淺談麋鹿測(cè)試結(jié)果及提升方向

懷自力

淺談麋鹿測(cè)試結(jié)果及提升方向

懷自力

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230022）

文章以乘用車開發(fā)過程中的麋鹿試驗(yàn)為研究對(duì)象，首先選取了市場(chǎng)同級(jí)別的幾臺(tái)車輛開展驗(yàn)證測(cè)試。解讀了測(cè)試注意事項(xiàng)和麋鹿測(cè)試的結(jié)果。通過對(duì)車輛性能的感知和分析，梳理了對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響較大的幾大因素，然后從車輛動(dòng)力學(xué)的理論角度概述了影響的原因，最后給出了提升建議。文章從設(shè)計(jì)開發(fā)前期的角度入手系統(tǒng)解讀了麋鹿測(cè)試，為改善該性能提供了開發(fā)思路。

麋鹿測(cè)試；試驗(yàn)方法；影響因素；提升措施

引言

隨著汽車速度和智能化水平的不斷提升，如何在高速行駛的過程中能快速地躲避突然出現(xiàn)的障礙物越來越受到國內(nèi)同行的重視，特別在國外部分鄉(xiāng)村高速不限速且麋鹿較多，此類高速突然出現(xiàn)的避障失誤的交通失誤也頻繁發(fā)生，因此在汽車設(shè)計(jì)前期如何針對(duì)性地提升麋鹿避障通過速度顯得格外重要，根據(jù)筆者在網(wǎng)上查找的數(shù)據(jù)表明：（1）通過速度一般在60 km/h～90 km/h，大部分通過速度都在70 km/h以上；（2）本文只研究了乘用車的通過速度，轎車的質(zhì)心和姿態(tài)均低于SUV，因此通過速度普遍優(yōu)于SUV[1]。麋鹿測(cè)試結(jié)果雖然只是操縱穩(wěn)定性能的一個(gè)方面，但通過速度較高的測(cè)試結(jié)果至少能表明該車輛的主動(dòng)安全性較為優(yōu)秀。

1 麋鹿試驗(yàn)介紹

1.1 試驗(yàn)方法

“麋鹿測(cè)試”是國內(nèi)外衡量車輛安全性的重要標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)測(cè)試的名稱來源于一種分布于北歐的斯堪的納維亞半島和北美大部分地區(qū)的麋鹿，它們經(jīng)常會(huì)在車輛前出其不意地跳出來，與高速行駛的車輛相撞，造成嚴(yán)重的交通事故。“麋鹿測(cè)試”中要檢驗(yàn)的就是車輛在高速行駛狀態(tài)下做出S轉(zhuǎn)向躲避障礙的能力。目前行業(yè)常用麋鹿測(cè)試采用的是ISO3888— 2，路線見下圖1所示，方法是車輛設(shè)計(jì)載荷狀態(tài)下保持恒定速度進(jìn)入測(cè)試樁區(qū)，當(dāng)車頭到達(dá)第一個(gè)樁時(shí)迅速放開油門踏板，在不踩剎車和油門的情況下進(jìn)行高速閃避。從低速到高速反復(fù)進(jìn)行，記錄達(dá)到失控狀況下入道時(shí)的vbox顯示速度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，同時(shí)再進(jìn)行兩次驗(yàn)證，確定失控車速數(shù)值的可靠性。

圖1 麋鹿測(cè)試擺樁及路線示意

1.2 行業(yè)現(xiàn)狀

隨著客戶對(duì)車輛安全性預(yù)期的不斷提升，特別是最近幾年各大傳統(tǒng)造車企業(yè)對(duì)麋鹿測(cè)試的結(jié)果格外重視，宣傳重點(diǎn)也紛紛向此傾斜，為了了解行業(yè)目前的狀況和水平，從網(wǎng)上查找相關(guān)車型數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)如下表1（數(shù)據(jù)來源于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考）。

