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商用车操纵稳定性之稳态回转试验的研究与应用

2022-06-21崔康宋鲁宁蔡振华郭栋孟靓

汽车与驾驶维修(维修版) 2022年5期
关键词:样车三阶侧向

崔康、宋鲁宁、蔡振华、郭栋、孟靓

(1.中国农业机械化科学研究院集团有限公司,北京 100083;2.一汽解放青岛汽车有限公司,青岛 266043)

0 引言

汽车操纵稳定性是指车辆正常行驶状况下,遇到外界干扰时能够保持稳定行驶的能力。操纵稳定性可分为操纵性和稳定性两个部分,操纵性重点是响应驾驶员指令的能力;稳定性则是抗干扰能力或从非稳定状态恢复到稳定状态的能力。

武汉大学信息素养协会发起了第一届全国高校学生信息素养大赛,此后规模不断提升,影响力和参与高校不断提高,到第十一届全国高校信息搜索大赛时,已经形成了由华中分赛区、华北分赛区、华东分赛区、华南分赛区以及自由赛区构成的“五位一体”的大赛推广格局。比赛是以线上比赛的形式,将专业能力培训与思想政治教育巧妙结合。比赛分为3个比赛,总共分为3个阶段,第一阶段为全国高校信息搜索大赛初赛,第二阶段为全国赛复赛,第三阶段为全国赛决赛,一步步扩大影响力,赛出校门,迎接来自四面八方各大高校的挑战。

车辆的操纵稳定性是影响汽车行驶安全的重要因素,是评价车辆性能的重要指标,稳态回转试验方法则是用来测试操纵稳定性的一种重要手段。而悬架则是除转向系、轮胎等部件外,影响汽车操纵稳定性的又一重要因素。

从20世纪七八十年代开始,人们就通过建模、仿真和模拟试验等各个方面,对汽车的悬架及其对汽车的操纵稳定性、安全性和舒适性的影响进行了研究。随着汽车技术的不断发展,人们采用稳态回转实验方法对车辆操纵稳定性的研究也不断增加,试验方法已相对成熟。因此,通过稳态回转试验方法对商用车采用不同悬架的操纵稳定性进行研究具有重要意义。

1 稳态回转试验流程

稳态回转试验是评价汽车操纵稳定性的一个重要试验,试验可分为3 个阶段。

第一阶段是试验找圆过程。试验前需在国家认可试验场地(最好是动态广场),以鲜艳、醒目的颜色画出半径不小于15 m 的圆周。测试人员驾驶试验车辆以最低稳定车速围绕既定圆周行驶,以达到车辆纵向对称面上的传感器(一般安装在质心位置,受结构限制无法安装在质心的可通过设备设置质心偏移)在半圈内都可以对正圆周的状态。找圆结束,记录并固定转向盘转角。

第二阶段,驾驶车辆从速度为零缓慢而稳定起步,逐渐加速至侧向加速度达到6.5 m/s,或受发动机限制所能达到的最大侧向加速度或车辆不受控制,期间确保纵向加速度不超过0.25 m/s。试验过程中记录下车辆的侧向加速度、车身侧倾角等参数。

——后轴侧偏角,单位:°

2 稳态回转找圆方法研究

2.1 主要试验方法

因驾驶员视野受限等问题,进行稳态回转试验一直面临一个难点,就是如何利用现有试验设备快速有效地找到稳态试验圆周。也就是找到使试验车辆纵向对称面上的传感器在半圈内都能对正圆周的转向盘角度,从而以固定转向盘角度进行试验。找圆的试验方法主要分为以下3 类。

近年来,我国铁路建设处于高速发展时期,新站处于建设过程的同时既有客站也在改造过程中。根据交通运输部的统计数据,2016年中国铁路总里程达到12.4万公里,预计2020年达到20万公里。据统计,公共建筑的全年电耗是居住建筑的10~15倍,而交通枢纽类建筑用能强度在公共建筑中位列第二,仅次于商业建筑。铁路客运站作为交通枢纽的重要组成部分,具有建筑面积大、窗墙比高、人员流动性大、照明系统复杂等特点。上述特点都会在一定程度上增加候车室内的空调供暖负荷,由此进一步增加了对电能、天然气、水等能源的消耗。因此,研究客运站中央空调系统的节能技术对铁路系统节能降耗具有重要意义。

