前言

側(cè)翻事故嚴(yán)重威脅乘客安全，根據(jù)1991年車輛側(cè)翻的統(tǒng)計(jì)［1］表示，10%的多軸汽車的傷亡事故和52%的單輛汽車的傷亡事故都是由車輛側(cè)翻造成的。降低車輛側(cè)翻傾向已經(jīng)是車輛研究的重要方面。已經(jīng)有許多研究工作都致力于側(cè)翻傾向和造成側(cè)翻的實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)和分析方法的研究。

已經(jīng)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，直接提供關(guān)于車輛側(cè)翻特性和側(cè)翻傾向的有價(jià)值的資料。Calspan公司［2］在斜土堤上進(jìn)行Volkswagan Rabbit的側(cè)翻試驗(yàn)，研究路邊特性對(duì)側(cè)翻傾向的影響。Habberstad，Wagner和 Thomas［3］進(jìn)行了傾斜側(cè)翻試驗(yàn)，研究乘積拋出和車頂擠壓對(duì)乘客傷害的影響。Associates公司［4］為事故分析進(jìn)行側(cè)翻試驗(yàn)，它包括車輛因路邊傾斜滑入泥土，以及和為研究車輛側(cè)翻機(jī)構(gòu)和平衡架碰撞。Missouri－Columbia大學(xué)（UMC）［5－6］對(duì)6臺(tái)輕型貨車，箱式載車汽車和輕型箱式越野車輛以及兩臺(tái)轎車進(jìn)行全尺寸的車輛試驗(yàn)，在這些試驗(yàn)中，當(dāng)車輛拐彎時(shí)，采用鎖住試驗(yàn)車輛三個(gè)車輪的重載制動(dòng)，其結(jié)果車輛制動(dòng)路跡拖長(zhǎng)，然后隱入沙土或碰到路邊，對(duì)各試驗(yàn)車輛在不同速度發(fā)生側(cè)翻。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)也可對(duì)車輛側(cè)翻特性提供有價(jià)值的資料，許多試驗(yàn)因限于成本高通常采取實(shí)驗(yàn)室和實(shí)車試驗(yàn)聯(lián)合進(jìn)行。然后因?yàn)樵囼?yàn)車輛設(shè)計(jì)參數(shù)改變困難，又限制了對(duì)側(cè)翻傾向?qū)嶒?yàn)室研究的趨勢(shì)。

已經(jīng)有許多對(duì)車輛側(cè)翻的分析研究。Jones［7］分析側(cè)翻的機(jī)理是路邊碰撞造成的，Calspan［8］采用高速公路車輛實(shí)物仿真模型（HVOSM）研究道路特征對(duì)側(cè)翻的影響。裝置工藝組合［9］開發(fā)了一傾斜側(cè)翻模型采取車輛滑向路邊。UMC［10］采用了該模型，以后還采用其先進(jìn)的動(dòng)態(tài)車輛仿真（ADVS）［11］利用敏感的方法分析車輛設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)側(cè)翻傾向的影響。

相當(dāng)重要的一些研究都傾向找尋車輛設(shè)計(jì)參數(shù)和以事故數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的統(tǒng)計(jì)數(shù)間的相互關(guān)系。Texas交通運(yùn)輸研究所［12－13］審查了轎車側(cè)翻的危險(xiǎn)是作為道路型式和全裝備重量的函數(shù)，并發(fā)現(xiàn)車輛側(cè)翻傾向隨車輛重量減少而增大。Jones和Penny［14］進(jìn)行；統(tǒng)計(jì)學(xué)的研究，研究車輛參數(shù)對(duì)側(cè)翻傾向的影響。該作者們采用了1981—1987傷亡事故報(bào)告系統(tǒng)（FARS）數(shù)據(jù)，和11個(gè)輕型客貨兩用車模型，16個(gè)輕型箱式越野車模型和11個(gè)轎車模型一道，他們得出的結(jié)論是車輪寬度距離與車輛質(zhì)心高度之比值，可顯著預(yù)測(cè)輕型客貨兩用車和輕型箱式越野車的側(cè)翻傾向。軸距對(duì)車輪寬度距離之比也是輕型箱式越野車的明顯側(cè)翻因素。然而車輛軸距也表示可最好預(yù)測(cè)轎車的側(cè)翻的危險(xiǎn)。

