動態法測量汽車轉向輪側滑量的不確定度評定

韓道平 范永紅 李秋誠 張勝杰 劉驍輝

摘要：GB 38900-2020《機動車安全技術檢驗項目和方法》中規定前軸采用非獨立懸架的汽車（包括采用雙轉向軸的汽車）需進行轉向輪橫向側滑量檢驗。分析影響檢驗過程的不確定度來源，對各不確定度分量進行計算和合成。根據結果評定，提高了汽車轉向輪側滑量檢驗結果的可靠性，也為同類檢驗的結果不確定度分析提供參考。

關鍵詞：GB 38900-2020；轉向輪橫向側滑量；非獨立懸架；不確定度評定

Evaluation of the Uncertainty in Dynamic Measurement of? Sideslip Amount of Steering Wheels

HAN Daoping 1， FAN Yonghong 1， LI Qiucheng 2， ZHANG Shengjie 2， LIU Xiaohui 2

（ 1 Qingdao Huanghai University， Qingdao 266400， Shandong， China ）

（ 2 Technology Center Of Qingdao Customs， Qingdao 266109， Shandong， China ）

Abstract： According to GB 38900-2020 "Motor Vehicle Safety Technical Inspection Items and Methods"， vehicles with dependent suspension on the front axle （including vehicles with dual steering axles） need to be tested for lateral side slip of steering wheels. The sources of uncertainty affecting the inspection process are analyzed and the components of uncertainty are calculated and synthesized. According to the result evaluation， the reliability of the test result of the side slip amount of the steering wheel is improved， and it also provides reference for the uncertainty analysis of the results of similar tests.

Key Words：? GB 38900-2020; Lateral sideslip amount of steering wheel; Dependent suspension; Uncertainty evaluation

0引言

車輛發生側滑多是由于車輛出廠時車輪定位參數設置不當或車輛長時間使用后部件磨損老化所致。側滑現象的出現，會使車輛失去定向行駛能力，輪胎異常磨損并破壞車輪的附著力，高速行駛狀態下極有可能引發交通事故[1-3]。目前，汽車轉向輪橫向側滑量檢驗已成為汽車安全性能檢驗的重點檢測項目之一。文中通過對汽車轉向輪橫向測滑量檢驗結果進行不確定度評定，提高檢驗數據的客觀性和有效性。

1 滑板式側滑臺檢驗裝置及檢驗原理

車輛轉向輪在行駛過程中受其外傾角和前束角的影響對地面產生一定的側向力，當車輪從側滑檢驗臺上通過時，承載車輪的側滑臺會因車輪的側向力而產生滑動位移。與此同時，與滑板相連接的傳感器將滑板的位移信號經A/D轉換器將電信號轉換成數字信號，并由工位電腦顯示檢驗結果[4-5]。滑板式側滑臺結構如圖1所示。

2 實驗過程

2.1實驗設備

此次實驗選用滑板有效長度為1m的側滑檢驗臺（計量有效期至：2023年4月11日），設備技術參數見表1。

2.2重復性檢驗

實驗選取一臺美規平行進口LH牌越野車（車輛里程數為10.3km），由同一名檢測人員駕駛被測車輛，按照GB 38900-2020《機動車安全技術檢驗項目和方法》[6]的檢測方法進行10次重復檢驗。

3 測量不確定度來源

1）測量方法和人員因素[7-8]：檢測標準對車輛通過速度和角度有嚴格要求，但是在檢測過程中，操作人員不可能完全滿足該要求，速度和角度與要求的差異對測量結果的影響；

