張小龍

摘要：汽車(chē)試驗(yàn)學(xué)課程將試驗(yàn)理論與汽車(chē)性能緊密結(jié)合，實(shí)際中學(xué)生因?qū)嵺`學(xué)時(shí)不足對(duì)汽車(chē)性能的表現(xiàn)形式、測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理等概念模糊。論文提出提煉科研素材，將試驗(yàn)影音文件添加到多媒體課件中，深入講授課程中的難點(diǎn)和抽象內(nèi)容。論文以汽車(chē)制動(dòng)性能為例，采用了作者進(jìn)行汽車(chē)道路試驗(yàn)科研中的試驗(yàn)視頻文件、汽車(chē)動(dòng)力學(xué)仿真軟件Carsim仿真動(dòng)畫(huà)，以及自制的計(jì)算機(jī)軟件分析錄屏文件等進(jìn)行課堂教學(xué)。多次實(shí)踐教學(xué)表明：影音文件的利用有效提高了教學(xué)效果、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并對(duì)進(jìn)一步拓展相關(guān)試驗(yàn)手段和技術(shù)具有很好的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)試驗(yàn)學(xué)；影音文件；教學(xué)改革；汽車(chē)制動(dòng)性

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2012）33-8039-03

“汽車(chē)試驗(yàn)學(xué)”是車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)核心課程，是繼汽車(chē)?yán)碚摵推?chē)設(shè)計(jì)之后，深入認(rèn)識(shí)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)性能并進(jìn)一步奠定汽車(chē)動(dòng)力學(xué)及電子控制基礎(chǔ)的理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程?！捌?chē)試驗(yàn)學(xué)”課程涉及到傳感理論、測(cè)試?yán)碚撆c測(cè)試系統(tǒng)構(gòu)建、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與軟件開(kāi)發(fā)等，特別是要與汽車(chē)道路試驗(yàn)具體工況結(jié)合考慮系統(tǒng)可靠性、多測(cè)試設(shè)備數(shù)據(jù)同步，以及一些CAN總線通訊技術(shù)等，內(nèi)容多、涉及面廣，通常車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生在這方面的基礎(chǔ)較薄弱，學(xué)生也普遍反映該課程難學(xué)。

主要原因有：一是先前課程如單片機(jī)原理、測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)等課程實(shí)踐學(xué)時(shí)少，建立不起理論和實(shí)踐之間的聯(lián)系；二是對(duì)汽車(chē)測(cè)試技術(shù)了解不足，隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展以及人們對(duì)汽車(chē)性能要求的提高，許多新的測(cè)試技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備已經(jīng)涌入汽車(chē)行業(yè)，而相關(guān)認(rèn)識(shí)需要較長(zhǎng)的時(shí)間積累，相關(guān)文獻(xiàn)和教材少有提及；三是支持汽車(chē)試驗(yàn)學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)條件不足。

為了進(jìn)一步提高“汽車(chē)試驗(yàn)學(xué)”課程教學(xué)效率，作者在“汽車(chē)試驗(yàn)學(xué)”課程教學(xué)中引入作者多年從事汽車(chē)性能試驗(yàn)的視頻文件、汽車(chē)動(dòng)力學(xué)仿真軟件Carsim仿真動(dòng)畫(huà)，以及自制的計(jì)算機(jī)軟件分析錄屏文件等，在實(shí)踐教學(xué)中起到了很好的效果。下面以汽車(chē)制動(dòng)性能測(cè)試為例進(jìn)行闡述。

1教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

汽車(chē)制動(dòng)性能測(cè)試研究?jī)?nèi)容很廣泛，廣義上的彎道制動(dòng)屬于汽車(chē)操縱穩(wěn)定性能范疇，應(yīng)將授課范圍縮小到汽車(chē)直線制動(dòng)性能測(cè)試方法和數(shù)據(jù)處理內(nèi)容上來(lái)。首先在回顧汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，給出制動(dòng)力產(chǎn)生的原理以及存在的主要影響因素。然后結(jié)合實(shí)際生活經(jīng)驗(yàn)描述汽車(chē)制動(dòng)性包含的短距離停車(chē)和維持車(chē)速下坡兩個(gè)方面，引入評(píng)價(jià)汽車(chē)制動(dòng)性能的3個(gè)主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，并將重點(diǎn)進(jìn)一步縮小到汽車(chē)制動(dòng)效能測(cè)試上。接著根據(jù)汽車(chē)制動(dòng)效能測(cè)試要求構(gòu)建道路試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，分析目前國(guó)內(nèi)外主要采用的測(cè)試設(shè)備和測(cè)試方法。最后根據(jù)典型試驗(yàn)設(shè)備，對(duì)其試驗(yàn)數(shù)據(jù)展開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析。

2教學(xué)素材選擇與使用方法

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，我們?cè)谡n程多媒體課件中設(shè)計(jì)了如下素材，并將在應(yīng)用中不斷修改完善。

