王鵬

摘 要 本文通過對(duì)交通多發(fā)事故中車輛信息進(jìn)行采集和調(diào)研，總結(jié)出有關(guān)車輛的三個(gè)主要事故原因：車輛設(shè)計(jì)不合理，改裝汽車功能較差以及改裝過程中導(dǎo)致的車輛操作穩(wěn)定性減弱。如何探索和研究改裝車輛穩(wěn)定性，如何進(jìn)一步提升駕駛改裝車輛出行的交通安全系數(shù)，如何盡最大力量減少可能出現(xiàn)的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，這就是本文探討的核心內(nèi)容。

關(guān)鍵詞 汽車改裝 穩(wěn)定性 交通安全

隨著經(jīng)濟(jì)與城市建設(shè)的發(fā)展，汽車越來越多地參與到人類日常生活中，成為都市人群主要的出行方式。日趨復(fù)雜的交通環(huán)境與交通網(wǎng)，汽車行駛速度的不自覺提升，這些都是造成人們經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡的重要誘導(dǎo)因素。隨著社會(huì)現(xiàn)代化的發(fā)展，各種機(jī)械越來越趨向自行式，致使車輛改裝設(shè)計(jì)方興未艾。改裝車一般是在成熟的汽車底盤上配置必需的工作裝置或工具等，必要時(shí)還要從汽車中取出動(dòng)力來，相當(dāng)于汽車的二次開發(fā)。[1]

一、改裝車輛穩(wěn)定性控制的現(xiàn)狀

在對(duì)國內(nèi)外車輛改裝進(jìn)展情況進(jìn)行調(diào)研時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)，研究者對(duì)于車輛穩(wěn)定性的控制力正在穩(wěn)步提升。就國外情況而言，他們對(duì)于車輛穩(wěn)定性的控制是以ABS為著力點(diǎn)開發(fā)的。[2]研究者在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出了通過對(duì)車輪制動(dòng)力再分配來對(duì)橫擺運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響，從而保障車輛穩(wěn)定性的理論。這一理論成了控制車輛穩(wěn)定性概念誕生的標(biāo)志。但由于在早期的研究與實(shí)施過程中不得不考慮到實(shí)踐所需要的系統(tǒng)成本，所以穩(wěn)定性控制一般通過內(nèi)外轉(zhuǎn)速差估算改裝汽車的橫擺角速度來完成。

二、車輛穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的決定因素

改裝車輛的總體布置要充分考慮到各個(gè)零部件在改裝過程中的變量，特別是其重心位置的計(jì)算，才能夠利用慣性矩平衡的方法來計(jì)算出整個(gè)車輛的實(shí)際重量與重心位置，再繼續(xù)利用矩平衡方程式對(duì)軸荷的具體分配進(jìn)行設(shè)計(jì)，只有對(duì)整機(jī)反復(fù)進(jìn)行平衡布置和確認(rèn)才能夠找出最為合適的配置方式——以前后軸荷不要超過輪胎及底盤允許的負(fù)荷為最佳位置。車輛系統(tǒng)的穩(wěn)定性與履帶式作業(yè)設(shè)備有直接關(guān)系，對(duì)設(shè)備本身所固有的自振頻率和振型也有至關(guān)重要的決定性作用。

三、對(duì)車輛穩(wěn)定性控制的力學(xué)分析

（一）改裝汽車失穩(wěn)的原因

在控制汽車行駛的過程中，影響車輛操縱穩(wěn)定性的主要因素有三個(gè)，分別是前輪定位參數(shù)、后懸架結(jié)構(gòu)參數(shù)以及橫向穩(wěn)定桿。

車輛側(cè)偏角：當(dāng)汽車的側(cè)滑角較大時(shí)，司機(jī)盡管依然在控制方向盤，但是卻很難產(chǎn)生橫擺力矩。這也就是駕駛員在產(chǎn)生較大的側(cè)滑角時(shí)難以控制車輛的因素。[3]我們通過實(shí)踐歸納和總結(jié)出三條結(jié)論，分別是：

第一，在改裝汽車的過程中，車輛側(cè)滑角狀況在對(duì)車輛的穩(wěn)定性的影響上有較為重要的作用。側(cè)滑角度數(shù)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，也決定著車輛的穩(wěn)定性。

第二，實(shí)踐中，假如改裝車輛與路面附著系數(shù)有所降低，那么改裝車輛側(cè)滑角就會(huì)無可避免對(duì)車輛穩(wěn)定性產(chǎn)生更加敏銳和細(xì)微的影響。