混合并购:混合并购是指两个经营活动不相关的企业发生的并购,目的是为了开拓别的市场,分散企业的经营风险,从而达到提升企业竞争力的效果。

方法二为依靠试验设备外加驾驶员辅助找圆。首先驾驶员依靠视觉快速找到圆周大概位置,然后以最低稳定车速围绕圆周行驶。期间依据设备本身自带的GPS 定位功能,实时采集位置信息传输到电脑。试验人员根据采集到的数据提醒驾驶员调整方向盘角度,找到稳态圆周。依据检测设备又分为两种状况:一是依据GPS 非接触速度计(VBox)主定位模块进行找圆;二是依据陀螺仪定位模块找圆。

方法三为依靠辅助试验设备找圆。目前主要是利用光栅传感器加监控视频摄像头进行找圆,但这种方式对试验场地和试验环境条件,如光线条件等要求较高。采用这种方法,首先是在车辆的前防护中间位置安装一个视频摄像头辅助驾驶员,然后将标尺光栅围绕画好的已确定半径的圆粘贴好,将光栅传感器安装在车底质心位置正下方无阻碍的位置。此时车辆以最低稳定车速围绕画好的圆周行驶,直至达到传感器在半圈以上都能对正圆周中心。

在消融疗效的评价方面,常规超声作用甚微。因为消融灶为等回声,且周围没有完整的包膜,所以在常规超声上很难将消融灶与周边肝组织区别开,也就无法准确判断肿瘤消融后边界,难以评估消融的疗效。

2.2 试验数据采集分析

驾驶N2 类商用车,以15.00 m 为目标半径,通过上述3 种试验方法各进行10 组稳态回转找圆试验(左转5 次,右转5 次)。试验结果如图1、图2和图3所示,试验数据记录如表1所示。

企业的稳步发展,人才是关键,培养人才规章制度是基础、充足的资源投入是保障。水利施工企业要根据自身特点,将人才培养“划整为零”进行培养,这种分散性的人才培养需要以统一的制度为基础,才能保证人才培养的实际效果。资源的投入包括现有业务骨干要抽出时间和精力对新人进行“传、帮、带”,同时企业或施工项目部要投入一定的资金,购置一些必需的设备和设施,如电脑、投影仪、建立工地图书室和工地活动室等,给新员工一个温馨、温暖的工作、生活、学习环境。

表1 找圆试验数据记录表

图2 初始半径实测值(其一)

图3 初始半径波动图

通过试验轨迹图和初始半径的实测记录可以发现,使用方法一找圆,实测轨迹大部分游离在图1中的区域C,部分游离在图1中的区域A,距离目标圆周都有一定差距,且波动幅度较大,相对误差较大。使用方法二,不论是基于VBox 找圆还是基于陀螺仪找圆,试验轨迹都是在区域B 附近,个别游离到区域A,距离目标圆较近,数据波动较小。使用方法三找圆比方法二数据波动略大,精确度相对较高。

图1 找圆试验轨迹图

因此,结合试验实际条件可以得到如下结论:采用方法一找圆虽然相对较快,但是误差较大,试验数据不稳定;方法三找圆虽然精确度较高,但对实际场地和环境条件要求很高,操作难度较大;只有方法二找圆的时间相对较短,可操作性强,试验数据波动幅度小,精确度高。因此,在进行稳态回转试验时,选用方法二相对更为实用。

