下面文章結(jié)合目前國(guó)內(nèi)汽車(chē)公司所采用的操縱穩(wěn)定性客觀評(píng)價(jià)方法現(xiàn)狀，運(yùn)用主觀評(píng)價(jià)體系，提出了一套針對(duì)轉(zhuǎn)向感覺(jué)評(píng)價(jià)的客觀試驗(yàn)方法，設(shè)計(jì)了試驗(yàn)工況和相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)。通過(guò)實(shí)車(chē)試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析，該試驗(yàn)?zāi)軌蛴行У貙?duì)不同車(chē)型之間轉(zhuǎn)向感覺(jué)差異進(jìn)行描述，填補(bǔ)了現(xiàn)行客觀評(píng)價(jià)體系對(duì)轉(zhuǎn)向感覺(jué)評(píng)價(jià)方面的空白，為車(chē)輛底盤(pán)性能開(kāi)發(fā)提供一種新的試驗(yàn)方法。

　　關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向感覺(jué),客觀評(píng)價(jià),操縱穩(wěn)定性

　　汽車(chē)操縱穩(wěn)定性是底盤(pán)性能的重要組成部分，對(duì)操縱穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)一般分為主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)[1]。由于客觀評(píng)價(jià)尚不能全面地反映車(chē)輛的操穩(wěn)性能，目前在底盤(pán)開(kāi)發(fā)流程中，以車(chē)輛操穩(wěn)性能的主觀評(píng)價(jià)作為最終的評(píng)價(jià)手段，以主觀評(píng)價(jià)結(jié)果達(dá)標(biāo)作為底盤(pán)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[2]。

　　但目前國(guó)內(nèi)主觀評(píng)價(jià)能力欠缺，大多要依靠國(guó)外的技術(shù)力量來(lái)完成，且評(píng)價(jià)結(jié)果受評(píng)價(jià)人員的能力、心情、外界環(huán)境等因素影響，一致性和準(zhǔn)確性很難保證。通過(guò)虛擬樣機(jī)技術(shù)能對(duì)客觀試驗(yàn)進(jìn)行較為準(zhǔn)確的仿真，但客觀評(píng)價(jià)體系的不完備，限制了虛擬仿真技術(shù)在底盤(pán)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用。因此完善現(xiàn)行客觀評(píng)價(jià)體系，一方面減少對(duì)主觀評(píng)價(jià)的依賴(lài)，另一方面充分發(fā)揮虛擬樣機(jī)技術(shù)的作用，對(duì)提升我國(guó)汽車(chē)自主開(kāi)發(fā)能力有著至關(guān)重要的作用。

　　本文通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)外各大汽車(chē)公司的主觀評(píng)價(jià)體系[3，4，5]，發(fā)現(xiàn)對(duì)于操縱穩(wěn)定性的主觀評(píng)價(jià)大致可分為“一般工況下的轉(zhuǎn)向操縱性”和“極限工況下的操縱穩(wěn)定性”。“極限工況下操縱穩(wěn)定性”保證極限工況下的行車(chē)安全性，“一般工況下的轉(zhuǎn)向操縱性”保證了普通消費(fèi)者大多情況下的駕駛感受。目前，國(guó)內(nèi)汽車(chē)公司客觀評(píng)價(jià)體系大多采用現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及ISO標(biāo)準(zhǔn)。

　　綜合對(duì)比主觀評(píng)價(jià)與客觀評(píng)價(jià)體系發(fā)現(xiàn)，客觀評(píng)價(jià)體系對(duì)于不同車(chē)速下轉(zhuǎn)向感覺(jué)的描述是欠缺的，如不同車(chē)速下的轉(zhuǎn)向作用力水平、轉(zhuǎn)向力隨車(chē)速增長(zhǎng)的線(xiàn)性度，轉(zhuǎn)向靈敏度等特性。而這部分特性是主觀評(píng)價(jià)中“一般工況下轉(zhuǎn)向操縱性”的重要評(píng)價(jià)內(nèi)容。為完善操縱穩(wěn)定性客觀評(píng)價(jià)體系，本文提出一種轉(zhuǎn)向感覺(jué)客觀試驗(yàn)方法，結(jié)合合適數(shù)據(jù)處理方法，為操穩(wěn)性能開(kāi)發(fā)和目標(biāo)設(shè)定提供一種有效的方法。

　　1轉(zhuǎn)向感覺(jué)客觀測(cè)量方法

　　1.1測(cè)量變量

　　試驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)合適的傳感器測(cè)量以下變量：(1)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角(2)方向盤(pán)力矩(3)汽車(chē)前進(jìn)車(chē)速(4)側(cè)向加速度

