商用車對開路面制動評價指標探討

王朝斌 吳旭 李青林 劉長鎖 李勛

摘? 要：文中作者依據(jù)ISO16234-2006試驗方法開展試驗并對試驗數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)其對變量橫擺角速度的處理結(jié)果比較離散、一致性程度低，作者結(jié)合多年客觀測量和主觀評價經(jīng)驗，對橫擺角速度的變化過程進行分析，增加了橫擺角速度響應(yīng)時間、初始橫擺角加速度、航向角的偏離變化等指標，利用并使處理后的指標與數(shù)據(jù)之間有較高的相關(guān)性程度高。

關(guān)鍵詞：橫擺角速度；橫擺角加速度；航向角

中圖分類號：U467.5? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1005-2550（2023）06-0059-05

The Study of Evaluation Indicator about Commercial Vehicle Straight-ahead Braking on the Split-Surface

WANG Chao-bin， WU Xu， LI Qin-lin， LIU Chang-suo， LI Xun

（ National Automobile Quality Inspection and Test Center （Xiangyang），

Xiangyang 441004， China）

Abstract： In this paper， the author carries out the test according to the ISO16234-2006 test method and analyzes the test data. It is found that the processing results of the variable yaw rate are relatively discrete and the degree of consistency is low. The author combines years of objective measurement and subjective evaluation experience to analyze the change process of yaw rate. The yaw velocity response time， initial yaw acceleration， deviation change of course angle and other indicators are increased， and the correlation between the processed indicators and the data is high.

Key Words： Yaw Velocity; Yaw Acceleration; Course Angle

引? ? 言

ISO16234-2006《Heavy commercial vehicles and buses —Straight-ahead braking on surfaces with split coefficient of friction — Open-loop test method》是商用車對開路面直線制動的操縱穩(wěn)定性試驗方法，該試驗并未轉(zhuǎn)換成國家標準，在中國商用車開發(fā)試驗中使用的也并不是很多。該項試驗是一個開環(huán)試驗，可以客觀量化車輛在對開路面制動時的穩(wěn)定性。

近期開展相關(guān)的試驗，但對其采集的數(shù)據(jù)進行處理時，發(fā)現(xiàn)評價指標存在諸多不合理的地方，對此，筆者對采集的數(shù)據(jù)進行了梳理，并從中提取了更為合理的指標，更好量化重型商用車對開路面制動的穩(wěn)定性。

1? ? 標準簡介

ISO16234-2006試驗?zāi)康拇_定在對開直線路面上進行制動動作時，車輛的橫擺響應(yīng)及對縱向加速度的影響。下面對試驗方法和評價指標進行介紹。

1.1? ?試驗方法

車輛直線行駛，車輛的X-Z對稱面應(yīng)保證位于高附著系數(shù)和低附著系數(shù)路面之間的邊界上。

駕駛員或機械裝置應(yīng)保持方向盤固定不動， 松開油門踏板并盡快全制動。對于氣壓制動系統(tǒng)，全制動相當于制動踏板行程的100%，對于液壓制動系統(tǒng)，全制動相當于制動踏板力的100%，即不小于500N。

測量期間方向盤位置與初始狀態(tài)的平均值不得相差不超過±3°。手動變速箱的車輛，試驗應(yīng)在傳動系統(tǒng)脫離的情況下進行，可以在傳動系接合的情況下進行附加試驗。裝有自動變速器或自動換檔變速箱的車輛，在試驗過程中所選擇的變速桿位置應(yīng)保持不變。

