車輛轉(zhuǎn)彎和變道能力試驗的開發(fā)運用

張惠林

摘 要：本文簡單介紹了車輛彎道和變道能力試驗的方法，并通過公司開發(fā)某車型時進(jìn)行的彎道能力試驗案例，說明此試驗結(jié)果可以為設(shè)計人員提供了寶貴的底盤優(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 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

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

2 車輛彎道能力測試

車輛彎道能力測試和變道能力測試均通過評估車輛通過的最高車速來衡量車輛的操控性能，車輛彎道能力測試中的推薦的起始速度為72km/h，車輛變道能力測試中的推薦的起始速度為70km/h。

2.1 車輛彎道能力測試方法;

車輛彎道能力試驗主要是模擬車輛在公路上進(jìn)行彎道行駛的過程，半徑35m的標(biāo)準(zhǔn)彎道也經(jīng)常出現(xiàn)在高速公路上，這是一個具有現(xiàn)實意義的模擬測試。

進(jìn)行車輛彎道能力試驗必須嚴(yán)格按照固定的通道區(qū)域（見圖1所示）行駛，試驗車速從72km/h開始，每次完成后隔1km/h～2km/h進(jìn)行增加，直到試驗車輛達(dá)到最高的通過車速;

試驗過程中車輛盡量采用較高檔位，并保證發(fā)動機(jī)平穩(wěn)運行，當(dāng)車輛前端通過指定點（見圖1所示的2號位置）時，駕駛員必須松開油門踏板，并沿著試驗通道進(jìn)行轉(zhuǎn)向，期間不允許踩制動踏板;

試驗過程中，外部的觀察者需要站在彎道的內(nèi)側(cè)位置，通過觀察判定車輛在轉(zhuǎn)彎過程中哪個車輪先發(fā)生離地現(xiàn)象以及發(fā)生離地或車輛偏離時所在通道的位置;

在試驗期間，如果車輛出現(xiàn)輪胎離地的現(xiàn)象或車輛偏離試驗區(qū)域的情況，駕駛員需要在此相同車速下重復(fù)試驗三次，如果現(xiàn)象沒有再現(xiàn)，車速應(yīng)該繼續(xù)增加，如果三次試驗均出現(xiàn)輪胎離地的現(xiàn)象或車輛偏離試驗區(qū)域的情況，試驗終止;如果車速一直增加均沒有出現(xiàn)輪胎離地的現(xiàn)象或車輛偏離試驗區(qū)域的情況，那么試驗進(jìn)行至車輛設(shè)計的最高車速停止

試驗過程中，出現(xiàn)輪胎離地的現(xiàn)象或車輛偏離試驗區(qū)域的位置需要進(jìn)行標(biāo)記，并測量此位置與松油門點之間的行駛軌跡的距離;

試驗過程中，直線加速段通道的寬度D1 的確認(rèn)方法見表1所示：

2.2 車輛變道能力測試

在車輛變道能力測試試驗中的車輛變道區(qū)域的長度Se=20m。在測試期間必須嚴(yán)格按照固定的通道區(qū)域（見圖2所示）行駛，車速從70km/h開始勻速行駛，每次完成后隔1km/h～2km/h進(jìn)行增加，直到試驗車輛達(dá)到最高的通過車速;

試驗過程中車輛盡量采用較高檔位，并保證發(fā)動機(jī)平穩(wěn)運行;駕駛員的手應(yīng)該放在方向盤的3點鐘和9點鐘位置，變道過程中不允許出現(xiàn)雙手交叉的現(xiàn)象;

當(dāng)車輛前端通過指定點（見圖2所示的2號位置）進(jìn)入變道區(qū)域時，駕駛員必須松開油門踏板，并沿著試驗通道進(jìn)行變道，期間不允許踩制動踏板;

有兩項需要注意：

1）松油門的點和開始轉(zhuǎn)向點之間的距離必須超過10m;

2）變道時轉(zhuǎn)向盤的角速度必須 > 400°/s。

而且，在試驗過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，通過觀察判定車輛在轉(zhuǎn)彎過程中哪個車輪先發(fā)生離地現(xiàn)象以及發(fā)生離地或車輛偏離時所在通道的位置;