　　1.2試驗(yàn)方法

　　(1)試驗(yàn)開(kāi)始前車(chē)輛以30km/h勻速直線(xiàn)行駛，并開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)。(2)緩慢均勻地增加方向盤(pán)轉(zhuǎn)角，保持側(cè)向加速度增長(zhǎng)速率不超過(guò)0.05m/s2/s，直至側(cè)向加速度達(dá)到4.5m/s2，停止記錄數(shù)據(jù)，記錄過(guò)程中保持車(chē)速不變。(3)試驗(yàn)按照向左轉(zhuǎn)和向右轉(zhuǎn)兩個(gè)方向進(jìn)行。(4)車(chē)輛再分別以60、90、120km/h的行駛車(chē)速重復(fù)以上試驗(yàn)過(guò)程，最大側(cè)向加速度要求達(dá)到6.5m/s2。

　　為測(cè)量不同車(chē)速下的轉(zhuǎn)向力感，本試驗(yàn)選取了30、60、90、120km/h四種車(chē)速進(jìn)行試驗(yàn)。考慮低速30km/h行駛狀態(tài)下，一般行駛工況所達(dá)到的側(cè)向加速度較低，故試驗(yàn)要求側(cè)向加速度達(dá)到4.5m/s2，其他車(chē)速工況側(cè)向加速度要求到達(dá)6.5m/s2。

　　2主要指標(biāo)定義和數(shù)據(jù)處理

　　綜合考慮主觀評(píng)價(jià)內(nèi)容，結(jié)合本試驗(yàn)工況特點(diǎn)，選取以下指標(biāo)。

　　2.1線(xiàn)性區(qū)力矩梯度

　　2.1.1定義

　　線(xiàn)性區(qū)力矩梯度是指在連續(xù)轉(zhuǎn)向過(guò)程中，方向盤(pán)力矩隨側(cè)向加速度增長(zhǎng)的速率。方向盤(pán)在非中心區(qū)域轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向力矩應(yīng)隨側(cè)向加速度的增大而增大。駕駛員可通過(guò)方向盤(pán)力矩變化感受車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，轉(zhuǎn)向力矩增長(zhǎng)速率過(guò)快，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向力過(guò)大，影響轉(zhuǎn)向的輕便性，轉(zhuǎn)向力矩增長(zhǎng)速率過(guò)慢，會(huì)導(dǎo)致駕駛安全感降低。

　　2.1.2數(shù)據(jù)處理

　　對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中采集的方向盤(pán)力矩和側(cè)向加速度信號(hào)進(jìn)行3Hz低通濾波處理，繪制方向盤(pán)力矩與側(cè)向加速度關(guān)系曲線(xiàn)。在試驗(yàn)車(chē)速為60、90、120km/h的轉(zhuǎn)向感覺(jué)試驗(yàn)中，擬合直線(xiàn)的斜率即為線(xiàn)性區(qū)力矩梯度。在車(chē)速為30km/h的轉(zhuǎn)向感覺(jué)試驗(yàn)中，考慮該工況下側(cè)向加速度較小，對(duì)上述曲線(xiàn)在側(cè)向加速度為1~3m/s2的范圍中進(jìn)行直線(xiàn)擬合，擬合直線(xiàn)的斜率即為線(xiàn)性區(qū)力矩梯度。

　　2.23m/s2時(shí)方向盤(pán)力矩

　　2.2.1定義

　　“轉(zhuǎn)向作用力水平”是“轉(zhuǎn)向的操縱性”中重要的評(píng)價(jià)內(nèi)容。車(chē)輛在低速行駛時(shí)，應(yīng)有較好的轉(zhuǎn)向輕便性;隨著車(chē)速的提高，轉(zhuǎn)向作用力應(yīng)逐漸增大，保證高速行駛的穩(wěn)定性。在轉(zhuǎn)向感覺(jué)試驗(yàn)中，方向盤(pán)作用力隨側(cè)向加速度的增大而增大，本文選取“3m/s2時(shí)方向盤(pán)力矩”來(lái)表征某一特定車(chē)速下方向盤(pán)力矩水平，結(jié)合評(píng)價(jià)指標(biāo)“線(xiàn)性區(qū)力矩梯度”可對(duì)該車(chē)速下的線(xiàn)性區(qū)內(nèi)的作用力水平進(jìn)行評(píng)估。另外，通過(guò)比較不同車(chē)速下的“3m/s2時(shí)方向盤(pán)力矩”可以看出轉(zhuǎn)向盤(pán)作用力隨車(chē)速的變化趨勢(shì)是否滿(mǎn)足主觀的設(shè)計(jì)要求。

