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摘要：汽车日益成为人们出行的主要交通工具。随着人们物质生活的丰富，高速交通线路的修建，有必要提高汽车安全性能，确保汽车的安全行驶，有效的保证人、汽车以及相关物品的安全。汽车的操作稳定性是关乎汽车安全性的主要性能。因此，提高汽车操纵稳定性并建立有效的主客观评价方法是确保汽车主动安全性的重要措施。
关键词：汽车；操纵稳定性；评价；试验
前言
操纵稳定性不仅影响到汽车驾驶的操纵方便程度，而且也是决定高速汽车安全行驶的一个主要性能，被称之为“高速汽车的生命线”。随着高速公路的飞速发展，对汽车高速行驶的操纵稳定性提出了更高的要求。在研究汽车操纵稳定性时，常把汽车本身看做一个控制系统，按照对控制系统的稳定性、稳态品质和瞬态响应特性的一般要求，来分析和研究汽车的动态特性。超调量、反应时间是系统动态性能中最主要的指标，但这两者是相互矛盾的。如何兼顾反应时间和超调量，将其控制在合理的范围之内，是提高汽车操纵稳定性的有效方法。
1汽车操纵稳定性概况
汽车操纵稳定性是指驾驶员在正常状态下，汽车能够按照驾驶员给定的转向系及转向车轮给定的方向行驶；当外界出现道路不平、侧风以及汽车上的人或物出现偏载时，汽车能自身抵抗干扰保持稳定安全行驶的性能。操纵性和稳定性是汽车操纵稳定性的两个重要部分，它们彼此相关并相互影响[2-3]。操纵性主要指汽车能按照驾驶员的执行正确的行驶；稳定性主要指汽车能够抵抗外界干扰。机动性主要是驾驶员对汽车转向输入的反应，包括转向返回性能、换道性能、转向性能等；温定性表明车辆能够应对外部干扰并保持稳定驾驶，包括来自路面的阻力、阻绝空气干扰的能力。汽车的设计应让稳定性和操纵性合理协调，最终通过测试方法确定和评估汽车的操纵稳定性。影响汽车操纵稳定性的因素有很多，主要是集中在行驶系、转向系及传动系等方面。
2汽车最速操纵稳定性客观评价指标的仿真
在ADAMS/CAR下建立整车模型，不考虑悬架因素的影响，并对建立的模型进行双移线试验。经过13次迭代后，该车最快的转向稳定性仿真车，完成双移线测试所需的最短时间为9.3秒。原型的初始车速是在执行最大速度操纵双换档线测试时作为纵向位移的函数的横向位移的模拟结果。可以看出，该车最快速双移线测试的运动规律是：首先直行一段距离，然后在第一个车道变换后和第二个车道变换之前，在30米左右开始左转以改变车道汽车接近道路边界之间的直线，并且最大横向位移似乎在第二车道变换后逐渐行进，并且当行驶至322.5m时返回到原始车道。对车辆3-DOF最优控制模型进行了数值模拟，得到了车辆纵向位移的横向位移，方向盘角度等变量的变化曲线。分析了每条曲线的趋势，当速度不同，即完成双移线试验所需要的时间不同时，比较了每个变量随纵向位移的变化。考虑到对最快机动产生更大影响的汽车结构因素，最大速度与汽车动力学直接相关的转向系统刚度、轴距、车轮刚度、动力传动比等八个汽车结构因素，将各评价指标包含在matlab数据中，并将其纳入运行稳定性综合评价指标的表达式中进行，可以看出，随着时间的增加，转向稳定性的综合评价指标逐渐增大，即汽车的转向稳定性随时间恶化。汽车最速操纵性包括三个主要因素：动力性能，机动性和稳定性。汽车操纵稳定性评价不仅包括客观评价，还包括驾驶员的主观评价，根据汽车操纵稳定性主观评价经验总结及汽车最速操纵稳定性主观评价原理得出汽车最速操纵稳定性主观评价评价指标。
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3汽车操纵稳定性的研究方法