1）實(shí)際道路試驗(yàn)視頻文件截取與格式轉(zhuǎn)換。

汽車(chē)制動(dòng)效能包括制動(dòng)距離和制動(dòng)減速度兩個(gè)方面。一般情況下，對(duì)汽車(chē)制動(dòng)效能的測(cè)試需要一定的前提條件，如緊急制動(dòng)操作、車(chē)載情況（滿(mǎn)載/空載）、路面附著情況、制動(dòng)初始速度等。通常，路面附著情況對(duì)制動(dòng)效能影響很大。我們學(xué)校的學(xué)生主要來(lái)源于安徽省，在冰雪路面上的汽車(chē)制動(dòng)運(yùn)動(dòng)行為少有印象。在教學(xué)中，我們不但選擇了高附著路面（水泥或?yàn)r青路面）汽車(chē)制動(dòng)性能視頻，如圖1a所示，還重點(diǎn)給出了冰路面和壓實(shí)雪路面汽車(chē)的制動(dòng)性能測(cè)試視頻，如圖1b和圖1c所示。這些視頻文件主要來(lái)源于作者在研究汽車(chē)制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）科研試驗(yàn)，在PPT上使用時(shí)，還用轉(zhuǎn)換軟件將其轉(zhuǎn)成了gif格式。

2）典型測(cè)試儀器設(shè)備及車(chē)上安裝。

近年來(lái)GPS技術(shù)在汽車(chē)道路試驗(yàn)領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用，在這之前主要采用光學(xué)傳感器來(lái)完成速度的測(cè)量，但顯然在冰雪路面上這種通過(guò)道路表面反射信號(hào)測(cè)量速度的方法效果是不好的。實(shí)際中我們采用了英國(guó)Racelogic公司開(kāi)發(fā)的VBOXIII設(shè)備[1]，其是一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于汽車(chē)道路試驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集器，集成了GPS測(cè)試功能，并具有多路模擬輸入/輸出、數(shù)字輸入/輸出、CAN數(shù)據(jù)采集與傳輸功能，在教學(xué)中也重點(diǎn)講解其測(cè)試原理和功能，以及基于其如何構(gòu)建測(cè)試系統(tǒng)等，具體如圖2所示。

3）引入先進(jìn)汽車(chē)動(dòng)力學(xué)仿真軟件Carsim

CarSim是美國(guó)MSC公司設(shè)計(jì)、專(zhuān)門(mén)針對(duì)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)的仿真軟件，可以實(shí)現(xiàn)硬件在環(huán)仿真，與Matlab/Simulink混合仿真等[2]。通過(guò)仿真車(chē)輛對(duì)駕駛員，路面及空氣動(dòng)力學(xué)輸入的響應(yīng)，預(yù)測(cè)汽車(chē)整車(chē)的操縱穩(wěn)定性、制動(dòng)性、平順性、動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性等，已被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代汽車(chē)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。圖3是基于Carsim7進(jìn)行120km/h速度下雙移線（DoubleLineChange，DLC）試驗(yàn)仿真界面和過(guò)程動(dòng)畫(huà)截圖。

4）引入先進(jìn)汽車(chē)測(cè)試數(shù)據(jù)分析軟件VBOXTools

VBOX系列產(chǎn)品配套的數(shù)據(jù)處理軟件VboxTools具有儀器設(shè)置、在線監(jiān)控、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析功能等，且操作簡(jiǎn)便，非常適合作為數(shù)據(jù)分析教學(xué)平臺(tái)使用。圖4是作者基于VBOXIII進(jìn)行100km/h制動(dòng)初速下的制動(dòng)性能測(cè)試試驗(yàn)分析界面，圖中當(dāng)前顯示包括速度、軌跡和速度值等，均可以根據(jù)用戶(hù)需求更改。

5）自制數(shù)據(jù)分析視頻文件

選擇基于VBOXIII采集到的汽車(chē)在不同制動(dòng)初始速度下高附錄面緊急制動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用VBOXTools軟件進(jìn)行打開(kāi)、截取、保存，并基于matlab軟件打開(kāi)保存的數(shù)據(jù)、編寫(xiě)軟件、軟件解讀和運(yùn)行結(jié)果分析，所有在計(jì)算機(jī)上操作過(guò)程進(jìn)行錄屏，便于在上課時(shí)進(jìn)行解讀。圖5是視頻文件中截取的2張圖片，其中圖5a是matlab文本程序，圖5b是其運(yùn)行結(jié)果，計(jì)算得到的制動(dòng)初速度在120km/h時(shí)的充分發(fā)出平均減速度為7.6175m/s2。

3結(jié)論

汽車(chē)試驗(yàn)學(xué)課程是理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的專(zhuān)業(yè)課，教學(xué)時(shí)存在車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)踐認(rèn)知薄弱、實(shí)踐教學(xué)條件不足等問(wèn)題，作者提出充分利用科研積累視頻文件豐富教學(xué)內(nèi)容的方法，具體采用了汽車(chē)道路試驗(yàn)科研中的試驗(yàn)視頻文件、汽車(chē)動(dòng)力學(xué)仿真軟件Carsim仿真動(dòng)畫(huà)，以及自制的計(jì)算機(jī)軟件分析錄屏文件等。多次實(shí)踐教學(xué)表明了此方法有效提高了教學(xué)效果、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，由于將抽象內(nèi)容直觀簡(jiǎn)單化，對(duì)進(jìn)一步拓展相關(guān)試驗(yàn)手段和技術(shù)起到很好的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]RacelogicLtd.VBOXIII100HzwithRTKRLVBR2G2[M].2007.

[2]MechanicalSimulaitonCorporation.VehicleSimSGUI（SimulationGraphicalUserInterface）ReferenceManual[M].2007.Obtainedfromhttp：//www.carsim.com.

[3]RacelogicLtd.VBOXToolsSoftwareManual（ver.1.4）[M].2008.