在試驗期間，如果車輛出現(xiàn)輪胎離地的現(xiàn)象或車輛偏離試驗區(qū)域的情況，駕駛員需要在此相同車速下重復(fù)試驗三次， 如果現(xiàn)象沒有再現(xiàn)，車速應(yīng)該繼續(xù)增加，如果三次試驗均出現(xiàn)輪胎離地的現(xiàn)象或車輛偏離試驗區(qū)域的情況，試驗終止;

如果車速一直增加均沒有出現(xiàn)輪胎離地的現(xiàn)象或車輛偏離試驗區(qū)域的情況，那么試驗進(jìn)行至車輛設(shè)計的最高車速停止。試驗過程中，需要對出現(xiàn)輪胎離地的現(xiàn)象或車輛偏離試驗區(qū)域的位置進(jìn)行標(biāo)記，并測量此位置與松油門點之間的行駛軌跡的距離。

2.3 車輛彎道能力試驗的案例分析

在實際的車型研發(fā)過程中，我們就采用了車輛彎道能力試驗對新車型進(jìn)行操穩(wěn)性能的評價。

在試驗過程中發(fā)現(xiàn)：處以此研發(fā)階段的測試樣車只能以65km/h的車速通過規(guī)定的環(huán)道，一旦高于此車速車輛將會出現(xiàn)后輪離地的現(xiàn)象，且車輪離地位置為圖3所示：

從試驗的結(jié)果來看，此車型的懸架系統(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)奶岣撸蕴岣哕囕v的穩(wěn)定性，改進(jìn)的方法有以下幾種：

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

2）加大車輛后輪的下跳行程，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）通過提高彈簧剛度和增大減振器阻尼，控制車輛在轉(zhuǎn)彎過程中的側(cè)傾，提高車輛的穩(wěn)定性;

因為重新加工新的穩(wěn)定桿需要一個較長的周期，而提高彈簧剛度和增大減振器阻尼會影響到車輛的其他操控特性和舒適性，需要重新對車輛進(jìn)行底盤調(diào)校，改動量太大，不適合運用，在經(jīng)過綜合考慮后，決定先嘗試將輪胎的下跳行程增加10mm，驗證其效果，而且經(jīng)過數(shù)模校對，此方案能保證輪胎系統(tǒng)的動態(tài)空間需求。

對車輛的后輪下跳行程加大后，再次進(jìn)行車輛彎道能力試驗，測試后發(fā)現(xiàn)樣車彎道行駛最高車速由原來的65km/h通過規(guī)定的環(huán)道提高到70km/h，一旦高于70km/h車速，車輛同樣出現(xiàn)后輪離地的現(xiàn)象，且車輪離地位置為下圖所示：

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

為了進(jìn)行對比研究，專門將競爭車型也進(jìn)行車輛彎道能力試驗，測試發(fā)現(xiàn)競爭車型的穩(wěn)定性相當(dāng)好，在68km/h車速下才出現(xiàn)偏離跑道的情況，但是車輛依然沒有出現(xiàn)輪胎離地的現(xiàn)象。

從試驗結(jié)果可以看出，工程師在設(shè)計此款車型的時候?qū)囕v的安全駕駛性能是相當(dāng)重視的，因此將車輛的不足轉(zhuǎn)向趨勢調(diào)校得很明顯，雖然犧牲了車輛部分操控樂趣，但極大地保障了駕駛員的操控安全。

而我們的車型雖然可以以更高的車速通過環(huán)道，但是與競爭車型最大的區(qū)別在于我們的車型都是出現(xiàn)輪胎離地的失穩(wěn)現(xiàn)象，這充分說明公司的此款車型在底盤穩(wěn)定性方面還有待提高，由此可見，車輛彎道試驗的結(jié)果為設(shè)計工程師提供了性能優(yōu)化目標(biāo)，在底盤操控設(shè)計上是具有較好作用的。

3 結(jié)論

開發(fā)此項車輛彎道和變道能力試驗，以客觀的數(shù)值對操縱穩(wěn)定性的進(jìn)行評估和衡量，為設(shè)計人員提供了優(yōu)化的目標(biāo)定位，可以通過優(yōu)化各項底盤參數(shù)，嘗試提高車輛的彎道和變道能力，這是一個具有重要意義的試驗方法，值得在后續(xù)車型的設(shè)計中予以推廣。

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