王 偉， 王 超， 趙子俊

(揚(yáng)州亞星客車股份有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225001)

旅游客車的主要道路工況有高速公路、普通公路、景區(qū)道路或山路，這對(duì)旅游客車的可靠性要求相對(duì)較高。本文針對(duì)一款旅游客車新產(chǎn)品開發(fā)，分別采用傳統(tǒng)路試方法與四立柱振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)方法，進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，以驗(yàn)證四立柱振動(dòng)試驗(yàn)方法替代傳統(tǒng)路試方法的可行性。

1 傳統(tǒng)路試方法

1.1 試驗(yàn)方案

本文試驗(yàn)車屬于在已定型底盤上開發(fā)的基礎(chǔ)車型，按照文獻(xiàn)[3]規(guī)定，需做15 000 km的可靠性試驗(yàn)。試驗(yàn)方案見表1。

表1 樣車可靠性試驗(yàn)方案

1.2 路試測(cè)試結(jié)果

客車故障一般分為4類：致命故障、嚴(yán)重故障、一般故障、輕微故障。樣車按表1共經(jīng)過(guò)15 160 km可靠性路試，路試秩序?yàn)椋焊咚俚缆贰穆?、一般道路，運(yùn)行時(shí)間分別為5 846 min、5 827 min、2 140 min，總時(shí)間13 813 min。共發(fā)生3次故障，其中輕微故障2次，一般故障1次。輕微故障現(xiàn)象分別為發(fā)動(dòng)機(jī)艙滅火彈松脫和暖風(fēng)水泵出水管滲漏，維修時(shí)間共19 min，發(fā)生首次輕微故障里程7 123 km；一般故障現(xiàn)象為右前板簧限位塊磨損，發(fā)生故障里程12 170 km，維修時(shí)間35 min。未發(fā)生致命故障與嚴(yán)重故障。

1.3 可靠性指標(biāo)評(píng)價(jià)

1) 平均故障間隔里程==1×15 160/3=5 053 km。

式中：為試驗(yàn)樣車數(shù)量，本文為1；為試驗(yàn)運(yùn)行里程，本文為15 160 km；為試驗(yàn)樣車發(fā)生故障的總數(shù)，本文為3。

式中：為第個(gè)試驗(yàn)樣車的運(yùn)行時(shí)間，h；為第個(gè)試驗(yàn)樣車因故障停車時(shí)間，h；為試驗(yàn)樣車數(shù)。

式中：為試驗(yàn)樣車發(fā)生第類故障總數(shù)；為第類故障的當(dāng)量故障系數(shù)，致命故障為100,嚴(yán)重故障為10,一般故障為1,輕微故障為0.2。

式中：為第次故障維修工時(shí)，min。

2 四立柱振動(dòng)試驗(yàn)方法及對(duì)比

2.1 路譜采集與迭代修正

采用四立柱振動(dòng)試驗(yàn)進(jìn)行客車的可靠性試驗(yàn)：對(duì)測(cè)試道路路譜進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與迭代修正，設(shè)置驅(qū)動(dòng)信號(hào)播放次數(shù)，進(jìn)行循環(huán)播放，激勵(lì)被試車輛。

1) 可靠性路譜采集與修正。利用加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集儀得到前后軸4個(gè)車輪的振動(dòng)加速度原始信號(hào)，經(jīng)過(guò)濾掉雜波，去除異常信號(hào)，并用LMS數(shù)據(jù)后處理變更采樣率模塊，將采集儀的2 000 Hz采樣頻率轉(zhuǎn)換為四立柱振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)識(shí)別的500 Hz，得到修正后的目標(biāo)路譜加速度。以右前輪信號(hào)為例，試驗(yàn)中采集到的原始加速度信號(hào)與修正后的目標(biāo)路譜加速度部分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)比如圖1所示。