Garrot和Heydinger［15］研究策略是采用車輛動(dòng)態(tài)分析非線性（VDANL）程序推導(dǎo)側(cè)翻傾向，在他們的研究中，共采用51臺(tái)車輛，28種轉(zhuǎn)向控制，以及Michigan地區(qū)從1986到1988年的單車事故數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的292定向響應(yīng)矩陣。該文推論車輛定向響應(yīng)矩陣對(duì)每次推算和模型檢測(cè)單車側(cè)翻事故率沒有好的預(yù)測(cè)值。NHTSA［16－17］進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)的研究，估算幾種不同的距陣，確定用它們作為車輛可能發(fā)生側(cè)翻的指示器是有效的。根據(jù)5個(gè)城市（Maryland，New Mexico，Michigan，Georgia和 Ultah）從1986到1988年的事故歸檔數(shù)據(jù)，和假設(shè)與車輛側(cè)翻傾向有關(guān)的車輛矩陣一道采用在他們的研究中，該研究推斷側(cè)翻穩(wěn)定性測(cè)量和側(cè)翻傾向具有明顯的相互關(guān)系。在三種主要的側(cè)翻穩(wěn)定性測(cè)量中，臺(tái)傾斜率（TTR），靜態(tài)穩(wěn)定性系數(shù)（SSF）和側(cè)拉率（SPR）中TTR似乎有最大的說服力。同時(shí)也用TTR，SSF和SPR研究了其他矩陣如車輛軸距，臨界滑動(dòng)速度和制動(dòng)穩(wěn)定性（在后橋上車輛總重百分比）。

雖然統(tǒng)計(jì)學(xué)研究有助于識(shí)別車輛參數(shù)，它高度與車輛側(cè)翻傾向有關(guān)，這些研究結(jié)果不能定量分析車輛設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)側(cè)翻傾向的影響，為了定量分析車輛側(cè)翻傾向，必需開發(fā)一動(dòng)態(tài)測(cè)量可預(yù)測(cè)車輛側(cè)翻，同時(shí)定量矩陣作比較。

為此目的，引入一個(gè)以能量為基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)函數(shù)所 謂 側(cè) 翻 防 止 能 量 儲(chǔ) 備 （RPER）［18－19］，采 用ITRS［20－21］及 ADVS仿真［11］連同靈敏度方法研究車輛側(cè)翻傾向。RPER在傾斜側(cè)翻情況包括小的定位角度影響被證明是可靠的函數(shù)［22－23］，但為應(yīng)用于包括大的IA的傾斜側(cè)翻情況，RPER函數(shù)要求作某些修正。同時(shí)RPER函數(shù)還可適于擴(kuò)展用于駕駛操作造成的車輛側(cè)翻。

本文中，首先對(duì)車輛側(cè)翻運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)軸線進(jìn)行研究，作中心軸概念的研究。但在車輛側(cè)翻過程中心軸位置不能預(yù)測(cè)，車輛可能發(fā)生側(cè)翻考慮圍繞了個(gè)其他可能的動(dòng)態(tài)軸（側(cè)翻軸）?；谝陨嫌嘘P(guān)不同的可能側(cè)翻軸的能量分析，開發(fā)了在不同工況下，預(yù)測(cè)車輛翻的一可靠的動(dòng)態(tài)測(cè)量，定量地分析側(cè)翻傾向。提出了兩種形式的側(cè)翻防止能量?jī)?chǔ)備函數(shù)。

RPER函數(shù)定義為車輛達(dá)到側(cè)翻位置所需的能量和回轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)橹亓?shì)能之間的差值，在所有非側(cè)翻操作下，RPER函數(shù)保持為正值，但在側(cè)翻操作每當(dāng)車輛到達(dá)翻倒位置前則變?yōu)樨?fù)值。RPER函數(shù)已采用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果成功證實(shí)。

參考系統(tǒng)

本分析中利用兩種參考系統(tǒng)，第一參考系統(tǒng)是靜態(tài)的初始參考系統(tǒng)（IRS），而另一個(gè)是移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的非初始的參考系統(tǒng)（NIRS），原點(diǎn)在車輛的彈簧質(zhì)量中心。X，Y和Z表示IRS系統(tǒng)的座標(biāo)軸線，x，y和z表示NIRS系統(tǒng)的軸線，圖1示兩參考系統(tǒng)和車輛，兩參考系統(tǒng)間的座標(biāo)轉(zhuǎn)換式為

