重型自卸車俄羅斯操縱穩定性標準研究

潘 亮，邢紅巖，田 勇

（東風汽車有限公司 東風商用車技術中心，武漢 430056）

受金融危機的影響，重卡出口俄羅斯貿易一度停滯，但自2010年10月以來，俄羅斯市場開始回暖，僅2011年1～4月，俄羅斯的卡車進口量就達到了2.55萬輛，其中大部分是自卸車。研究俄羅斯法規標準，并獲得俄羅斯出口認證，是打算出口卡車至俄羅斯的汽車廠家必須要完成的任務。本文結合某6×4重型自卸車的試驗情況，對俄羅斯出口認證中涉及操縱穩定性的部分進行了研究，并指出獲得俄羅斯出口認證的風險程度。

1 操縱穩定性法規概述

“GOST R 52302-2004道路車輛操縱穩定性技術需求和試驗方法”一共包含八個試驗項目（見表1），涉及除重型掛車和重型半掛車之外的所有M、N、O類車輛。每一個項目都設定了相應的評價方法和限值。其中方向盤作用力測量方法與評價限值與E-MARK認證中對整車轉向系統的測試方法與評價限值完全一樣，屬于強制滿足類。“臺架側翻”試驗、方向盤角階越試驗、“轉向”試驗、“移線“試驗四項與“GOST R 720-2009輪式車輛的安全技術法規”中涉及操縱穩定性部分的試驗方法和評價限值完全一樣，也是屬于強制滿足類。而運行使用條件下“行駛”試驗期間車輛的操縱性和穩定性項目是主觀評價項目，受主觀因素影響大，標準中對操作項目定義寬泛，隨意性大，故標準將此項列為推薦項目，且評價限值較低，即使是駕駛員開始感覺一些小的困難，已經感覺到車輛對操控動作的反應（開始的力矩和幅度）和他們希望的出現了某些不一致，車輛的性能也是能夠滿足標準要求的。

表1 試驗項目

重型自卸車的法規允許最大總質量都在20噸以上，6×4車型一般為 25噸，8×4車型一般為 31噸，屬于N3。在進行試驗時，標準將此類車定義為專用車，重型自卸車一般運輸的物品多為渣土、礦石等密度較大的貨物。俄羅斯認證中心在進行該重型自卸車試驗時，裝載物為沙袋，裝載質量即為汽車最大總質量。

2 操縱穩定性法規分項解讀

2.1 方向盤作用力測量

方向盤作用力測量試驗的目的是評價駕駛員在駕駛車輛時操縱方向盤的力的大小。現在的重型自卸車全部都裝備動力轉向系統，且在實際使用中，整車總質量會達到40噸以上，轉向橋的軸重能夠達到15噸左右，設計時轉向系統的速比較大，如該6×4重型自卸車的轉向系統的速比就達到了24。而在操縱穩定性試驗時的整車質量為法規允許最大總質量，轉向橋的軸重只有7噸左右。因此在有助力轉向的情況下，實測值會遠遠小于限值，不通過的風險很小。而在模擬轉向系統故障失效時，方向盤作用力則很有可能超出限值，風險大。如該重型自卸車在有助力轉向部分的試驗輕松通過（見表2），而模擬助力轉向故障時的試驗通過的則很勉強。這是因為重型自卸車轉向阻力大，回正力矩也大，在無助力時，操縱方向盤需要的力就很大。而8×4重型自卸車要通過無助力測試則更加困難，風險更大。

表2 方向盤作用力測量試驗結果

2.2 轉向穩定性試驗

轉向穩定性試驗的目的是評價自卸車的轉向回正能力和穩定性。標準要求松開轉向盤后，方向盤轉向角不應增大，在返回中間位置的過程中不能出現振蕩，且6秒內回到中間位置的方向盤轉向角的最小值不超過車輛沿著半徑50m的圓周運動時對應的方向盤轉向角的30%。在進行該項目時，確定方向盤零度位置非常重要，建議應該在高速行駛時（車速60 km/h以上），松開方向盤，車輛沿直線行駛，無跑偏時設定方向盤的零度位置。只要前輪定位參數沒有大的問題，如主銷內傾角在7°左右，主銷后傾角在5°左右，那么不通過該項目的風險很小。該重型自卸車的轉向回正能力和穩定性能都非常好 （見圖 1）。

2.3 “臺架側翻”試驗

“臺架側翻”試驗的目的是評價整車橫向靜態的穩定性。整車橫向靜態穩定性與整車重心高度、懸架剛度及輪胎等有關。為了滿足用戶超載的需求，重型自卸車的懸架剛度通常都較大，在極限狀態時的簧上質量側傾角都不大。如該重型自卸車在極限狀態時的簧上質量側傾角為2.1°，遠小于標準中對應的8.3°的限值要求。為了在路況復雜的工地上具有良好的通過性，重型自卸車的離地間隙較大。在滿載狀態時，重心高度較高，如該重型自卸車在滿載時的重心高度就達到了1.77m。標準中的靜態穩定角限值是根據靜態穩定性系數的不同而不同的一組函數關系式，大致在21°～35°之間?？偟膩碚f，標準對整車橫向靜態穩定性的要求還是比較寬松的。不通過的風險小。如該重型自卸車的靜態極限穩定角為28.6°（見圖2），遠大于標準中21.9°的限值。