表1 麋鹿測(cè)試通過速度匯總 單位：km/h

車型及配置通過速度車型及配置通過速度 CS75plus67.3Q5 (40TF)76 H669.7瑞虎7 (1.5T)76.6 博越pro69.6RAV4 (2.0L)75 UNI?T (1.5T)72.1本田CRV (1.5T)70 探岳(2.0T)75東南DX770 捷達(dá)VS5 (1.4T)65.5星瑞(2.0T)73 捷達(dá)VS775傳祺GS4 (1.5T)72 探岳X (380四)70.1傳祺GS4PLUS (2.0T)77 星越L79領(lǐng)克06 (1.5T)70 瑞虎8 (1.6T)71繽越(1.5T)72 榮威RX578福特探險(xiǎn)者(285四)63 Q3 (35TF)68

1.3 試驗(yàn)開展

按照試驗(yàn)要求，在操穩(wěn)廣場(chǎng)開展封閉試驗(yàn)，邀請(qǐng)專業(yè)技術(shù)人員開展麋鹿測(cè)試，針對(duì)開發(fā)車型及目前市場(chǎng)同級(jí)別車型分別調(diào)整樁距開展試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)間為夏季午后一點(diǎn)左右，場(chǎng)地為標(biāo)準(zhǔn)操穩(wěn)廣場(chǎng)，試驗(yàn)車輛帶駕駛員乘坐三人，狀態(tài)滿足試驗(yàn)要求均配置安全裝備，分別安裝陀螺儀記錄車速，副駕負(fù)責(zé)記錄車輛入樁時(shí)刻顯示的速度為麋鹿測(cè)試（通過速度，單位為km/h）結(jié)果，試驗(yàn)過程中不踩制動(dòng)和加速踏板。

四位駕駛員分別對(duì)每臺(tái)車開展試驗(yàn)，結(jié)果偏差在0.5 km/h范圍內(nèi)則試驗(yàn)結(jié)束，排除駕駛?cè)藛T的影響。本次試驗(yàn)結(jié)果僅代表個(gè)人觀點(diǎn)故隱藏車輛信息，結(jié)果如見表2。

表2 麋鹿測(cè)試通過速度 單位：km/h

車輛序號(hào)結(jié)果（ESC開）結(jié)果（ESC關(guān)）離開測(cè)試區(qū)域樁速度網(wǎng)上結(jié)果 165623873.3 264643967.3 365613772.1 467643375 563633869.7 6626239 7646239

試驗(yàn)表明：（1）車輛麋鹿測(cè)試過程中姿態(tài)和車身狀態(tài)均較穩(wěn)定，未出現(xiàn)失控和輪胎側(cè)翻離地的不安全現(xiàn)象；（2）測(cè)試成績(jī)較好的車輛1、3、4和7ESC均已經(jīng)開始工作，特別是車輛4介入得比較早和明顯，這對(duì)結(jié)果具有較大改善。車輛2、5和6ESC還未介入，反復(fù)嘗試轉(zhuǎn)向的速度和角度均未介入，后來將ESC關(guān)閉狀態(tài)下測(cè)試車輛2、5和6結(jié)果未變化，也證明了結(jié)論的準(zhǔn)確性。（3）離開樁時(shí)刻的通過速度某種程度上表明了相同距離斷車輛速度的衰退情況，結(jié)果也表明了ESC介入對(duì)車輛4通過速度的改善作用。（4）測(cè)試的車型整車尺寸基本相同，通過速度差距不大，但受試驗(yàn)環(huán)境的差異，故數(shù)據(jù)和網(wǎng)上存在一定的差距，筆者認(rèn)為差距的主要原因是試驗(yàn)方法不統(tǒng)一、擺樁距離不規(guī)范、車速表和實(shí)際速度每個(gè)廠家控制標(biāo)準(zhǔn)不同、ESC介入時(shí)機(jī)和能力的影響、場(chǎng)地和試驗(yàn)人員水平等，但是筆者僅從設(shè)計(jì)開發(fā)入手，從車輛動(dòng)力學(xué)理論出發(fā)進(jìn)行淺析說明。