式中T為轉(zhuǎn)換矩陣

角ψ，θ和φ分別為車輛彈簧質(zhì)量的偏轉(zhuǎn)角，傾角和側(cè)翻角，如圖1所示。轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換的順序是IRS到NIRS軸，是繞z軸偏轉(zhuǎn)，繞y軸傾斜和繞x軸側(cè)翻。

圖1 參考系統(tǒng)座標(biāo)軸和側(cè)翻，傾斜和偏轉(zhuǎn)角Fig.2 Reference system axes and Roll pitch and yaw angles

兩參考系統(tǒng)間車輛平移速度轉(zhuǎn)換式為

車輛角準(zhǔn)速和偏轉(zhuǎn)，傾斜和側(cè)翻角導(dǎo)數(shù)間關(guān)系可表示為：

式中p，g和r是角準(zhǔn)速，這些準(zhǔn)速是車輛彈簧質(zhì)量繞NIRS系統(tǒng)各軸的角速度，ψ，θ和φ的時(shí)間導(dǎo)數(shù)和IRS軸有關(guān)。

中心軸研究

從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)，一車輛的側(cè)翻是繞某些可轉(zhuǎn)動(dòng)軸的瞬時(shí)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這樣的瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)可以簡(jiǎn)化為一任意基點(diǎn)的線速度和繞通過該基點(diǎn)的軸線的角速度。這些可以再簡(jiǎn)化為一繞所謂中心軸的軸線的角速度附加一沿該軸線的線速度。了解了線速度和角速度的合成，可開發(fā)中心軸的方程式，以及確定中心軸的位置。

應(yīng)用該理論確定車輛彈簧質(zhì)量在側(cè)翻狀況下瞬時(shí)中心軸的位置，如圖2所示。在該圖中，矢量和分別表示車輛在NIRS系統(tǒng)內(nèi)線速度和角速度矢量。

圖2 中心軸Fig.2 Central axis

解關(guān)系式（10）和（11）可確定A點(diǎn)在NIRS內(nèi)的座標(biāo)，表示如下

式中vrx，vry和vrz是速度沿 NIRS的分量，而xCA，yCA和ZCA是A點(diǎn)在NIRS內(nèi)的座標(biāo)。

確定A點(diǎn)在NIRS系統(tǒng)內(nèi)的位置后，采用下式可確定其位置在IRS系統(tǒng)內(nèi)對(duì)彈簧質(zhì)量中心的關(guān)系，

采用現(xiàn)有方法在仿真傾斜側(cè)翻操作時(shí)，確定車輛彈簧，質(zhì)量中心軸的位置，利用前進(jìn)車輛動(dòng)態(tài)仿真（ADVS）模擬車輛滑移運(yùn)動(dòng)到路邊，然后與路邊碰撞對(duì)于側(cè)翻和非側(cè)翻兩種情況，采用不同的初始條件進(jìn)行大量模擬，在所有情況車輛初始位置從路邊離開。依據(jù)實(shí)用車輛作為試驗(yàn)車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真。在每一仿真過程中，要計(jì)算車輛偏轉(zhuǎn)和側(cè)翻的時(shí)間歷程，中心軸A點(diǎn)（彈簧質(zhì)量中心附近中心軸上的點(diǎn)）的位置，中心軸的定位和彈簧質(zhì)量中心的位置，繪出關(guān)于與路邊碰撞時(shí)C點(diǎn)和A點(diǎn)的軌跡。

根據(jù)ADVS仿真在側(cè)翻和非側(cè)翻兩種情況，按車輛側(cè)邊和斜坡路邊碰撞的中心軸位置示于圖3。如圖所示在模擬過程中，彈簧質(zhì)量中心位置明顯改變。在斜坡碰撞側(cè)翻情況下，中心軸距彈簧質(zhì)量中心接近1m，而在斜坡碰撞非側(cè)翻情況下，中心軸距車輛超過40m。中心軸位置的改變遠(yuǎn)大于彈簧質(zhì)量中心的位置，而這些變化當(dāng)車輛與路邊發(fā)生碰撞時(shí)很快立即發(fā)生。

