营运货车抗侧翻稳定性测试评价及对比研究

于潮，张琳博，陈跃平

(1.中国汽车技术研究中心有限公司，天津 300300；2.中汽研汽车检验中心(天津)有限公司，天津 300399；3.73141部队)

0 引言

随着我国公路交通运输产业的不断发展，货车在国民经济体系中发挥着越来越重要的作用。截至2018年末，我国拥有载货汽车1 355.82万辆，运输量达到了12 872.97万吨[1]。载货汽车主要以盈利为目的，属于营运车辆，具有载货量大、运行时间长、运行工况多变、运行环境复杂等特点，且容易造成道路交通事故。近些年来车辆侧翻形态的交通事故时有发生，究其原因，除驾驶员操作不当的因素外，还与车辆固有的抗侧翻稳定性能有着重要的关系。

我国目前对营运货车的准入管理采取营运车辆安全达标车型检测的制度，营运货车的抗侧翻稳定性要符合JT/T 1178.1—2018《营运货车安全技术条件 第1部分：载货汽车》[2]和JT/T 884—2014 《营运车辆抗侧翻稳定性试验方法 稳态圆周试验》[3]的相关要求。JT/T 1178.1要求车辆进行抗侧翻稳定性试验时，车辆质心处的加速度至少达到0.4g而不发生侧翻或侧滑。JT/T 884—2014给出了两种抗侧翻稳定性试验方法：定半径变车速试验和定车速变转角试验。而同一车辆采用这两种不同的试验方法时，车辆的稳态响应可能存在一定的差异。为测试评价同一车辆在不同试验方法下的稳态响应，选取一台8×4重型载货汽车作为试验对象，使用道路性能测试仪、转向盘测力计、陀螺仪、数采等设备搭建了实车测试平台，分别进行了两种不同试验方法的测试研究。然后根据试验结果分析两者间的差异和特点，其结果可为后续开展营运货车抗侧翻稳定性测试提供技术参考。

1 方法及试验分析

1.1 抗侧翻稳定性试验方法

JT/T 884—2014要求车辆在稳态圆周行驶工况下进行抗侧翻稳定性测试。其中要求定半径变车速试验应至少选择包含并大于100 m的3种不同转弯半径的试验路线，对于每个转弯半径的试验路线，以较低车速开始并逐渐提高车速直至车辆达到最大的侧向加速度。定车速变转角试验应至少选择包含并大于50 km/h的3种不同试验车速，对于每次试验，以较小转向盘转角进行试验并逐渐增大转角直至车辆达到最大的侧向加速度。试验过程中相关指标的误差要求见表1。

表1 抗侧翻稳定性试验指标的误差要求

1.2 试验样车准备

测试对象为某8×4重型载货汽车，载荷状态为满载，轮胎及车辆其他参数均符合试验要求，具体参数见表2。

为保证试验过程中车辆和人员的安全，在车架上安装了防翻支架(如图1所示)。使用转向盘测力计、陀螺仪、数采设备等搭建了抗侧防稳定性测试平台(如图2—图4所示)。同时依据JT/T 884—2014的相关规定，选择100、110、120 m作为定半径变车速的试验半径；选择50、55、60 km/h作为定车速变转角的试验车速，试验在符合道路要求的圆形动态广场上进行。

表2 试验样车参数

图1 试验车辆 图2 转向盘测力计

图3 陀螺仪 图4 数采设备

2 试验结果分析

2.1 最大侧向加速度的对比

定半径变车速试验和定车速变转角试验的最大加速度测试结果分别如图5和图6所示。其中在定半径变车速试验中，样车最大侧向加速度随转向半径的增大呈逐渐降低的趋势，最大为3.77 m/s2，最小为2.92 m/s2；在3种转向半径试验中，右转的最大侧向加速度均大于左转。出现这种现象是因为车辆在进行稳态圆周回转试验时，由于离心力的作用使得轴荷发生转移；同时由于转向和悬架杆系、底盘结构设计不对称等原因，导致在车辆右转时能承受更大的侧向力，同时轮胎具有更大的摩擦极限而不发生滑移，因而使车辆能够达到比左转更大的侧向加速度。

在定车速变转角试验中，样车最大侧向加速度随车速的增高呈逐渐降低的趋势，最大为4.35 m/s2，最小为3.92 m/s2，样车右转时的最大侧向加速度均大于左转。需要指出的是：在定车速变转角试验中，车辆能达到比定半径变车速试验更大的侧向加速度。对比两种试验所能达到的最大侧向加速度，可知50 km/h定车速试验比100 m定半径试验的车辆抗侧翻性能提高15.7%。

图5 定半径变车速试验的最大侧向加速度

图6 定车速变转角试验的最大侧向加速度

2.2 定半径变车速试验车速的变化特征

图7为转弯半径100 m的定半径变车速试验的加速度和车速随时间变化关系图，在此试验中，转向盘转角保持不变。从图中可以看出，车速和侧向加速度随时间呈现出先增后减的变化趋势；当车速达到70.2 km/h最高时，侧向加速度也同步达到了峰值，之后便随着车速的降低而降低。出现这种情况的原因是由于随车速的提高，车辆所受到的侧向力越来越大，当侧向力超过轮胎的附着极限时，车轮便出现滑转；并且当车辆电子系统监测到轮速与车速相差过大，便开始对发动机进行功率限制，减小了发动机的输出扭矩，使得车速开始降低，随之侧向加速度也逐渐降低。图8为定半径变车速试验中不同半径的最大车速统计，可见当转弯半径增加时，最大车速也随之增加，但如前所述，车辆最大侧向加速度随之降低。

图7 100 m定半径变车速试验

图8 不同转弯半径所能达到的最高车速

2.3 定车速变转角试验转向盘转角和力矩与侧向加速度的变化特征

在定车速变转角试验中，需要增大转向盘转角以增大车辆的侧向加速度，图9为车速50 km/h时转向盘转角和力矩与侧向加速度的变化关系。从中可见：当转向盘转角增大时，侧向加速度同步增大，转向盘转角的变化幅值为120°；转向盘力矩变化较为平稳，平均转向力矩为5.5 N·m；当转向盘转角达到峰值，车辆处于稳态圆周回转工况时，其侧向加速度也同步达到最大值。

图9 转向盘转角和力矩与侧向加速度变化关系

2.4 结果对比分析

按照JT/T 1178.1—2018中要求载货汽车按照JT/T 884—2014规定的方法进行满载状态下的抗侧翻稳定性试验，要求车辆质心处的向心加速度达到0.4g时不应发生侧翻或侧滑。但是JT/T 884—2014规定车辆的抗侧翻稳定性可以用定半径或定车速两种或其中一种测试方法来进行评价。通过具体研究试验，测试车辆定半径和定车速所测得的车辆最大侧向加速度分别为0.38g和0.44g，考虑到定车速变转角试验结果，该车型符合JT/T 1178.1—2018中抗侧翻稳定性的限值，因此满足法规要求。

3 结论

在稳态圆周试验中，对于定半径变车速和定车速变转角两种试验方法，测试车辆的最大侧向加速度分别在转弯半径为100 m和车速为50 km/h时达到最大值，并且随着转弯半径和车速的增大而减小。另外，车辆左转或右转的最大侧向加速度会略有差异。

在定车速变转角和定半径变车速两种试验方法中，无论左转或右转，前者所测试出的车辆最大侧向加速度均比后者要大一些，说明定车速变转角试验方法能够获得车辆更大的极限抗侧翻性能，因而能够更加准确地评价车辆的抗侧翻稳定性，因而也能更准确地反映车辆实际的抗侧翻性能。