乘用車平順性主客觀相關性分析

薛志祥　徐有忠

摘 要：本文介紹了乘用車平順性開發過程中，主觀評價與客觀測試的相關性分析和應用。

關鍵詞：平順性 主觀評價 客觀測試 相關性

The Subjective and Objective Correlation Analysis of Passenger Car Ride Comfort

Xue Zhixiang Xu Youzhong

Abstract：This article introduces the correlation analysis of subjective evalution and objective measurement during the vehicle ride comfort development.

Key words：ride comfort， subjective evaluation， objective measurement， correlation analysis

1 引言

隨著中國汽車市場的日益成熟，用戶對于汽車平順性越發的關注，汽車平順性作為用戶能夠明顯感知的性能，是汽車主機廠在產品開發過程中最重要的整車性能之一。汽車平順性是將汽車在行駛過程中產生的振動和噪聲對乘員舒適性感覺的影響控制一定范圍內，通常平順性主要根據乘員主觀感受的舒適性來評價。汽車主機廠在產品開發過程中需要將具體的工程指標進行量化并將存在的問題加以改進，并快速驗證，就需要引入主觀評價和客觀測試的相關性研究的方法。

2 平順性主觀評價和客觀測試

2.1 平順性主觀評價方法和評分體系

大量工程實踐表明，目前還不存在任何一種測量和分析方法能夠全面地測量和評價通過同汽車接觸而作用于人體生物組織上各種影響量。在汽車開發過程中，主觀評價為平順性提供有效、快捷、可靠的評定依據。為了提高效率，節約成本，一般會使用經過培訓后并得到相關資質認證的評價工程師。

平順性開發過程中，一般會選取典型的路況（如：市區工況、高速公路、鄉村公路、減速坎、井蓋、鐵軌、修補瀝青路面、路面接縫、粗糙瀝青路面等），以不同的車速和載荷狀況行駛。在行駛過程中對車身運動、車輪運動以及伴隨的噪聲進行評價和記錄，給出對乘員舒適性感覺的影響評估。

主觀評價通常采用SAE評分等級（10分制）進行，考慮到用戶對于平順性較為敏感，有時評價車輛性能比較接近，其性能差異小于1分，因此需要引入0.5和0.25分來區分其特性，并通過注釋說明來描述清楚。具體見表1。

2.2 平順性客觀測試方法和特征參數

隨著測量方法的不斷進步，眾多的科研工作者也研究出了評估平順性的測試方法和特征參數。GB/T4970-2009《汽車平順性試驗方法》和ISO2631-1：1997（E）《機械振動與沖擊 人體暴露于整體振動評價——第1部分：一般要求》對兩個典型測試工況和特征參數給出指導意見，如下：

2.2.1 脈沖輸入行駛評價方法

為了描述脈沖輸入對人體（舒適性感覺）的影響，引入峰值系數和振動劑量值（Vibration Dose Value，簡稱VDV）來評價。VDV的計算公式如下：

其中——加權加速度時間歷程，單位為m/s2;

T——作用時間，通常指汽車接觸沖擊塊到汽車駛過沖擊塊且沖擊響應消失時間段，單位為s;VDV的單位是m/s1.75。

2.2.2 隨機輸入行駛評價方法

為了描述隨機輸入對人體（舒適性感覺）的影響，采用加權加速度均方根值（Root Mean Square，簡稱RMS）來評價，RMS的單位是m/s2。

3 相關性分析

在乘用車平順性開發和驗證過程中，希望通過主觀評價和客觀測試相結合的方法評估用戶明顯感知的性能，以快速識別問題并找到可量化的差距，通過分析、優化，并達成開發目標。

結合中國道路特征和用戶使用習慣，以及GB/T4970-2009推薦的兩種評價方法：脈沖輸入行駛和隨機輸入行駛;選取當前中國市場暢銷的6款中型SUV，開展主觀評價和客觀測試相關性研究。

3.1 脈沖輸入行駛評價

3.1.1 測評工況：以30km/h車速通過單個減速坎（GB/T4970-2009脈沖輸入試驗采用三角形狀單凸塊）。

3.1.2 主觀評價內容：沖擊力、沖擊after-shake（余振）和沖擊聲品質。

3.1.3 客觀測試特征參數：方向盤和駕駛員座椅導軌VDV（X向和Z向）、衰減特性、沖擊響度加速度傳感器安裝位置見圖1和圖2，圖3為座椅導軌Z向加速度時間歷程曲線。