圖3 中心軸和車輛彈簧質(zhì)量中心位置Fig.3 Position of central axis and vehicle sprung mass center

圖3清楚地證明了在斜坡側(cè)翻過程中，車輛彈簧質(zhì)量中心軸不可采取預(yù)示的特定位置。而且，該中心軸在不可預(yù)測(cè)的不同方向快速變動(dòng)。這或許是由于彈簧質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)受路邊非彈簧質(zhì)量運(yùn)動(dòng)強(qiáng)制造成的，這樣在分析中不能考慮。直到分析擴(kuò)展到整個(gè)車輛質(zhì)量，一雙體系統(tǒng)，該中心軸概念的出現(xiàn)，對(duì)簡(jiǎn)化開發(fā)側(cè)翻傾向的動(dòng)態(tài)測(cè)量是不切實(shí)際的，因?yàn)閷?duì)于一車輛在側(cè)翻過程中，中心軸不可用來作為側(cè)翻軸。

突變側(cè)翻軸

對(duì)于車輛在側(cè)翻狀況下的彈簧質(zhì)量中心軸位置不穩(wěn)定，導(dǎo)致要考慮幾個(gè)突變側(cè)翻軸。三根可能的側(cè)翻軸對(duì)前輪首先碰撞，如圖4所示，在與地面中止接觸時(shí)間，該三軸的第一軸是通過側(cè)翻側(cè)邊的車輪和地面上接觸點(diǎn)的軸與車輛X軸平行。第二軸是平行于通過側(cè)翻側(cè)邊車輪和地面接觸點(diǎn)的分開地面線。第三軸考慮為垂直于彈簧質(zhì)量的速度矢量，該矢量通過側(cè)翻側(cè)邊車輛和地面的接觸點(diǎn)并平行于地面。在車輛碰到分離地面線之前對(duì)車輛計(jì)算三軸位置。對(duì)于三側(cè)翻軸在IRS內(nèi)各單位矢量為

式中VX和VY是彈簧質(zhì)量分別沿IRS的X－和Y－軸的速度矢量，和

圖4 可能的側(cè)翻軸Fig.4 Possible rollover axes

側(cè)翻防止能量?jī)?chǔ)備

側(cè)翻防止能量?jī)?chǔ)備函數(shù)定義為在各瞬時(shí)間t能量項(xiàng)Vcrit和Tk間的差值。項(xiàng)Vcrit是車輛在現(xiàn)有位置的重力勢(shì)能和車輛在其側(cè)翻位置時(shí)的重力勢(shì)能間差值，TK是有可能轉(zhuǎn)換為重力勢(shì)能的功能。RPER是車輛運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)函數(shù)，開發(fā)闡述車輛的側(cè)翻特性。在側(cè)翻狀況下，RPER值開始由正而后變成負(fù)值，多次使RPER值變成負(fù)值和多快使RPER值連續(xù)減少超過零表示差側(cè)翻的嚴(yán)重程度。但在非側(cè)翻狀況下，RPER應(yīng)常保持為正值，雖然它將依據(jù)車輛如何接近側(cè)翻而減少。按照其定義，RPER可表示為

根據(jù)下式計(jì)算重力勢(shì)能Vcrit

式中 mt是車輛質(zhì)量，

φ′是 min｛φ0＋φ1，90°｝，

φ0是和水平面之間夾角和，

φ1是和重力加速度矢量間夾角。

很明顯有兩種可能的側(cè)翻方案存在，第一種情況是車輛的彈簧質(zhì)量超過其與側(cè)翻軸的傾翻的位置，結(jié)果造成φ0超過90°。第二種情況是車輛的彈簧質(zhì)量超過與其車輪支承區(qū)的傾翻位置如圖5陰線所示，在該情況φ1將至零。

圖5 重力勢(shì)能量計(jì)算角度Fig.5 Angles for gravitational potential energy calculation

計(jì)算重力、勢(shì)能 Vcrit前必須先確定值，φ0和φ1，在確定和該軸垂直并通過彈簧質(zhì)量中心C的平面突點(diǎn)A位置前可找出位置矢量，該角度φ0用下式計(jì)算