1.2? ?數(shù)據(jù)有效性

在t1到t2的時間間隔內(nèi)方向盤固定不動，轉(zhuǎn)角變化量在±3°以內(nèi)（見圖1）；

第一次試驗應(yīng)以30km/h的初速度進行，后續(xù)初速度應(yīng)該以10km/h的逐步增加，直到達到的所期望的最大速度；

測量周期從開始制動（t0）前至少2s開始，并在評估期后至少2s結(jié)束；

時間t0到時間tv之間的時間不得超過0.2s。一旦制動踏板達到其最大位置，保持制動踏板位置不變（見圖2）：

1.3? ?評價指標

評估期從開始促動制動踏板后0.5s的時間開始，評估期的持續(xù)時間不超過2秒。考慮到車輛的實際橫擺情況，可以在適當?shù)那闆r下使用其他值（見圖3）：

評價指標如下：

對至之間的參數(shù)數(shù)據(jù)進行線性擬合如下：

相關(guān)系數(shù)

相關(guān)系數(shù)

相關(guān)系數(shù)

評價指標如下：

1）評估期的平均橫擺角加速度：

2）評估期的平均縱向加速度：

3）評估期的平均橫擺鉸接角速度：

4）t0+1s時的橫擺角速度：

2? ? 主要問題點

在評價指標中，主要依據(jù)的是對至之間擬合指標進行，其中對是從試驗開始的0加0.5s開始，到，根據(jù)標準推薦，的時間是開始后2s，或車輛偏出行駛區(qū)域的時間。若如圖3的曲線所示，是沒問題，但在橫擺角速度實際測試中，其曲線如圖4所示：

圖中，0、、d按ISO標準定義，其中藍色虛線為按標準進行的擬合線，表示平均橫擺角加速度，該擬合線的斜率與圖3示意完全相反，這可能與技術(shù)的發(fā)展相關(guān)，畢竟該標準制訂于2006年，其穩(wěn)定控制系統(tǒng)還不夠太快。總而言之，再用1.3章節(jié)中的指標，去評價平均橫擺角加速度是不合適的。需要指出的是，1.3章節(jié)對于平均縱向加速速度的評價還是合適的，因為速度的變化總體是線性的，沒有像橫擺角速度有這么大的變化。

表1是某試驗車提取一組數(shù)據(jù)，從表中可以看出，平均橫擺角加速度的相關(guān)性很差，評價是不合適的，但平均縱向加速度的相關(guān)性很高，評價是合適的。

3? ? 評價指標探討

根據(jù)該試驗的目的，一是量化車輛的橫擺響應(yīng)，二是量化對縱向加速度的影響。根據(jù)第2章的討論，對平均縱向加速度影響的量化沒有問題，下面重點討論對于橫擺角速度怎么進行量化。

3.1? ?橫擺角速度響應(yīng)過程及思考

車輛在對開路面制動時，位于高附一側(cè)的制動力大于位于低附一側(cè)的制動力，從面產(chǎn)生橫擺力矩，車輛開始橫擺，當橫擺角速度或橫擺角加速度達到一定程度時，橫擺控制系統(tǒng)（如ESP等）發(fā)生作用，橫擺角速度減小，通過反復調(diào)節(jié)，使車輛處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。

這個過程中，需要思考的變量如下：

·橫擺角速度開始響應(yīng)的時間？即從什么時間開始產(chǎn)生橫擺；

·初始橫擺角加速度有多大？此數(shù)據(jù)反映了車輛從穩(wěn)定的直線行駛狀態(tài)至非穩(wěn)定狀態(tài)的變化過程，初始橫擺角加速度越大，則人會越緊張；