2.4 方向盤角階越試驗

方向盤角階越試驗的目的是評價整車正常行駛時的轉向穩定性、車輛對方向盤操縱的隨動性和敏感性。標準并沒有像國標“GB/T 6323.6-1994汽車操縱穩定性試驗穩態回轉試驗”那樣單獨利用穩態回轉試驗方法來確定不足轉向度，而是利用整車在1 m/s2、2 m/s2的側向加速度時的方向盤轉角（見表3）來評估不足轉向度是否符合要求。方向盤轉角的限值范圍較寬，只要車輛具有不足轉向特性，那么不通過的風險就很小，如該重型自卸車在側向加速度1 m/s2時的方向盤轉角為36.1°，而限值為31.5°～48.4°，在側向加速度2 m/s2時的方向盤轉角為 77.6°，而限值為 57.3°～96.8°。

表3 方向盤轉角評價

標準還要求重型自卸車在2m/s2的穩定側向加速度試驗循環下的橫擺角速度超調量不能大于穩定時的橫擺角速度值的10%，也就是橫擺角速度超調量不能超過0.7°/s（見圖3），同時方向盤轉角達到穩定值50%的時間和車輛橫擺角速度達到穩定值90%的時間間隔不能超過2s。重型自卸車都裝有動力轉向系統，大部分為液壓助力，反應沒有電動助力或者齒輪齒條傳動那樣快速，因此基本都不會有橫擺角速度超調量出現，該重型自卸車出現了0.4°/s的橫擺角速度超調量，很大一部分原因是因為方向盤轉角在穩定期逐漸有7°左右的回調所致，由于測試設備的缺陷，該回調無法消除。液壓助力轉向反應雖然慢，但是也足夠滿足反應時間的要求，不通過的風險小。如該重型自卸車的反應時間為0.6 s，遠遠小于2 s的限值要求。

2.5 “轉向”和“移線”試驗

“轉向”和“移線”試驗的目的都是考核車輛在極限行駛工況下的操縱性和穩定性。其中“轉向”試驗主要是模擬車輛在轉彎時極限工況下的操縱性和穩定性，而“移線”試驗主要是模擬車輛突然變道時極限工況下的操縱性和穩定性，這兩種工況與實際正常使用工況非常接近。標準都要求在試驗期間車輛任何一側的所有車輪都不應脫離路面。雖然說是極限工況，標準同時規定可以在高于標準值5%的車速下結束試驗。重型自卸車35 m半徑圓“轉向”試驗的標準車速為46 km/h，試驗時的車速只需達到50 km/h就能滿足要求，20 m間距“移線”試驗的標準車速為54 km/h，試驗時的車速只需達到60 km/h就能滿足要求。在試驗時車輛的瞬時最大側向加速度也只是4.9 m/s2左右，側傾角一般都不大，不通過的風險小。如該重型自卸車在35 m半徑圓“轉向”試驗中的最大車身側傾角也僅為4.5°，在20 m間距“移線”試驗中的最大車身側傾角也僅為3.7°，在試驗中，車輛轉向也沒有出現振蕩的現象。

2.6 “直線”行駛試驗

“直線”行駛試驗的目的是評價車輛在維持直線行駛時的方向盤校正轉向平均角速度。這與整車行駛是否跑偏、正常行駛時的方向盤反作用力是否過小、轉向系的自由行程是否過大以及轉向系的裝配情況有關。標準要求重型自卸車的方向盤較正轉向平均角速度值不能大于14°/s。這個限值是非常寬松的，對于剛出廠的新車而言，如果前輪定位調整適當，不通過的風險很小。如該重型自卸車的方向盤較正轉向平均角速度值為9.6°/s。需要注意的是，測力方向盤的固定方式十分重要。由于重型自卸車的車身振動較大，使用以機械方式固定力矩、角度傳感器的測力方向盤結構形式比使用以細繩捆綁方式固定力矩、角度傳感器的測力方向盤結構形式能獲得更加準確的試驗結果。如果能移除原車方向盤，將測力方向盤固定在轉向柱的花鍵上，試驗結果就更準確了。方向盤校正轉向平均角速度值超標在許多情況下不是車輛自身的性能原因，而是測力方向盤的原因。

3 結論

俄羅斯操縱穩定性法規 “GOSTR 52302-2004道路車輛操縱穩定性技術需求和試驗方法”對試驗方法描述清晰、評價限值明確，每一項試驗都有相應的限值，具有很強的可操作性?？偟膩碚f，重型自卸車通過該法規的風險不大。風險偏大的項目就只有在無助力時的方向盤操縱力一項，需要獲得俄羅斯出口認證的廠家在設計整車時應該考慮。需要指出的是，許多已經通過俄羅斯出口認證的廠家認為通過俄羅斯操縱穩定性法規風險不大同時為了提高產品的競爭力，將貨箱加長、加大，而認證試驗與用戶實際使用工況是有很大差異的，造成車輛翻車，嚴重影響了產品的口碑。

［1］GOSTR 52302-2004,道路車輛操縱穩定性技術需求和試驗方法［S］.

［2］ GOSTR 720-2009,輪式車輛的安全技術法規［S］.

［3］GB/T 6323.6-1994,汽車操縱穩定性試驗穩態回轉試驗［S］.