在確定B點(diǎn)位置前，可計(jì)算角度φ1，B點(diǎn)是和通過彈簧質(zhì)量中心C點(diǎn)平面垂直的側(cè)翻軸與車輪支承區(qū)周邊的交點(diǎn)，角度φ1是位置矢量ˉrCB和重力加速度方向間的夾角，表達(dá)式為

研究?jī)蓚€(gè)被引出的RPER函數(shù)，采用兩不同的方法計(jì)算由重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換的車輛動(dòng)能。在第一方法內(nèi)，車輛側(cè)翻運(yùn)動(dòng)的動(dòng)用由兩項(xiàng)組成

式中IC是車輛質(zhì)心繞側(cè)翻軸的慣形，在NIRS系統(tǒng)中的單元矢量表達(dá)式為

VRR是車輛線速度的分量，確定于后。

第二項(xiàng)的式（20）表示車輛轉(zhuǎn)換動(dòng)能的一部分，在側(cè)翻運(yùn)動(dòng)時(shí)，它可轉(zhuǎn)換為回轉(zhuǎn)動(dòng)能，在該項(xiàng)VRR確定為

為了把車輛的滑移速度除外，它不大可能提供車輛側(cè)滑。式（23）內(nèi)的矢量是車輛速度分量，它垂直于側(cè)翻軸和矢量，可由以下方程式表達(dá)

在第二方法中，計(jì)算車輛動(dòng)能是在一個(gè)排除移動(dòng)能量的更穩(wěn)妥流行的方法

該兩種側(cè)翻防止能量?jī)?chǔ)備函數(shù)按以下公式計(jì)算

RPER函數(shù)試驗(yàn)結(jié)果

初始RPER研究包括三可能的側(cè)翻軸對(duì)RPER項(xiàng)在輕型車輛的變化方面的影響。采用ADVS和在不同的初始工況下進(jìn)行分析，在每次進(jìn)行的ADVS仿真中，計(jì)算車輛的重力勢(shì)能Vcrit和動(dòng)能。對(duì)于第一RPER函數(shù)測(cè)定動(dòng)能項(xiàng)，因它是兩動(dòng)能項(xiàng)中較大項(xiàng)。并表示可能的動(dòng)能增大范圍。

試件按兩側(cè)和兩傾斜路邊碰撞進(jìn)行仿真的結(jié)果，表示側(cè)翻和非側(cè)翻兩種情況，對(duì)于三種研究的側(cè)翻軸的每個(gè)研究結(jié)果如圖6至8所示。在這些圖中，TK表示用公式（20）計(jì)算的車輛動(dòng)能。這些圖有助于分析在車輛碰撞路邊時(shí)能量的變化量和比率。

這些三種可能的側(cè)翻軸的影響的初步研究，導(dǎo)致對(duì)用側(cè)翻軸1作專門的進(jìn)一步研究，而對(duì)側(cè)翻軸2和3除外。用ADVS仿真模擬幾種車輛側(cè)翻方案試驗(yàn)分析。

在仿真第三側(cè)翻軸時(shí)顯示它是速度的因變量，在嚴(yán)重的傾倒側(cè)翻情況如車輪和路邊碰撞出現(xiàn)的其方位顯著改變，導(dǎo)致重力勢(shì)能Vcrit和回轉(zhuǎn)動(dòng)能Tk兩者不可預(yù)測(cè)。這是由于兩個(gè)因素：由于和地面碰撞時(shí)彈簧波動(dòng)和車輪和地面接觸點(diǎn)小的側(cè)向速度使在彈簧質(zhì)量速度方面快速改變，這種在側(cè)翻軸方位方面的不穩(wěn)定性，很大程度不希望在RPER計(jì)算中存在。

雖然第二側(cè)翻軸好于第三側(cè)翻軸，但它仍不能像第一側(cè)翻軸用于RPER函數(shù)計(jì)算中產(chǎn)生不變的結(jié)果。例如在側(cè)邊碰撞非側(cè)翻情況，回轉(zhuǎn)動(dòng)能Tk超過勢(shì)Vcrit。因此，側(cè)翻軸1是側(cè)翻軸計(jì)算作為唯一的選擇。