汽车操纵稳定性的研究可以从三个方面研究。通过试验来测量汽车操纵稳定性的相关运动量数据，按照闭环系统来研究汽车并建立汽车研究的评价体系；或者通过让测试评估者根据他们在测试期间的感受来评估汽车的性能；又或者是通过仿真软件来实行对汽车和人的行驶模拟，通过数据对汽车操纵稳定性作客观分析。开环系统和闭环系统是研究汽车操纵稳定性的主要研究方法。开环系统法主要是运用在汽车研究的初期，它通过驾驶员的操纵输入，让汽车在模拟的状况下行驶，观察得出汽车在这段行驶里程的运动量反应情况。但这个过程没有设计到驾驶员的反馈状况。随着研究的深入，开环系统法测量的评价结果和驾驶员的主观感受不太符合。因此，汽车操纵稳定性的研究不能忽视驾驶员的主观感受。而闭环系统法加入了对驾驶员的反馈考核。大致是驾驶员根据汽车的行驶状况来调整汽车反向盘的转动，达到调整汽车形式状态的目的。闭环系统法的实践是不断在传统的理论基础上改变创新的。随着智能系统的发展，对驾驶员的模型应用上也采取了先进的智能控制系统。
4汽车操纵稳定性的评价
在对汽车操纵稳定的测试中，绩效评估包括主观评估和客观评估。客观评价是通过测量诸如横摆率、侧倾角和转向力的特性性能的物理量来评估转向稳定性的方法。主观评价是对情感的评价，方法是让测试评估者根据他们在测试期间的感受来评估操纵稳定性。由于车辆的稳定性受多种因素的影响，其客观评价指标不能充分评估车辆操纵的稳定性。因此，主观评价仍然在车辆稳定性评价中起着重要作用。
4.1主观评价
主观评价主要是加入驾驶员对汽车行驶状况的反馈，通过驾驶员在操纵汽车时对汽车操纵方法难易程度的感知来评价车辆的操纵稳定性。由于驾驶员的心理状况和生理反应存在着个体的差异，对同一汽车的反馈效果也会不同，带来的汽车性能评价也会存在差异。因此在操作中要严格按照实验的要求要进行测试，控制好闭环系统存在的问题。同时选择熟练的驾驶员来提高汽车操纵动作的熟练程度，尽量减小评价差异。主观评价将驾驶员的因素考虑在内，既能在测试时发现特殊的现象，也使得测验结果与实际更相符合。但主观评价者的评价结果差异也比较大；在设计初期还会耗费时间和资本来设计样本车。
4.2客观评价
客观评价是通过测量诸如横摆率、侧倾角和转向力的特性性能的物理量来评估转向稳定性的方法。客观评价涉及很多专业运动量的计算，因此对于实验的结果和方法都比较客观，减少了人为的干扰因素。而随着虚拟仿真技术的深入发展，研究者能用仿真技术来构建汽车模型，为汽车操纵稳定性能的分析以及汽车行驶状况的跟踪提供极大的便利。通过仿真技术和汽车稳态横摆率等的计算，能作为分析汽车性能和汽车结构参数关系的重要参考。但是客观评价体系到目前还未形成统一的判定标准，难以真正的说明各项特性的主观品质。
结束语
汽车操纵稳定性是影响汽车主动安全性的重要因素，不仅关乎汽车在操纵时的可操作性能，还能决定汽车在高速行驶的安全。因此研究汽车操纵稳定性有着重要的意义。同时研究者还要加强汽车操纵稳定性评价体系的构建，为促进汽车的主动安全性能提供基础保障。
参考文献：
[1]梁长飞，李玉光，王淑芬，等．基于Matlab汽车操纵稳定性仿真方法的研究[J]．大连大学学报，2014(3)：14一18．
[2]白艳，贾鑫，宗长富，等．汽车操纵稳定性客观评价方法综述[J]．科学技术与工程，2012，12(6)：1339—1347．
论文作者:刘国华,周阳亮,梁里昌,陆健强
论文发表刊物:《防护工程》2019年20期
论文发表时间:2020/3/7
标签：汽车论文; 稳定性论文; 评价论文; 驾驶员论文; 主观论文; 性能论文; 客观论文; 《防护工程》2019年20期论文;