2 影響因素分析

2.1 影響因素

（1）制動(dòng)ESC介入時(shí)機(jī)。麋鹿測(cè)試是對(duì)車輛主動(dòng)安全性的考察，若車輛入道后ESC介入較快，當(dāng)車輛在麋鹿測(cè)試過程中出現(xiàn)不穩(wěn)定的趨勢(shì)時(shí)，ESC會(huì)根據(jù)四個(gè)車輪的輪速信號(hào)快速降低車輛速度，保證車輛具有足夠的時(shí)間安全過渡到后面車道，表2中自主開展實(shí)驗(yàn)結(jié)果較好的ESC均介入得比較早。

（2）試驗(yàn)場(chǎng)路面附著系數(shù)。車輛的抓地能力對(duì)麋鹿測(cè)試結(jié)果影響很大，若地面附著系數(shù)較小，即使發(fā)動(dòng)機(jī)提供的驅(qū)動(dòng)力很大，但是受試驗(yàn)場(chǎng)路面影響無法充分發(fā)揮汽車的驅(qū)動(dòng)力則容易出現(xiàn)車輛打滑甩尾。

（3）輪胎抓地能力。在路面附著系數(shù)足夠大時(shí)，可以提高輪胎的側(cè)向抓地能力，提高變道通過能力[2]。

（4）懸架支撐性[3]。車輛快速變道時(shí)，支撐性強(qiáng)的懸架可以保證整車姿態(tài)不發(fā)生較大變化，載荷轉(zhuǎn)移也較小，輪胎的側(cè)偏剛度不會(huì)因?yàn)檩d荷轉(zhuǎn)移發(fā)生較大變化，可保證車輛側(cè)向力的充分發(fā)揮。

（5）轉(zhuǎn)向響應(yīng)快速精準(zhǔn)。由于測(cè)試時(shí)間較短，因此快速、精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)向響應(yīng)會(huì)提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（6）駕駛員操作水平。麋鹿實(shí)驗(yàn)結(jié)果和駕駛員實(shí)操水平關(guān)系很大。駕駛員操作熟練、掌握技巧、經(jīng)常練習(xí)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也有一定的影響。

2.2 原因分析

針對(duì)以上影響因素，總結(jié)原因如下：

（1）輪胎附著特性。

如下圖3所示，以195/65 R15輪胎為例，附著率是滑移率的函數(shù)，在達(dá)到最大附著性能前，附著率基本和速度沒有關(guān)系，當(dāng)存在一定的滑移時(shí)，附著率才達(dá)到最大值，因此只有當(dāng)車輪發(fā)生12%左右的滑移時(shí)，才能將由地面?zhèn)鬟f給車輪的縱向和橫向運(yùn)動(dòng)效率發(fā)揮到最大[4]。但當(dāng)滑移路率超0.3以后附著性能會(huì)發(fā)生較大的下降，此時(shí)車輛容易失控側(cè)滑出去。

圖3 附著率和滑移率的關(guān)系曲線

（2）輪胎附著特性。

車輛的橫向抓地力由方向介入開始慢慢變大，是有一個(gè)過程的。因此為了迅速獲得趨近極限的最大抓地力，就需要借助由前后軸轉(zhuǎn)向過程中發(fā)生的載荷轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，時(shí)刻使得轉(zhuǎn)向輪保持最佳抓地力。不過由于輪胎所能提供的附著條件如下圖4摩擦圓所示，輪胎提供的縱向和側(cè)向力合力只能在圓內(nèi)，因此需要根據(jù)車輛的滑移和載荷轉(zhuǎn)移情況，合理匹配好提供給車輪向前所必需的縱向力的同時(shí)，提高側(cè)向力。