RPER概念和其實(shí)用作用小，除非它可以精確地和重復(fù)預(yù)測(cè)以及定量車輛的側(cè)翻。因此，Missouri－Columbia大學(xué)用進(jìn)行全尺寸車輛試驗(yàn)，以及用按ADVS對(duì)非側(cè)翻和側(cè)翻兩方案的仿真結(jié)果證實(shí)兩RPER函數(shù)。在試驗(yàn)中，采用6輛輕型貨車，箱式載貨車，輕型箱式越野車輛和兩輛轎車在操縱和側(cè)翻駕駛包括滑移和疾馳入沙地或路邊的廣泛試驗(yàn)。在各側(cè)翻操作，車輛速度由低速5mph階段增加到車輛實(shí)現(xiàn)側(cè)翻。因此，該使車輛獲得側(cè)翻的速度接近車輛的臨界速度，這是對(duì)于一指定駕駛車輛將要側(cè)翻的最小速度。此外，已進(jìn)行大量的ADVS仿真，為使試驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果比較。推薦RPER函數(shù)已應(yīng)用實(shí)驗(yàn)和仿真的兩結(jié)果。

根據(jù)一其他的箱型越野車輛在石子和土路傾斜駕駛的全尺度試驗(yàn)結(jié)果，用以證實(shí)RPER函數(shù)。研究非側(cè)翻和側(cè)翻駕駛的各傾斜機(jī)理。該駕駛操作是在試驗(yàn)開始。車輛在干路面轉(zhuǎn)向掉頭到右，在轉(zhuǎn)向掉頭到達(dá)混路面時(shí)采取制動(dòng)車輛。車輛碰到路邊或一沙地并在該路面停止。該試驗(yàn)車輛裝有一自動(dòng)車輛控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)探測(cè)系統(tǒng)和防止整個(gè)車輛側(cè)翻損壞車輛的側(cè)翻平衡架，但該平衡架允許在路面傾斜50°－60°，使實(shí)際上車輛可以實(shí)現(xiàn)側(cè)翻但不損壞車輛。規(guī)定了各個(gè)操作側(cè)翻角和RPER函數(shù)與時(shí)間的關(guān)系。

采用輕型箱式越野車按實(shí)驗(yàn)獲得土傾斜路面非側(cè)翻操縱的結(jié)果，如圖9所示。在該操作中，側(cè)傾角不超過10°。在駕駛時(shí)，產(chǎn)生的兩RPER函數(shù)實(shí)際是理想的正值。

土傾斜側(cè)翻駕駛試驗(yàn)結(jié)果繪于圖10。該彈簧質(zhì)量側(cè)傾角均勻增大到近55°，這時(shí)平均架接觸到沙地防止整車翻倒。

非側(cè)翻石子傾斜路面駕駛試驗(yàn)結(jié)果示于圖11，車輛達(dá)到傾倒角近40°，側(cè)傾波動(dòng)造成初能顯著影響RPER1，而RPER2這些影響可減弱，RPER1成為負(fù)值，不正確地指明車輛側(cè)翻。而在該駕駛中RPER2始終保持為正值，不過它接近零為側(cè)傾角峰值。RPER2成功表明一接近側(cè)翻的操縱，因車輛接近翻倒。

圖6 RPER分析采用側(cè)翻軸ⅠFig.6 RPER analgsis using rollover axisⅠ

圖12示石子傾斜路面?zhèn)确{駛操作，在該操作中，車輛彈簧質(zhì)量達(dá)到傾倒角60°，作為一非傾翻情況，傾倒率的波動(dòng)受車輛傾倒和RPER的影響變化指標(biāo)為3倍。另外，RPER函數(shù)提供均勻的和更穩(wěn)定的車輛側(cè)翻讀數(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束由于平衡架地面接觸造成一個(gè)大的正側(cè)傾率。

用ADVS進(jìn)行輕型箱式越野車輛仿真結(jié)果，該結(jié)果是根據(jù)對(duì)土傾斜路面非側(cè)翻駕駛的計(jì)算機(jī)仿真，如圖13所示。

圖14示土傾斜路面?zhèn)确{駛仿真結(jié)果，仿真車輛缺少車輛平衡架的影響，然而在所有試裝置中都存在仿真質(zhì)量和慣量特性的影響，該彈簧質(zhì)量?jī)A倒角很快達(dá)到70°，由于彈簧質(zhì)量?jī)A倒率很大，故兩RPER函數(shù)很快下降并達(dá)大的負(fù)值。