第三，假如改裝汽車側(cè)滑角較小，影響因素就轉(zhuǎn)變?yōu)闄M擺角速度對(duì)于方向盤轉(zhuǎn)角的增益，這也同時(shí)象征著轉(zhuǎn)彎能力。

（二）前輪定位參數(shù)的影響

根據(jù)所學(xué)知識(shí)我們可知，前輪定位參數(shù)包括前輪外傾角、主銷內(nèi)傾角、主銷后傾角和前輪前束（前束角）。其中，前輪外傾角也就是主銷軸線與地面垂線在汽車橫向平面內(nèi)的夾角，它可以起到穩(wěn)定力量的作用。而主銷內(nèi)傾角，對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響則主要表現(xiàn)在低速時(shí)起回正作用。主銷后傾角主要通過“后傾拖距”對(duì)車輛穩(wěn)定性產(chǎn)生作用，這樣汽車在轉(zhuǎn)向不足的情況下，也可以增加一定的轉(zhuǎn)向能力，這必然有利于改善汽車的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向特性。

（三）提高車輛行駛穩(wěn)定性的主要途徑

通過分析我們可以看到，當(dāng)改裝汽車自身失穩(wěn)時(shí)，僅靠司機(jī)對(duì)車輛的操控很難使改裝汽車能夠迅速恢復(fù)穩(wěn)定，這種情況無疑是危險(xiǎn)的。假若此時(shí)我們需要干預(yù)汽車的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，那就必須采用車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)，通過系統(tǒng)的操控能力恢復(fù)其平穩(wěn)運(yùn)行，再次穩(wěn)定汽車的運(yùn)動(dòng)。[4]

第一，主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制。電傳轉(zhuǎn)向控制和四輪轉(zhuǎn)向控制通過反饋汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，提高車輛在轉(zhuǎn)向的線性區(qū)內(nèi)的操縱穩(wěn)定性，可在一定程度上減少汽車質(zhì)心側(cè)偏角的產(chǎn)生。

第二，差動(dòng)制動(dòng)控。這種控制手段是基于對(duì)不同輪胎施加不同的制動(dòng)力矩，從而改變汽車的運(yùn)行姿態(tài)的一種主動(dòng)控制方法。

四、改裝要求

（一）機(jī)動(dòng)性要求

最基本的要求是：改裝后的車輛在公路運(yùn)輸中不會(huì)超過限度，保證其能在復(fù)雜路況路面行駛。[5]與此同時(shí)，我們還需要保證改裝后車輛的車速、轉(zhuǎn)彎半徑、制動(dòng)距離、越壕寬度以及涉水深度等相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)都能夠和未改裝前原車的相應(yīng)指標(biāo)保持相同或相近。

（二）布局及配重要求

整車載重不超限，并留有適當(dāng)?shù)挠嗔?；前后配重合理，左右載重分布合理。嚴(yán)格使用慣性矩平衡的方法對(duì)整機(jī)質(zhì)量等參數(shù)進(jìn)行測(cè)算，找準(zhǔn)穩(wěn)定重心。

（三）人性化要求

車內(nèi)整潔且裝飾風(fēng)格一致；設(shè)備擺放位置合理，便于操作人員操作。改裝應(yīng)該考慮到駕駛?cè)藛T的安全，尖銳以及堅(jiān)硬的裝飾物品不宜布置在駕駛室，避免在事故中發(fā)生二次傷害。

五、結(jié)語

車輛在改裝過程中的進(jìn)展雖然因車而異，但是所有車輛改裝工作的核心要義始終是保證良好的穩(wěn)定性和安全性。我們?cè)诜治龊捅葘?duì)車輛穩(wěn)定性時(shí)，不僅需要詳細(xì)地考察和測(cè)驗(yàn)載車行駛的各種極限狀態(tài)，同時(shí)還要在對(duì)于平臺(tái)載重的整體布局即重心位置的確定上，反復(fù)計(jì)算、調(diào)整，復(fù)算、再調(diào)整，通過多次實(shí)驗(yàn)確定改裝的最終狀態(tài)。

（作者單位為遼寧際華三五二三特種裝備有限公司）

參考文獻(xiàn)

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[2] 苗永權(quán).專用汽車改裝穩(wěn)定性設(shè)計(jì)[J].裝備制造技術(shù)，2008，6 （64）.

[3] 王文斌.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[4] 平麗浩，黃普青，等.雷達(dá)結(jié)構(gòu)與工藝[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007：165-187.

[5] 馮金祥，王慧君，專用汽車構(gòu)造與維修[M].山東科學(xué)技術(shù)出版社，1996：85-93.