3.1.4 脈沖輸入行駛相關性分析，結合表2脈沖輸入測評結果可知，由于整個沖擊過程比較短，主觀評價工程師需要獲取從車輪接觸減速坎瞬間的沖擊力以及對沖擊的吸收、衰減過程表現，包括伴隨的沖擊聲品質。在客觀測試中，選取了四個特征參數，方向盤和駕駛員座椅導軌的VDV，駕駛員左耳響度和衰減值最大正峰值20%的時長，見表2。

以下將運用統計學原理進行分析。將主觀評分和客觀測試一共五個變量進行相關性分析。首先進行協方差分析，確定多個變量之間的相關性。

從表3可得，主觀評分與衰減時間的協方差為0，相關性較差，故篩掉此變量。對剩余的三個輸入量進行回歸分析，回歸統計結果見表4、表5。

從表4回歸統計我們可以得到，主觀評分與客觀測量的三個特征量擬合的精度達到了76%，相關性較好。從表5，我們可以得到擬合方程為：主觀評分=11.58-0.45*方向盤VDV+0.28*座椅導軌VDV-0.12*響度。這也為預測沖擊的主觀評分提供了參考公式。

3.2 隨機輸入行駛評價

3.2.1 測評工況：以60km/h勻速通過測試路段（選取常用的三種特征路面：粗糙水泥路、粗糙瀝青路和光滑瀝青路），連續記錄15秒。

3.2.2 主觀評價內容：振動吸收能力和方向盤振動。

3.2.3 客觀測試特征參數：方向盤和前排座椅導軌的RMS。

3.2.4 隨機輸入行駛相關性分析，結合表6隨機輸入測評結果可知，通過在三種特征路面上勻速行駛，駕乘人員能夠獲取相對“穩定”的信息，即測評車輛對于每種路面激勵的振動吸收能力以及與身體接觸部位的振動表現。為了獲取較為穩定的測試結果（剔除不同駕乘人員的身體特征和不同座椅的影響），在客觀測試中選取方向盤和前排座椅導軌布置加速度傳感器，并求得RMS。由于在不同特征路面上，整車的路噪表現也存在差異，且路噪與傳遞路徑和輪胎性能強相關，在此未引入評價。

將隨機路面的主觀評分和客觀測試的七個指標進行相關性分析，具體見表7。首先進行協方差分析，確定多個變量之間的相關性。

從表7可得，隨機輸入的主觀評分與粗糙水泥路和光滑瀝青路座椅的RMS相關性較差，故篩掉。對剩余的變量進行回歸分析，回歸統計結果如表8、表9所示。

從表8回歸統計我們可以得到，主觀評分與客觀測量的四個特征量擬合的精度達到了86%，相關性較好。從表9，我們可以得到擬合方程為：主觀評分=10.93-0.67*方向盤（粗糙水泥路）+0.37*方向盤（粗糙瀝青路）-0.10*方向盤（光滑瀝青路）-4.68*座椅導軌（粗糙瀝青路）。這也為預測隨機路面的主觀評分提供了參考公式。

4 小結

本文通過對6款暢銷中型SUV平順性主觀評價和客觀測試開展相關性分析，得出以下結論：

（1）脈沖輸入行駛工況中的特征參數：沖擊力（方向盤和座椅導軌VDV）和沖擊響度，能夠與主觀評價建立良好的對應關系;

（2）隨機輸入行駛工況中的特征參數：方向盤的RMS值，能夠與主觀評價建立良好的對應關系;

（3）基于乘用車平順性主觀評價和客觀測試取得較好的相關性，在產品開發和驗證階段，能夠快速明確問題及差距，并縮短平順性開發周期。

乘用車平順性是駕乘人員對于各種輸入（包括路面、操作、乘坐時間以及駕乘人員的生理狀態等）綜合體驗的反饋，這些需要進一步研究。當然，由于各主機廠產品定位和目標用戶存在差異，對于整車平順性的開發策略也存在差異。

參考文獻：

[1]貝爾恩德﹒海森英 漢斯﹒于爾根﹒布蘭德爾 汽車行駛動力學性能的主觀評價. 人民交通出版社，2010.

[2]余志生.汽車理論（第5版）.北京：機械工業出版社，2009.

[3]ISO 2631-1997. Mechanical Vibration and Shock-Evaluation of Human Exposure to Whole-body Vibration Part1： General Requirements [S].

[4]GB/T 4970-2009.汽車平順性試驗方法[S].

[5]陳龍. 車輛沖擊平順性客觀評價方法研究與設計優化[J].機電工程技術2018（10）.