圖15示石子傾斜路面非側(cè)翻駕駛仿真結(jié)果，在所有時(shí)間內(nèi)，車輛彈簧質(zhì)量?jī)A倒至20°，兩RPER函數(shù)保持正值。

圖16示石子傾斜路面?zhèn)确{駛結(jié)果，仿真車輛彈簧質(zhì)量和車輛試驗(yàn)的相同時(shí)間內(nèi)其傾倒角均達(dá)60°，兩RPER函數(shù)成為負(fù)值并保持為負(fù)表示車輛側(cè)翻。

當(dāng)采用全尺寸試驗(yàn)數(shù)據(jù)或仿真結(jié)果時(shí)，分析兩RPER函數(shù)，比較顯示它們性能相似。但在石子傾斜路面?zhèn)确{駛，實(shí)驗(yàn)的RPER，函數(shù)三次通過零，這是不應(yīng)該發(fā)生的。在本分析中，對(duì)這過程進(jìn)行更嚴(yán)格的試驗(yàn)。在所有的情況內(nèi)，RPER2函數(shù)在側(cè)翻預(yù)測(cè)方面比RPER1函數(shù)更加穩(wěn)定，在接近側(cè)翻過程RPER1函數(shù)不能正確預(yù)測(cè)車輛側(cè)翻。因此，RPER2函數(shù)比RPER1可以在更嚴(yán)重碰撞工況下工作。但由于它的更穩(wěn)定的回轉(zhuǎn)動(dòng)能條款，故它預(yù)測(cè)車輛側(cè)翻緩慢。

為了更加完整地評(píng)估RPER函數(shù)的預(yù)測(cè)能力，采用ADVS進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，對(duì)兩操作過程和兩不連續(xù)路面作徹底的研究。該兩操作過程是隨車輛滑入沙地和碰到路邊而傾斜側(cè)翻，具有不連續(xù)地面的初始側(cè)滑角，對(duì)第一操作過程假定為0°，而第二組為＋30°，這些過程分別為側(cè)邊和傾斜碰撞。對(duì)于提供的各不連續(xù)地面和碰撞狀況繪出傾倒角，傾倒率和RPER2。從n次仿真結(jié)果繪成曲線表示，僅其與地面不連續(xù)有關(guān)的初始速度不同。對(duì)于這些仿真再采用第二輕型箱式越野車的數(shù)據(jù)。

圖7 RPER分析采用側(cè)翻軸ⅡFig.7 RPER analysis using rollover axisⅡ

按側(cè)邊碰撞進(jìn)入沙地的結(jié)果示于圖17，用初始側(cè)向速度為6.0，6.5和7.0m／s仿真這種操作過程。由彈簧質(zhì)量?jī)A倒角結(jié)果表示最小的側(cè)翻速度為7.0m／s。這與RPER2繪出的情況相符合，因此僅7.0m／s值降至零。車輛在6.5m／s幾乎側(cè)翻，相應(yīng)RPER2值接近零但不為負(fù)值。

圖18示從30°前端首先滑入沙地的仿真結(jié)果，在7.0，7.5和8.0m／s傾斜土地面碰撞仿真，車輛在8.0m／s側(cè)翻。作為RPER2函數(shù)的響應(yīng)將是，僅在8.0m／s RPER2成這負(fù)值。

圖8 RPER分析采用側(cè)翻軸ⅢFig.8 RPER analysis using rollover axisⅢ

圖9 土傾斜路面非側(cè)翻實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.9 Soil－tripped non－rollover experimental results

圖10 土傾斜路面?zhèn)确瓕?shí)際結(jié)果Fig.10 Soil－tripped rollover experimental results

圖11 石子傾斜路面非側(cè)翻實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.11 Curb－tripped non－rollover experimental results

圖12 石子傾斜路面?zhèn)确囼?yàn)結(jié)果Fig.12 Curb－tripped rollover experiment results

圖13 土傾斜路面非側(cè)翻仿真結(jié)果Fig.13 Soil－tripped non－rollover simulation results

圖14 土傾斜路面?zhèn)确抡娼Y(jié)果Fig.14 Soil－tripped rollover simulation results

圖15 石子傾斜路面非側(cè)翻仿真結(jié)果Fig.15 Curb－tripped non－rollover simulation results