大客車防側翻預警及控制分析

孫艷妮

（西安汽車職業大學，陜西 西安 710600）

前言

伴隨著國民經濟的發展，我國的高速公路也逐漸完善。在這種情況下，公路運輸已經成為我國旅客最為主要的運輸形式，但是伴隨著車輛的而不斷增加，全國道路交通事故也呈現出逐漸的上升趨勢，造成了大量的人員傷亡，并帶來巨大的財產損失。在眾多的道路交通事故中，鑒于大型客車載人較多，體積較大，質心較高等特點，以至于其傾斜穩定性比較差，在大型轉彎的過程中，極容易出現翻車事故。而一旦大型客車出現了側翻事故，將會造成更為嚴峻的生命財產損失。因此，必須要加強大型客車防側翻預警及控制系統研究，以減少其側翻的發生情況。

1 客車側翻因素分析

具體來說，客車側翻主要有兩種類型，即：靜態側翻和動態側翻。其中，靜態側翻主要是指客車在靜止的狀態下，受到外力因素的影響和作用，進而使其發生側翻的現象。動態側翻則是指客車在運行過程中，受到多種因素的影響和作用，而發生的側翻現象。

大型客車在運行過程中，側翻現象發生比較迅速，且持續時間非常短，一般情況下，駕駛員很難對其提前進行判斷。鑒于大型客車行駛的復雜性，導致其出現側翻現象的因素常常是由多種因素導致的。具體來說，導致客車發生側翻的因素主要包括以下幾種：

（1）就車身來說，大型客車的車身比較大，其重心比較高，當其在行駛過程中遇到高速轉彎的時候，極容易受到風向的擾動，以及客車行駛中所產生的離心力也極容易導致其車身出現傾角，甚至導致其出現側向荷載轉移的現象，并誘發其在行駛的過程中，出現側翻的現象。

（2）大客車在行駛的過程中，一旦遇到緊急變換車道、緊急避障的時候，受到軸荷的轉移，極容易導致其在運行的過程中，出現失穩的現象，進而導致其出現翻車事故。

（3）大客車在運行的過程中，一旦運行的路面比較濕滑，在這種路面上進行轉彎的時候，受到其前軸、后軸輪胎側向力飽和因素的影響，也會導致其在運行過程中，出現側滑、失穩等現象，并誘發其出現側翻的現象。

（4）大型客車在運動過程中，由于其左右兩側的輪胎與路面的摩擦系統數之間存在一定的差異性，駕駛員一旦進行驅動、制動操作的時候，就會導致大客車車身的狀態出現改變，進而致使其質心偏角出現較大的變化，并誘發客車失穩出現側翻。

（5）大型客車駕駛員在行駛的過程中，一旦遇到緊急情況，如果操作失誤，就會使其產生較大的質心側偏角。在這種情況下，駕駛員很難利用方向盤對車身的狀態進行調整，進而致使其出現失穩的現象。

可以說，受到多種因素的影響，大型客車在運行的過程中，極容易出現失穩的現象，并誘發其出現側翻現象。因此，必須要在對側翻原因進行分析的基礎上，加強防側翻預警及控制系統研究，以提升客車防側翻的穩定性[1]。

2 防側翻預警和控制系統設計

2.1 防側翻預警

大型客車發生側翻現象常常是一瞬間的過程，很難采取有效的措施進行避免。而通過防側翻預警系統，可對車輛的運行狀態進行實時監控，一旦當其遇到側翻危險的餓時候，該系統就會給客車駕駛人員發出預警，進而題型駕駛人員采取有效的控制措施，以最大限度避免其側翻事故的發生。

就目前而言，在大型客車防側翻預警系統中，主要有兩種方式：

2.1.1 基于信號防側翻技術

主要是根據汽車在行駛過程中的參數進行測量，經通過所測定的數據，對汽車側傾狀態進行估算。但是在這種情況下，對測量數據的傳感器精度要求相對比較高，并且傳感器在測量的過程中，也極容易受到外界環境因素的影響，以至于其在具體使用過程中，常常出現精度不高的現象。