3 商用车悬架对操纵稳定性的影响

3.1 商用车悬架概述

r——第点处测得的横摆角速度的瞬时值,单位:°/s。

典型的悬架结构一般由减振器、弹性元件和导向机构组成。弹性元件是其中的核心部件,其类型有钢板弹簧、空气弹簧等。钢板弹簧因其价格便宜、可靠性强及稳定性好,是目前商用车的优选。目前也有部分商用车使用了空气弹簧,个别特种车型使用了其他悬架种类。有些商用车型为了提高舒适性,又要保证行驶中的稳定性,会选择在前轴安装钢板弹簧悬架,后轴安装空气悬架,混合使用。

3.2 采用稳态回转试验方法验证悬架对操纵稳定性的影响

稳态回转试验是目前用来测试汽车操纵性和稳定性的一种重要技术手段。通过稳态回转试验直接测得的车辆侧倾角、横摆角速度和侧向加速度,以及分析计算得到的不足转向度、侧倾度和转弯半径等参数,可以判断车辆的操纵性和稳定性的好坏。而悬架作为影响汽车操纵稳定性的一个重要部件,采用稳态回转的试验方法对不同悬架对车辆操纵稳定性的影响进行研究,为今后保证道路行驶安全具有重要意义。本文针对目前商用车市场应用最广泛的两种悬架:钢板弹簧悬架和空气悬架,采用稳态回转的试验方法探究悬架对操纵稳定性的影响。

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3.3 试验结果

试验选用2 台除悬架形式不同其余配置完全相同的N2 类商用车,采用前面提到的方法进行稳态回转试验。试验结果图4、图5、图6和图7所示。

图4 侧向加速度对比图

图5 横摆角度对比图

图6 侧倾角对比图

图7 俯仰角对比图

采集数据对比显示,在做稳态回转试验时,2 台样车随车速的增加,侧向加速度、横摆角速度和侧倾角明显增加,俯仰角波动变大。剔除异常数据后(车辆振动等引起的数据),截取同一速度点的侧倾角、侧向加速度和横摆角速度,可发现安装有空气悬架的样车要比安装有钢板弹簧悬架的样车数值要大。同等速度点时,装有钢板弹簧样车的俯仰角波动要比空气悬架样车的小。

通过侧向加速度与转弯半径的三阶拟合图对比图可以看到(图12和图13),随着侧向加速度的增加,空气悬架样车的转弯半径增加明显。转弯半径增加,说明样车存在一定的转向不足或车辆可能存在侧滑现象。

稳态回转试验时,某一速度点可看作标准圆周运动,其转弯半径、速度与时间以及角度的关系可由式(1)表示:

其中β是稀疏惩罚项的权重。在学习过程中,通过BP算法对神经网络的W和b的逐步修正,代价函数逐渐被最小化。在此过程中,必须计算隐藏层的每个神经元对输出层误差的贡献。此外,还应该计算代价函数对W和b的偏导数。文献[16]指出,L-BFGS算法在深度学习中训练维度较低的情况下,效果比较好且收敛速度快,运行稳定,因此本文采用L-BFGS算法求解。

方法一为依靠驾驶员目测醒目的圆周,即以最低稳定车速围绕圆周重复性转圈,以找到稳态试验圆周。

国内学者很少提及人力资本的生产和使用问题。国外一些学者有关教育经济学的研究提及到这一特殊问题,在这些研究中,明确分析了人力资本的生产和使用。

选择我科2016年04月~2017年01月间收治的83例冠心病合并心绞痛患者为研究对象,其中,男性患者有63例,女性患者有20例,年龄在60岁~97岁之间,平均年龄为(75.1±2.3)岁,病程为13年~30年,平均病程为(20.5±0.3)年。

v——第点车速瞬时值,单位:m/s

——角度,单位:°

悬架是车桥与汽车车架或承载式车身之间的连接和传力装置的统称,其主要作用就是传递作用在车架和车桥之间的力和扭矩,缓解因道路不平给车架或车身带来的冲击力,并减少振动带来的不适感,保证车辆行驶的平顺性。

根据采集到的数据,各点的转弯半径可根据式(2)确定:

进而计算出各点的转弯半径比R/R。其中为初始半径,即侧向加速度与转弯半径三阶拟合曲线上侧向加速度为零处的值,单位为m。

根据采集数据和式(2)计算出的各点转弯半径R,按式(3)计算出车辆的前后轴侧偏角差值。

式中——前轴侧偏角,单位:°

第三阶段是对采集的数据进行处理分析。

3.2 IFN-γ与获得性免疫 HBV的清除,主要通过特异CD8+T细胞介导的细胞毒性T淋巴细胞(CTL)和CD4+辅助细胞联合发挥作用,非溶细胞病变抗病毒是CTL工作的主要机制。非溶细胞性机制是通过细胞接触和释放细胞因子,主要为IFN-γ。IFN-γ可以抑制HBV病毒核衣壳的形成,影响病毒HBV RNA的稳定性并且还能降解它,主要通过控制肝细胞内P45、P39、P26这3个HBV DNA 结合蛋白的含量和活性,进而影响 HBV DNA 的转录和翻译。

集(透)水管插接要紧密,土工布包裹要严密,搭接长度要满足设计要求,不得出现漏包或搭接长度过短的现象;铺设要顺直,严格按要求比降施工;集(透)水管周围,用中粗砂填实;逆止式排水器安装要求排水孔中心与集(透)水暗管中心垂直,排水器安装要牢固、排水要通畅。

——汽车轴距,单位:m

根据式(2)和式(3)以及采集到的数据,分别得到侧向加速度与侧倾角的三阶拟合图、侧向加速度与前后轴侧偏角之差的三阶拟合图以及侧向加速度与转弯半径的三阶拟合图。

3.4 右转试验数据分析

通过钢板弹簧样车和空气悬架样车侧向加速度与侧倾角的三阶拟合对比图可以清晰地看到(图8和图9),随着侧向加速度的增加,侧倾角增加。钢板弹簧样车是从0.200°下降到-2.400°,空气悬架样车是从0.400°下降到-2.800°。侧倾角波动大,说明车辆的稳定性差,也就是空气悬架没有钢板弹簧稳定。

图8 钢板弹簧车型右转试验时的侧向加速度-侧倾角三阶拟合曲线

图9 空气悬架车型右转试验时的侧向加速度-侧倾角三阶拟合曲线

通过侧向加速度与前后轴侧偏角之差的三阶拟合对比图可得出(图10和图11),随着侧向加速度的增加,两台车的前后轴侧偏角都在增加,空气悬架车型的前后轴侧偏角之差增加明显大过钢板弹簧。前后轴侧偏角的差值过大,就会造成车辆难以控制,导致发生侧滑甩尾甚至侧翻。

图10 钢板弹簧车型右转试验时的侧向加速度-前后轴侧偏角之差三阶拟合曲线

图11 空气悬架车型右转试验时的侧向加速度-前后轴侧偏角之差三阶拟合曲线

稳态回转性能评价一般以中性转向点的侧向加速度、车身侧倾角等作为依据。因此为了提高数据采集的准确性和降低误差,首先对采集的数据进行平滑处理,筛掉离散数据或异常数据,然后根据采集到的试验数据计算出车辆的转弯半径和车辆的前后轴侧偏角之差,再进行3 阶次拟合。

图12 钢板弹簧车型右转试验时的侧向加速度-转弯半径三阶拟合曲线

图13 空气悬架车型右转试验时的侧向加速度-转弯半径三阶拟合曲线

通过表2中计算的数据可知,空气悬架样车计算出的不足转向度比钢板弹簧大0.128°/(m/s²),车身侧倾度大0.083°/(m/s²)。虽然数据显示样车都存在一定的转向不足,但空气悬架转向不足要大一些。

式中R——第点转弯半径,单位:m

表2 右转试验拟合数据记录表

3.5 左转试验数据分析

通过钢板弹簧样车和空气悬架样车侧向加速度与侧倾角三阶拟合对比图可以清晰地看到(图14和图15),随着侧向加速度的增加,侧倾角增加。钢板弹簧样车是从0.800°增加到4.000°,空气悬架样车是从0.800°增加到4.400°。

