寧夏DSNG系統的車體選型和穩定性計算

文_ 張樹春 寧夏廣電總臺傳輸發射中心

寧夏DSNG系統的車體選型和穩定性計算

文_ 張樹春 寧夏廣電總臺傳輸發射中心

數字衛星新聞采集（DSNG，Digital Satellite News Gathering）是新一代的電子新聞采集系統（ENG），DSNG系統就是利用衛星和數字采集系統將正在發生的事件進行回傳和直播。

DSNG系統的車體選型和配重分析比較重要，因為車體選型不好，可能導致載重量不足和使用空間不夠，影響現場工作的舒適度和車體的行駛區域、行駛速度受到限制；也是能否方便、快捷地采集和轉播突發性以及重要新聞事件的關鍵；配重分析則更加重要，計算不好會影響行車安全，所以本文加以重點說明。

1 DSNG系統的車體選擇

DSNG系統的車體首先得具備良好性能，要有較強的越野性和快速機動能力，要載重量大、通用性好，要利于改裝和安裝設備；其次車內可用空間大，要留有設備散熱空間和空氣循環通道。近幾年國內車改企業改裝了為數眾多作為DSNG系統使用的特種車輛，主要分為兩類：一類以豐田系列的4500、4700，悍馬系列、路虎系列、雪佛蘭系列等各類越野車作為改裝主體，一類以福特系列、奔馳系列、依維柯系列等各類廂式貨車作為改裝主體，前者民用系列的整車有效承載重量一般是700kg，軍用系列的整車有效承載重量一般是1200kg，后者的整車有效承載重量一般在2000kg以上。

經過實地考察，我們放棄了以越野車作為寧夏DSNG系統車體的想法，主要理由如下。

（1）相對廂式貨車，越野車的使用空間比較小，當出現設備故障時由于空間狹小而使維修難度增加，尤其是出現線路故障時檢修難度更高；另外工作時操作人員也不是很舒適；

（2）車輛使用的基本要求是不能超載。雖然設計人員在設計安裝階段充分考慮了越野車的載重問題，但在實際應用中超載卻不可避免。可以粗略的估算：衛星天線、室外型功放及安裝支架的總重約250kg；機柜、設備、UPS電源、信號輸入輸出接口、電源控制開關及擋板等的總重約200kg；駕駛員、電動支撐腿及其它附屬配件總重約200kg。上述3項的總重量約650kg，已經接近民用越野車的有效承載重量，況且大多DSNG車還搭載2個訊道的攝錄設備。我們考察過的幾輛以民用越野車為載體的DSNG系統，用戶使用后的總體感受是車體超重：外出時車速起不來，除駕駛員外也不敢再坐人，為了防止板簧壓壞，停車后需要立即立起電動支撐腿；

（3）美國悍馬系列和中國東風猛士系列等軍用越野車，雖然載重量能夠滿足使用要求并有很好的越野性能，但使用空間相對比較狹窄。

剔除越野車后，通盤考慮福特系列、奔馳系列、依維柯系列等各類廂式貨車，出于車輛外形、使用空間、整車性能等各種因素，我們選用了奔馳系列的凌特(Sprinter)515作為寧夏DSNG系統的車體，該車滿載總質量5000 kg；凈重2490 kg；外形尺寸6945（長）×1993（寬）×2795（高）（mm）；內部尺寸4300（長）×1780（寬）×11940（高）（mm）；軸距4325 mm；發動機采用OM646 DELA共軌燃油噴射(CDI)柴油機；排量2.148L；沖徑/沖程88.0/88.3mm；氣缸數是直列4缸；額定功率110kW（150HP）3800/rpm；最大扭矩330 Nm/1200～2400 rpm；車輛滿載后的最小離地間隙大于等于170（mm）；制動系統為雙回路液壓四輪盤式制動；轉向采用動力輔助轉向；變速箱為手動6速；驅動形式為4×2后輪驅動；懸掛系統是前橋獨立懸掛，后橋變截面板簧懸掛；輪胎為195/75 R16C；最高車速大于150 km/h；尾氣排放滿足歐洲三級標準。

2 DSNG系統的整車載荷及穩定性計算

在進行總體布置時，要對整車設備進行合理布置，注意前后軸的軸荷分配比例、左右兩側的平衡及整車質心高度變化，同時通過概算確保前后軸軸荷和整車質心高度在原底盤廠家的規定范圍內，保證改裝后整車性能不會下降。

2.1 改裝后車輛質量分布圖及質心位置

設備安裝位置基準設定為：X-前輪中心線（前負后正）；Y-整車左右對稱中心線（左負右正）；Z-車廂地板平面（下負上正）。根據車輛和車上設備的質量及安裝位置，改裝后車輛的質量分布圖和質心位置（X、Y、Z）如圖1所示。

圖1 改裝后車輛的質量分布圖

2.2 滿載狀態質心計算表（如表1所示）

2.3 整車質心及負載計算（如表2所示）

2.4 整車穩定性計算

2.4.1 質心高度穩定性計算

根據GJB219-86中關于質心高度的要求，整車質心距地面高度應滿足下式規定：b/hg＞φ；B/（2hg）＞φ（φ為路面附著系數，一般取φ=0.7）。

經計算，b/hg＝1555/1113＝1.397＞0.7， B/（2hg）＝1708/(2×1113)＝0.767＞0.7滿足要求。

2.4.2 縱向穩定性計算（如表3所示）

2.4.3 橫向穩定性計算

2.4.3.1 橫坡上直線行駛計算

根據汽車設計理論，汽車滿足穩定性要求的條件為B/（2*Hg）＞φ（即汽車發生側翻之前先發生側向滑移），式中：B為汽車輪距，Hg為汽車質心距地面的高度，φ為路面附著系數，一般取φ=0.7。

B/(2*hg)＝0.767（B為1708），計算值＞0.7，整車在橫坡上作直線行駛時，汽車發生側翻車前，必先發生側滑，故行駛安全。

表1 滿載狀態質心計算表

表2 整車質心及負載計算

表3 縱向穩定性計算

2.4.3.2 水平路面最小轉彎時計算

3 結論

根據以上計算結果表明，整備和滿載狀態下，改裝后的車輛軸荷均在廠定范圍之內，整車載荷前后左右分配合理（左右輪負載比例差小于4%），車輛側傾穩定角符合《GB7258-2004 機動車運行安全技術條件》的規定（均大于30°）。

張樹春：高級工程師

寧夏廣播電視衛星地球站站長