　　2.2.2數(shù)據(jù)處理

　　在側(cè)向加速度0.05m/s2以上的范圍內(nèi)對(duì)曲線(xiàn)進(jìn)行3次多項(xiàng)式擬合，在擬合曲線(xiàn)中計(jì)算得到側(cè)向加速度為3m/s2時(shí)方向盤(pán)力矩的大小。

　　2.3方向盤(pán)力矩線(xiàn)性度指數(shù)

　　2.3.1定義

　　在操縱穩(wěn)定性主觀評(píng)價(jià)中，要求轉(zhuǎn)向力應(yīng)隨方向盤(pán)轉(zhuǎn)角和側(cè)向加速度的增長(zhǎng)呈線(xiàn)性增長(zhǎng)的趨勢(shì)，轉(zhuǎn)向過(guò)程中不應(yīng)出現(xiàn)力矩的突變。方向盤(pán)力矩的線(xiàn)性度越好，駕駛員對(duì)車(chē)輛行駛狀態(tài)的預(yù)見(jiàn)性越好，駕駛員可通過(guò)方向盤(pán)反饋的力矩變化感知車(chē)輛側(cè)向加速度的變化，可提升駕駛員的主觀駕駛安全感。

　　在中心區(qū)范圍內(nèi)(通常側(cè)向加速度小于1m/s2)，由于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)摩擦、轉(zhuǎn)向間隙及懸架襯套等非線(xiàn)性因素，導(dǎo)致方向盤(pán)力矩和側(cè)向加速度之間表現(xiàn)出非線(xiàn)性關(guān)系;在非線(xiàn)性區(qū)(通常側(cè)向加速度大于5m/s2)，由于輪胎特性等非線(xiàn)性因素導(dǎo)致方向盤(pán)力矩和側(cè)向加速度之間也會(huì)表現(xiàn)出非線(xiàn)性關(guān)系;但在線(xiàn)性區(qū)范圍內(nèi)，期望方向盤(pán)力矩能和側(cè)向加速度保持線(xiàn)性增長(zhǎng)。本文通過(guò)計(jì)算線(xiàn)性區(qū)“方向盤(pán)力矩線(xiàn)性度”來(lái)表征方向盤(pán)力矩和側(cè)向加速度之間的線(xiàn)性關(guān)系。

　　2.3.2數(shù)據(jù)處理

　　相關(guān)系數(shù)[6]又稱(chēng)皮(爾生)氏積矩相關(guān)系數(shù)，是一個(gè)描述兩個(gè)現(xiàn)象之間密切程度的統(tǒng)計(jì)分析指標(biāo)。本文通過(guò)計(jì)算線(xiàn)性區(qū)范圍內(nèi)方向盤(pán)力矩和側(cè)向加速度之間的相關(guān)系數(shù)R，來(lái)考察方向盤(pán)力矩的線(xiàn)性度。對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中采集的方向盤(pán)力矩和側(cè)向加速度信號(hào)進(jìn)行3Hz低通濾波處理，截取側(cè)向加速度在1~5m/s(車(chē)速230km/h工況，截取側(cè)向加速度在1~3m/s2)范圍內(nèi)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并計(jì)算方向盤(pán)力矩和側(cè)向加速度的相關(guān)系數(shù)。方向盤(pán)轉(zhuǎn)角和側(cè)向加速度之間的相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值越接近1，兩者之間的相關(guān)性越高，也意味著兩者之間的線(xiàn)性度越高。

　　2.4轉(zhuǎn)向靈敏度

　　2.4.1定義

　　轉(zhuǎn)向靈敏度是指車(chē)輛的響應(yīng)與方向盤(pán)轉(zhuǎn)角輸入之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。相同的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角輸入下，轉(zhuǎn)向靈敏度過(guò)大，車(chē)輛的響應(yīng)會(huì)超出駕駛員的預(yù)期，降低駕駛安全感;轉(zhuǎn)向靈敏度過(guò)小，車(chē)輛的響應(yīng)未達(dá)到駕駛員的預(yù)期，駕駛員不得不追加方向盤(pán)轉(zhuǎn)角，影響轉(zhuǎn)向操縱的輕便性。

