē)輪離地位置為圖3所示：

從試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，此車(chē)型的懸架系統(tǒng)還有較大的優(yōu)化空間，其側(cè)傾剛度不是太理想，需要將懸架剛度進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶岣?，以提高?chē)輛的穩(wěn)定性，改進(jìn)的方法有以下幾種：

1）提高車(chē)輛的前穩(wěn)定桿的剛度，由原來(lái)的Φ18mm變?yōu)棣?6mm，以增加車(chē)輛的不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì);

2）加大車(chē)輛后輪的下跳行程，使輪胎有更充足的接地空間，而不容易發(fā)生輪胎離地的現(xiàn)象;

3）通過(guò)提高彈簧剛度和增大減振器阻尼，控制車(chē)輛在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中的側(cè)傾，提高車(chē)輛的穩(wěn)定性;

因?yàn)橹匦录庸ば碌姆€(wěn)定桿需要一個(gè)較長(zhǎng)的周期，而提高彈簧剛度和增大減振器阻尼會(huì)影響到車(chē)輛的其他操控特性和舒適性，需要重新對(duì)車(chē)輛進(jìn)行底盤(pán)調(diào)校，改動(dòng)量太大，不適合運(yùn)用，在經(jīng)過(guò)綜合考慮后，決定先嘗試將輪胎的下跳行程增加10mm，驗(yàn)證其效果，而且經(jīng)過(guò)數(shù)模校對(duì)，此方案能保證輪胎系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)空間需求。

對(duì)車(chē)輛的后輪下跳行程加大后，再次進(jìn)行車(chē)輛彎道能力試驗(yàn)，測(cè)試后發(fā)現(xiàn)樣車(chē)彎道行駛最高車(chē)速由原來(lái)的65km/h通過(guò)規(guī)定的環(huán)道提高到70km/h，一旦高于70km/h車(chē)速，車(chē)輛同樣出現(xiàn)后輪離地的現(xiàn)象，且車(chē)輪離地位置為下圖所示：

從第二次的試驗(yàn)結(jié)果看，改進(jìn)方案是有效的，因此如果在此基礎(chǔ)上，把車(chē)輛的前穩(wěn)定桿加粗的方案進(jìn)行運(yùn)用，并同時(shí)更換一套抓地力更強(qiáng)的輪胎，車(chē)輛的彎道試驗(yàn)?zāi)芰κ强梢赃_(dá)到推薦的74km/h車(chē)速的。

為了進(jìn)行對(duì)比研究，專門(mén)將競(jìng)爭(zhēng)車(chē)型也進(jìn)行車(chē)輛彎道能力試驗(yàn)，測(cè)試發(fā)現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)車(chē)型的穩(wěn)定性相當(dāng)好，在68km/h車(chē)速下才出現(xiàn)偏離跑道的情況，但是車(chē)輛依然沒(méi)有出現(xiàn)輪胎離地的現(xiàn)象。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，工程師在設(shè)計(jì)此款車(chē)型的時(shí)候?qū)?chē)輛的安全駕駛性能是相當(dāng)重視的，因此將車(chē)輛的不足轉(zhuǎn)向趨勢(shì)調(diào)校得很明顯，雖然犧牲了車(chē)輛部分操控樂(lè)趣，但極大地保障了駕駛員的操控安全。

而我們的車(chē)型雖然可以以更高的車(chē)速通過(guò)環(huán)道，但是與競(jìng)爭(zhēng)車(chē)型最大的區(qū)別在于我們的車(chē)型都是出現(xiàn)輪胎離地的失穩(wěn)現(xiàn)象，這充分說(shuō)明公司的此款車(chē)型在底盤(pán)穩(wěn)定性方面還有待提高，由此可見(jiàn)，車(chē)輛彎道試驗(yàn)的結(jié)果為設(shè)計(jì)工程師提供了性能優(yōu)化目標(biāo)，在底盤(pán)操控設(shè)計(jì)上是具有較好作用的。

3 結(jié)論

開(kāi)發(fā)此項(xiàng)車(chē)輛彎道和變道能力試驗(yàn)，以客觀的數(shù)值對(duì)操縱穩(wěn)定性的進(jìn)行評(píng)估和衡量，為設(shè)計(jì)人員提供了優(yōu)化的目標(biāo)定位，可以通過(guò)優(yōu)化各項(xiàng)底盤(pán)參數(shù)，嘗試提高車(chē)輛的彎道和變道能力，這是一個(gè)具有重要意義的試驗(yàn)方法，值得在后續(xù)車(chē)型的設(shè)計(jì)中予以推廣。

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