2）測量儀器因素：測量系統本身的測量不確定度對測量結果的影響[9]；

3）隨機影響因素：輪胎氣壓不符合規定[10]、輪胎磨損過大、輪轂軸承間隙過大、轉向節主銷和襯套磨損過大等。

4? 測量不確定度評定

4.1 由A類評定得到測量重復性引入的

標準不確定度A（）

按照GB 38900-2020《機動車安全技術檢驗項目和方法》中要求的檢測方法進行。在進行不確定度評定時，重復檢測10次。所得實驗數據見表2。

10次測量的算術平均值：

由貝塞爾公式得到的單個測得值的實驗標準偏差為[11]：。

由于實際檢測時只測1次，所以，通過A類評定[12]得到的由測量重復性引入的標準不確定度為：

4.2? 由B類評定得到其他標準不確定度分量

4.2.1側滑檢驗臺允許誤差引起的標準不確定度分量1B（）

此次實驗所使用的側滑檢驗臺，檢定證書中列明的側滑量示值最大允許誤差為±0.1 m/km，以矩形分布估計，包含因子=，由此得標準不確定度1B（）為：。

4.2.2測量方法引入的標準不確定度分量2B（）

由于實驗人員無法嚴格按照GB 38900-2020中有關車輛通過速度和角度的要求，根據經驗，測量方法引入的不確定度2B（）為：

4.2.3 隨機因素引入的標準不確定度3B（）

由于車輛行駛狀態受使用年限、駕駛里程、輪胎氣壓和輪胎磨損等因素影響。其中車輛使用年限和駕駛里程對檢驗數據的影響最大，結合實驗室多年實驗數據和檢測經驗確定，車輛使用年限與駕駛里程引入的分布區間半寬為：×0.05（參數s是車輛行駛里程，單位km），胎壓等其他因素引入的分布區間半寬為0.05，上述因素引入的影響量呈矩形分布[13]，其包含因子=，故其標準不確定度3B（）為：

4.3? 合成標準不確定度

根據上述數據，計算并代入表3。

根據表3，考慮到各分量相互獨立[14-15]，得到合成標準不確定度為：

5 擴展不確定度和結果報告

5.1 取包含因子=2，其擴展不確定度

5.2 測量不確定度報告

被測LH牌越野車轉向輪橫向側滑量測量結果報告如下：

2.5 m/km，=0.3 m/km，=2。

6 結論

被測車輛轉向輪橫向側滑量符合國家標準GB 7258—2017《機動車運行安全技術條件》的要求[16]，該滑板式側滑臺測量準確度高。通過此次測量結果的不確定度評定，對引起測量結果的各個因素進行有效控制，有利于提高檢驗結果的可靠性，為同類檢驗檢測機構提供一種參考模式。

參考文獻

[1]張瑩瑩.麥弗遜式獨立懸架汽車側滑研究[D].青島理工

大學，2008.

[2]C.H. Chin，S.Abdullah，S.S.K.Singh et al.Durability

assessment of suspension coil spring considering

the multifractality of road excitations[J].

Measurement，2020，158.

[3]李詩佳，竇同樂，徐進.高速公路苜蓿葉型立交環形匝

道側滑事故仿真研究[J].交通信息與安全，2020（3）：

121-128.

[4]鄭小慶.雙轉向軸汽車軸間側滑關系產生機理與檢測規

律研究[D].吉林大學，2019.

[5]張慧云，蘇建.雙前軸轉向汽車輪間與軸間側滑量一體

化檢測臺設計[J].機械設計與制造，2008（01）.

[6]全國道路交通管理標準化技術委員會.機動車安全技術

檢驗項目和方法：GB 38900-2020[S].北京：中國標準

出版社，2020.

[7]沙定國.誤差分析與測量不確定度評定[M].北京：

中國計量出版社，2003.

[8]肖建華.合格評定認可與國家質量基礎[J].上海質量，

2018（2）：27-29.

[9]宋明順，方興華，黃佳，張俊亮.校準和檢測中微小樣本

測量不確定度評定方法研究[J].儀器儀表學報，2014（02）.

[10]徐永能，劉述芳，施樹明，蘇建.獨立懸架車輛轉向

輪側滑及其影響因素的試驗研究[J].汽車技術，2006（12）：

34-38.

[11]鄒明松.測量不確定度評定與表示中常見概率分布包

含因子k值的來源和分析[J].計量與測試技術，2014（06）.

[12]Wang Jun，Deng Huaxia，Wu Yimin et al.A self-adaptive

method for the assessment of dynamic measurement

uncertainty[J].Measurement，2022，196.

[13]張健，王慶九，武建偉，等．基于貝葉斯方法的動平

衡機動態測量不確定度分析[J].儀器儀表學報，2010，

31（4）： 892-897.

[14]Wang Qihan， Feng Yuan， Wu Di et al.Polyphase

uncertainty analysis through virtual modelling

technique[J].Mechanical Systems and Signal

Processing，2022，162.

[15]程銀寶.現代不確定度理論及應用研究[D].合肥工業

大學，2017.

[16]中華人民共和國公安部：機動車運行安全技術條件：GB

7258-2017 [S].北京：中國標準出版社，2017.