图14 钢板弹簧车型左转试验时的侧向加速度-侧倾角三阶拟合曲线

图15 空气悬架车型左转试验时的侧向加速度-侧倾角三阶拟合曲线

通过侧向加速度与前后轴侧偏角之差的三阶拟合对比图可得出(图16和图17),随着侧向加速度的增加,钢板弹簧样车的前后轴侧偏角之差从-0.300°增加到1.000°,空气悬架的前后轴侧偏角之差从-0.300°增加到1.800°。空气悬架样车前后轴侧偏角之差的增加明显大过钢板弹簧样车。

图16 钢板弹簧车型左转试验时的侧向加速度-前后轴侧偏角之差三阶拟合曲线

图17 空气悬架车型左转试验时的侧向加速度-前后轴侧偏角之差三阶拟合曲线

通过侧向加速度与转弯半径三阶拟合对比图可以看到(图18和图19),两者变化不是特别明显。但从计算公式可知,随着侧向加速度的增加,空气悬架样车的转弯半径会比钢板弹簧样车大。

新媒体环境有效缓解了学生的心理压力,这能够有效释放学生的心理压力,但由于新媒体平台本身就是一个虚拟性的平台,当中必然会存在众多的虚假信息。学生长期处在这样没有情感交流的环境下,其一旦回归到现实社会中,必然会引发众多新的心理问题,那么,在进行高校学生心理健康教育时,必须要积极推行线上线下相结合的模式。高校必须要密切关注学生的心理变化,对群体性心理问题和个别性的心理问题进行区分,通过针对性地分析,再利用主题班会、谈话等方式有效解决相关的问题[5]。可以说,当代学生的心理健康问题,绝对不是一朝一夕之间形成的,部分是属于突发事件的应激反应,那么,这就需要建立一个常态化的预警机制,以此进行有效的预防。

图18 钢板弹簧车型左转试验时的侧向加速度-转弯半径三阶拟合曲线

图19 空气悬架车型左转试验时的侧向加速度-转弯半径三阶拟合曲线

通过表3中计算数据可知,稳态左转时空气悬架样车计算出来的不足转向度、车身侧倾度比钢板弹簧样车大。

表3 左转试验拟合数据记录表

通过上述分析可以发现,不论是左转还是右转,随着侧向加速度的增加,侧倾角度不断增加,前后轴侧偏角之差也不断增加,转弯半径不断减小。从计算结果可知,空气悬架的车身倾斜度比钢板弹簧的要大,车身侧倾度、侧倾角和前后轴侧偏角越大,说明车辆的稳定性越不好,很容易发生类似侧滑、侧翻或甩尾的情况,严重影响整车安全。从拟合计算数值看,也是空气悬架样车的不足转向度略大于钢板弹簧的不足转向度。因此从采集数据分析可得,仅从悬架对操纵稳定性的影响上看,钢板弹簧悬架的性能要比空气悬架性能稳定。

4 结束语

本文从测试的角度提出了稳态回转找圆的3 种试验方法,经过大量的试验验证,确认依靠试验设备外加驾驶员辅助找圆,是目前测量准确、精确度高、实操性强的一种方法。并且借助这种试验方法,采集空气悬架样车和钢板弹簧悬样车的车身侧倾角、前后轴侧偏角、侧向加速度及横摆角速度等参数,通过对比分析和计算得出,单从操纵稳定性的角度来看,空气悬架的稳定性要比钢板弹簧悬架的稳定性要低。

商用车多数存在自重大、轴距长、多轴距以及质心高等问题,悬架作为承载车身传力装置,对操纵稳定性起着至关重要的作用。目前空气悬架正越来越多地应用于商用车上,本文采用稳态回转的试验方式,验证了悬架型式对商用车辆操纵稳定性的影响,对于商用车生产厂商合理选择悬架类型具有重要意义。

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