（3）載荷轉(zhuǎn)移輪胎側(cè)偏剛度。

由輪胎的側(cè)偏特性可知，未發(fā)生載荷轉(zhuǎn)移時(shí)候的側(cè)偏剛度為K1，當(dāng)發(fā)生左右輪載荷轉(zhuǎn)移后，側(cè)偏剛度分別為K2和K3，其平均值小于K1，且載荷轉(zhuǎn)移越大，該軸的等效平均側(cè)偏剛度就越小，此時(shí)相同的側(cè)偏角度提供的側(cè)向力就會(huì)小，則側(cè)向的抓地能力明顯會(huì)降低[5]，因此盡量降低載荷轉(zhuǎn)移引起的側(cè)偏變化。

圖4 輪胎摩擦圓示意圖

3 提升方向

綜合以上分析，后期可在以下方面進(jìn)行提升：

（1）ESC調(diào)校過程中需要重新均衡介入時(shí)機(jī)，可調(diào)整介入策略開展試驗(yàn)驗(yàn)證。

（2）場(chǎng)地的附著系數(shù)影響較大，可選擇在地面附著系數(shù)較大的試驗(yàn)場(chǎng)開展實(shí)驗(yàn)。

（3）輪胎設(shè)計(jì)過程中需要提升抓地能力，提高側(cè)向抓地變道性能。

（4）懸架設(shè)計(jì)過程中，盡量設(shè)計(jì)偏支撐性強(qiáng)懸架方案，可降低載荷轉(zhuǎn)移引起的側(cè)偏剛度降低。

（5）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以在設(shè)計(jì)初期加大線角傳動(dòng)比，可以在相同的方向盤轉(zhuǎn)角和速度的前提下，加大車輪的轉(zhuǎn)向側(cè)偏角提升轉(zhuǎn)向響應(yīng)。

（6）二次轉(zhuǎn)向降低載荷轉(zhuǎn)移趨勢(shì)，當(dāng)感覺到車輪發(fā)生較大的側(cè)傾和載荷轉(zhuǎn)移時(shí)，可通過快速反打方向盤降低載荷轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)，然后快速重新輸入轉(zhuǎn)向需求。

4 結(jié)束語

針對(duì)乘用車麋鹿測(cè)試通過速度的問題，通過試驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證，最終分析了主要影響因素是ESC介入速度、輪胎抓地能力、懸架支撐性能、轉(zhuǎn)向響應(yīng)速度等，并對(duì)上述影響因素從理論分析的角度給出一定的闡述，最后給出了一些針對(duì)性的設(shè)計(jì)提升思路，可以為后續(xù)車型的開發(fā)提供借鑒意義：（1）合理利用輪胎的摩擦圓特性和附著特性；（2）盡可能降低車輛的載荷轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。

[1] 郭孔輝.汽車操縱動(dòng)力學(xué)[M].第1版.長(zhǎng)春: 吉林科學(xué)技術(shù)出版社,1991.

[2] 王霄鋒.汽車懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].第1版.北京: 清華大學(xué)出版社, 2015.

[3] 王光飛,王浩.基于平臺(tái)化開發(fā)的懸架動(dòng)力學(xué)分析[J].汽車實(shí)用技術(shù),2018(15):47-49.

[4] 闞萍,石琴,祝安定.基于ADAMS的雙橫臂式前懸架K&C特性的仿真分析[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,35(06): 732-735.

[5] 丁海濤.輪胎附著極限下汽車穩(wěn)定性控制的仿真研究[D].長(zhǎng)春:吉林大學(xué),2003.

Interpretation and Improvement of Moose Test

HUAI Zili

( Technology Center, Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230022 )

Taking the moose test in the development process of passenger cars as the research object, firstly, several vehicles of the same level in the market were selected to carry out the verification test. Interpreted the test precautions and the results of the moose test. Through the perception and analysis of vehicle performance, several major factors that have a greater impact on the test results are sorted out, and then the reasons for the impact are summarized from the perspective of vehicle dynamics, and finally, suggestions for improvement are given. This article interprets the moose test system from the perspective of the early stages of design and development, and provides development ideas for improving the perfor- mance.

Elk test; Test method; Influencing factors; Improvement measures

U467

A

1671-7988(2021)24-90-04

U467

A

1671-7988(2021)24-90-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.024.020

懷自力，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心。