　　2.4.2數(shù)據(jù)處理

　　對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中采集的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角和側(cè)向加速度信號(hào)進(jìn)行3Hz低通濾波處理，繪制方向盤(pán)轉(zhuǎn)角與側(cè)向加速度關(guān)系曲線(xiàn)。曲線(xiàn)在側(cè)向加速度為2~4m/s(車(chē)速30km/h工況，截取側(cè)向加速度在1~3m/s2)的范圍中進(jìn)行直線(xiàn)擬合，擬合直線(xiàn)的斜率即為轉(zhuǎn)向靈敏度。

　　3試驗(yàn)結(jié)果比較和分析

　　依據(jù)上文設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方法，進(jìn)行了3個(gè)車(chē)型的客觀試驗(yàn)。結(jié)果分析：從評(píng)價(jià)指標(biāo)“線(xiàn)性區(qū)力矩梯度”看，車(chē)型1方向盤(pán)力矩隨側(cè)向加速的增長(zhǎng)較緩，車(chē)型2與車(chē)型3方向盤(pán)力矩增長(zhǎng)的速率相近;在低速30km/h工況下，車(chē)型3左轉(zhuǎn)與右轉(zhuǎn)方向盤(pán)力矩增長(zhǎng)速率不一致，會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)向手感不一致;隨試驗(yàn)車(chē)速的增大，車(chē)型1右轉(zhuǎn)方向的力矩梯度逐漸減小，與左轉(zhuǎn)方向的差距不斷增大，左右兩方向的轉(zhuǎn)向手感的一致性越來(lái)越差。

　　從評(píng)價(jià)指標(biāo)“3m/s2時(shí)方向盤(pán)力矩”看，車(chē)型2的整體轉(zhuǎn)向力矩最大，車(chē)型1的轉(zhuǎn)向力矩最小;車(chē)型2與車(chē)型3的轉(zhuǎn)向力矩隨車(chē)速的增大而變大，但車(chē)型1的轉(zhuǎn)向盤(pán)力矩隨車(chē)速的變化趨勢(shì)不明顯;車(chē)型1在中高車(chē)速工況下，方向盤(pán)左轉(zhuǎn)與右轉(zhuǎn)的作用力不一致，左右不對(duì)稱(chēng)。從評(píng)價(jià)指標(biāo)“方向盤(pán)力矩線(xiàn)性度指數(shù)”看，所有車(chē)型隨試驗(yàn)車(chē)速的提高，方向盤(pán)力矩隨側(cè)向加速度的增長(zhǎng)會(huì)表現(xiàn)出更好的線(xiàn)性度;車(chē)型1方向盤(pán)力矩的線(xiàn)性度在3個(gè)車(chē)型中表現(xiàn)最差，左轉(zhuǎn)與右轉(zhuǎn)同樣出現(xiàn)的較大的不一致性，右轉(zhuǎn)方向的力矩增長(zhǎng)的線(xiàn)性度更差。從評(píng)價(jià)指標(biāo)“轉(zhuǎn)向靈敏度”看，在低速30km/h工況下，車(chē)型2在3個(gè)車(chē)型中表現(xiàn)出較高的轉(zhuǎn)向靈敏度，在中高速工況下，車(chē)型1的轉(zhuǎn)向靈敏度較另外2個(gè)車(chē)型偏低。

　　綜上所述，以上試驗(yàn)結(jié)果展現(xiàn)出了3車(chē)個(gè)車(chē)型在轉(zhuǎn)向感覺(jué)方面的差異，如轉(zhuǎn)向力感、轉(zhuǎn)向作用力水平、力矩隨車(chē)速增長(zhǎng)的變化趨勢(shì)、隨側(cè)向加速度增長(zhǎng)測(cè)線(xiàn)性度、轉(zhuǎn)向靈敏度等特性;同時(shí)還發(fā)現(xiàn)車(chē)型1左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)兩個(gè)方向不對(duì)稱(chēng)的問(wèn)題。

　　4結(jié)束語(yǔ)

　　本文提出了轉(zhuǎn)向感覺(jué)客觀試驗(yàn)方法，設(shè)計(jì)了試驗(yàn)工況，并根據(jù)主觀評(píng)價(jià)內(nèi)容提取客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)。對(duì)實(shí)車(chē)試驗(yàn)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)向感覺(jué)試驗(yàn)?zāi)軌蛴行У貙?duì)轉(zhuǎn)向感覺(jué)進(jìn)行描述，發(fā)現(xiàn)不同車(chē)型之間的轉(zhuǎn)向感覺(jué)差異，發(fā)現(xiàn)車(chē)輛性能存在的問(wèn)題，為轉(zhuǎn)向性能的改進(jìn)提供方向，也為底盤(pán)性能開(kāi)發(fā)提供一種新的目標(biāo)和方法。

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