2.1.2 基于模型的防側翻模型

主要是根據客車在運行過程中瞬時的狀態態度，并結合建立的客車側翻模型，對其傾斜的狀態進行計算。在實際運行過程中，基于模型的防側翻系統，對傾斜狀態估算的精確度比較高。但是在該模式下，需要的計算量比較大，越是復雜的汽車側翻模型，其速算的精度比較高，同時所需要的計算時間也會相應的變長，進而導致其在實際應用中出現失效的現象。

2.2 防側翻預警和控制系統

2.2.1 參考模型

在建立防側翻預警和控制系統的過程和中，建立防側翻預警參考模型是其基礎和第一步，只有建立客車防側翻預警參考系統，才能對客車運行狀態進行實時檢測，并對汽車側翻的規律進行精準地反應，進而對其側翻進行精準的預測。在具體進行防側翻預警參考模型建立的過程中，筆者以三自由汽車側傾數學模型作為預警的參考模型為基礎，通過提高計算速度、忽略側傾專項、側傾外傾、變形轉型、變形外傾等方面進行優化，進一步減少了客車懸架、輪胎阻力對客車穩定性的影響[2]。

按照相應的計算公式和理論進行計算之后，將大客車的相關參數帶入到參考模型中，就可以對大客車在運行過程中的車速、前輪的轉角進行精準的檢測，進而將傳感信號輸入到三自由度參考的模型中，進而對大型客車運行過程中的傾斜狀態進行計算。

2.2.2 選取側翻指標

在建立大型客車防側翻和控制系統中，側翻性能指標是判斷其是否發生側翻最為重要的條件，并結合側翻指標的實際數值，判斷出是否需要向客車駕駛人員發出警報信號，繼而使其及時進行控制。通常情況下，在選取側翻指標的過程中，均是通過側向加速度、質心傾斜角兩個指標對其是否會發生側翻進行評定。具體來說，當兩者指標的比值超過側翻閾值的時候，客車就存在側翻的危險。在這種情況下，控制系統就會及時向駕駛員出發預警信號。

除此之外，在選取側翻指標的過程中，橫向荷載轉移率也是極為重要的一項指標。這主要是大型客車在運行轉向的過程中，極容易受到離心力的影響，致使其出現失穩的現象，并出現側翻。在這種情況下，汽車兩個車輪之間的垂直荷載隨之上升，內側兩個車輪的垂直荷載則出現減少的現象。而橫向荷載轉移率則是這兩種指標的比值，其具體公式如下：

在該公式中，Fzi表示內側車輪垂直反力；Fz0表示外側車輪垂直反力；

2.2.3 側翻預警系統

基于以上研究，在建立側翻預警系統的過程中，可以將客車動態橫向荷載轉移率、汽車行駛狀態、結構參數等有機聯系在一起。在這種情況下，只需要將其在運行過程中的速度、專項輪轉角進行檢測，并經過預警模型的計算，就可以精準地計算出客車運行過程中的質心側傾角、側傾角速度的函數等，進而將其作為判斷客車是否發生側翻危險的標準，并利用其觸發預警器。

2.2.4 防側翻控制策略

客車駕駛人員得到預警系統所發出的警報之后，必須要積極進行防側翻控制。在具體進行控制的過程中，目前均是通過控制驅動輪的形式，對車輪的差速進行制動，進行控制客車側翻的現象。這種控制方式的基本原理是，對車殼四個車輪中的某一個車輪、或者幾個車輪進行單獨控制，進而使其產生一個附加的橫擺力度，以改變客車的運行狀態。從本質上來說，這種控制方式對客車運行當時的轉向特性、動力特性進行了改變，進而使得客車無論出于什么樣的狀態之下，都可以改變客車的側向力，素質降低了其側翻的風險[3]。

3 結束語

綜上所述，大型客車作為現代最為主要的運行工具，其安全性一直是關注的特點。鑒于大型客車質心高、輪距段、載客量大等因素的影響，在行駛的過程中，極容易受到多種因素的影響，出現側翻的危險，嚴重威脅了人們的生命和財產安全。因此，必須要加強大型客車側翻風險預警系統的研究，充分結合客車運行的狀態，及時發出側翻危險預警，并使得駕駛人員及時進行制動處理，以最大限度避免側翻現象的發生。