·從初始到最大橫擺角速度之間的平均橫擺角速度有多大？這個是平均值，量化了整個橫擺角加速度的大小；

·從初始制動到1s時的橫擺角速度有多大？這個是人的一個通常反應(yīng)，從制動到1s時的狀態(tài)；

·從制動開始，至觀察器結(jié)束，最大橫擺角速度是多少？這個反映了制動過程中，車輛極限運動情況；

·從制動開始，至觀察器結(jié)束，平均橫擺角速度是多少？這個反映了制動過程中，平均橫擺角速度的水平；

·從制動開始，至觀察器結(jié)束，車輛偏離直線行駛方向的角度是多少？這個反應(yīng)了車輛在制動時，車輛相對原直線行駛方向的變化。

3.2? ?評價指標的提取

針對圖4的數(shù)據(jù)，做了以下數(shù)據(jù)處理，見圖6。

0的起始點沒有改變；

不再是0后加0.5s時刻，而是橫擺角速度初始平均線與橫擺角速度初始擬合線的交點，因此e又是橫擺角速度響應(yīng)的起始點；

橫擺角速度初始擬合線的斜率即使初始橫擺角加速度值；

d不用觀察期的時間點（即+2s），而用在觀察期橫擺角速度最大值時刻，-d之間的斜率就表示了橫擺角速度從開始至最大值的平均橫擺角加速度；

從制動0開始，至觀察期結(jié)束（即+2s），橫擺角速度的最大值和平均值即代表了橫擺角速度度在觀察期內(nèi)的統(tǒng)計值；

對橫擺角速度進行積分（見圖7），就可以計算出車輛相對直線位置的偏離程度，可以對就求-（e+2s）之間的斜率，代表平均橫擺角速度（與觀察期內(nèi)平均橫擺角速度不同，但強相關(guān)），0+1s時的偏離角度，0-（e+2s）時的偏離角度，及它們之間的相對變化量等。

處理完的數(shù)據(jù)見表2：

從表2可以看出，評價方法優(yōu)化后的數(shù)據(jù)，其擬合相關(guān)性都非常高，數(shù)據(jù)更加客觀、可信。

參照ISO16234的處理要求，對上面數(shù)據(jù)進行平均后，部分繪圖如下：

4? ? 結(jié)論與建議

4.1? ?結(jié)論

本文對ISO16234-2006的評價指標進行了分析，對其以橫擺角速度信號為基礎(chǔ)的評價參數(shù)進行了優(yōu)化，優(yōu)化后的評價方法：

（1）重新設(shè)置d時刻，使數(shù)據(jù)的擬合相關(guān)度更高，評價指標更加可靠，通過觀察期內(nèi)的統(tǒng)計分析，更客觀反映橫擺角速度的變化水平

（2）評價指標中增加了橫擺角速度的響應(yīng)時間、初始橫擺角加速度，更能反映汽車的橫擺運動特性。

評價指標中，增加了航向角變量的評價，評價汽車與初始行駛方向的偏離程度，從車輛運動的狀態(tài)上客觀評價車輛。

4.2? ?建議

本文所有試驗數(shù)據(jù)都是ISO 16234-2006試驗方法基礎(chǔ)上獲取的，數(shù)據(jù)處理，都是經(jīng)過作者程序?qū)崿F(xiàn)的，處理客觀，無人為因素的影響，有利于對汽車對開路面試驗不同車輛之間的比較更加客觀。建議在今后該標準修訂或各汽車企業(yè)在制訂各自企業(yè)標準時能采用該指標，并通過編程語言實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化處理。

參考文獻：

[1]ISO16234-2006， Heavy commercial vehicles and buses —Straight-ahead braking on surfaces with split coefficient of friction — Open-loop test method.

[2]ISO 15037-2：2002， Road vehicles — Vehicle dynamics test methods — Part 2： General conditions for heavy vehicles and buses.

專家推薦語

郭? 虎

東風商用車技術(shù)中心

智能網(wǎng)聯(lián)部技術(shù)總師? 研究員級高級工程師

本文對ISO16234-2006商用車對開路面直線制動的操縱穩(wěn)定性試驗方法的評價指標進行了研究，發(fā)現(xiàn)其對變量橫擺角速度的處理結(jié)果比較離散、一致性程度低，本文結(jié)合實際車輛的測試數(shù)據(jù)對其評價參數(shù)進行了優(yōu)化，使評價指標與車輛實際性能相關(guān)性程度更高，對商用車操穩(wěn)評價有一定的借鑒意義。