(a) 原始路譜

2) 四輪信號(hào)迭代聯(lián)調(diào)。將上述修正后的目標(biāo)路譜加速度信號(hào)輸入到四立柱振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)被測(cè)車輛進(jìn)行模型辨識(shí)，計(jì)算出目標(biāo)路譜加速度信號(hào)對(duì)應(yīng)的位移量。然后四立柱作動(dòng)器通過(guò)輸入位移量信號(hào)來(lái)控制4個(gè)作動(dòng)器的動(dòng)作，并反饋加速度信號(hào)來(lái)與目標(biāo)路譜作比較。首先進(jìn)行第一次試驗(yàn)，觀察各個(gè)作動(dòng)器反饋的加速度信號(hào)與目標(biāo)路譜的誤差率，若誤差率不都在5%以內(nèi)，則根據(jù)該誤差率設(shè)置補(bǔ)償增益，得到一組新的位移量數(shù)值，再次進(jìn)行試驗(yàn)，并觀察各個(gè)作動(dòng)器反饋的加速度信號(hào)與目標(biāo)路譜的新的誤差率。重復(fù)上述步驟，直至4個(gè)作動(dòng)器反饋的加速度信號(hào)與目標(biāo)路譜的誤差率都控制在5%以內(nèi)。最終獲得四立柱振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)可用的加速度驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

2.2 四立柱振動(dòng)測(cè)試結(jié)果

樣車經(jīng)過(guò)9 774 min的四立柱振動(dòng)試驗(yàn)：等效高速道路10 084 km，用時(shí)6 474 min；等效一般道路 2 021 km，用時(shí)1 296 min；等效壞路3 123 km，用時(shí) 2 004 min；合計(jì)等效里程15 228 km。試驗(yàn)過(guò)程中共發(fā)生3次故障，其中輕微故障2次，一般故障1次，輕微故障現(xiàn)象分別為內(nèi)飾件松動(dòng)和倒車影像時(shí)有時(shí)無(wú)，對(duì)應(yīng)首次故障發(fā)生時(shí)間在測(cè)試4 770 min，等效里程 7 432 km；一般故障現(xiàn)象為轉(zhuǎn)向油泵出油口接頭滲油，對(duì)應(yīng)發(fā)生時(shí)間在測(cè)試7 440 min，等效里程12 123 km。維修時(shí)間共計(jì)42 min。振動(dòng)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)如圖2所示。

圖2 四立柱臺(tái)架整車振動(dòng)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)

按上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)，用1.3節(jié)中公式計(jì)算得出：平均故障間隔里程=5 076 km，有效度=99.6%，當(dāng)量故障率=0.04次/1 000 km，平均維修時(shí)間=14 min。與路試結(jié)果基本一致。

2.3 對(duì)比分析

2.3.1 測(cè)試結(jié)果一致性對(duì)比

從數(shù)據(jù)結(jié)果看，兩種試驗(yàn)方法獲取的可靠性數(shù)據(jù)存在一定差異，但總體基本一致，四立柱臺(tái)架振動(dòng)試驗(yàn)可以部分替代傳統(tǒng)的道路試驗(yàn)。

2.3.2 測(cè)試差異性對(duì)比

1) 四立柱振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)只有方向激勵(lì)，試驗(yàn)過(guò)程中輪胎不轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)力總成、行駛系統(tǒng)等機(jī)械部件也未運(yùn)轉(zhuǎn)，測(cè)試受到一定限制，反饋的故障存在一定的局限性，從而導(dǎo)致其測(cè)試方法對(duì)應(yīng)發(fā)生的故障現(xiàn)象及參數(shù)與傳統(tǒng)的道路試驗(yàn)可能不一致。

2) 與路試相比，四立柱振動(dòng)試驗(yàn)受限制條件少，幾乎不受氣候條件影響，可以充分利用時(shí)間，甚至可以24小時(shí)不間斷進(jìn)行，還可以方便調(diào)整方案與測(cè)試強(qiáng)度。

3) 用四立柱振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，可避免駕駛員高強(qiáng)度工作，并大大減少試驗(yàn)費(fèi)用(路試費(fèi)用的1/10左右)。

3 結(jié)束語(yǔ)

四立柱振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)模擬道路可靠性試驗(yàn)，能夠部分反映出試件的可靠性，但無(wú)法進(jìn)行全工況的可靠性試驗(yàn)。相比實(shí)際路試，其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了時(shí)間與費(fèi)用，避免了駕駛員的高強(qiáng)度工作，可以替代部分可靠性試驗(yàn)。