对汽车操纵稳定性现行评价指标的分析与建议
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主题词： 操纵稳定性 评价指标 分析 中图分类号： Ｕ４６７．１ 文献标识码： Ａ 文章编号： １０００－ ３７０３（ ２００６） ０９－ ０００５－ ０４
Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｐｒ ｅｓｅｎｔ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｍａｎｅｕｖｅｒ ｉｎｇ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ
表 １ 中数据显示， 该样车的转向回正性和转向 盘转角阶跃输入瞬态响应两项的评分值较低， 说明
—６—
汽车技术
·设计·计算·研究·
其 自 动 回 正 保 持 直 线 行 驶 的 能 力 、转 向 灵 敏 度 及 随
动性较差。 表 １ 国内某品牌轿车操纵稳定性评分及评价结果
试验项目 评价指标
试验结果 单项评分 项目 综合 左转 右转 左转 右转 评分 评分
０．３９２ ０．２７４ ８７．８ １０３．４
转向 轻便性
蛇行
Ｆｓ ／Ｎ Ｆｍ ／Ｎ ｒ ／ｒａｄ·ｓ－１ θ／（ °）
９．５ ２８．６ ０．２６４ ４６．１
１００
１００
１００
７７．０
８６．４ ９１．０
１００
阶跃 输入
ｔｒ ／ｓ
０．２５ ０．２３ ４６．７ ５０．７ ４６．７
ｆ ／Ｈｚ
１．２ １．１ ９１．１ ８４．４
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： Ｍａｎｅｕｖｅｒ ｉｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ，Ａｎａｌｙｓｉｓ
１ 前言
在整车的品质评价试验体系中， 汽车的操纵稳 定性试验评价是极其重要的部分之一。操纵稳定性 的品质评价包括转向轻便性、行驶时路感、转向操纵 灵敏性、抗外力干扰能力及受干扰后的反应、急转和 行驶过程中的安全稳定性等， 这些均属汽车品质特 性的感觉评价。为了更明确地表示汽车操纵稳定性 品质水平， 同时也为了进行有针对性和目的性的参 数计算调整， 除必要的感觉评价外还需要量化指标， 以进行必要的量化比较。而确定操纵稳定性评价指 标和指标限值是进行量化评价的基础， 其确定的合
４ Ｑｕａｎ－ Ｚｈｏｎｇｙａｎ，Ｊｏｈｎ Ｍ Ｗ，ｅｔ ａｌ．Ｃｈａｓｓｉｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｅ－ ｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｕｓｉｎｇ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ： Ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｌｏｏｐ，Ｒａｐｉｄ Ｐｒｏｔｏ－ ｔｙｐｉｎｇ，ａｎｄ Ｈａｒｄｗａｒｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｌｏｏｐ．ＳＡＥ Ｐａｐｅｒ，２００２（ ０１） ： ５６５．
·设计·计算·研究·
对汽车操纵稳定性现行评价指标的分析与建议
Байду номын сангаас陈振日
（ 海南汽车试验研究所）
【摘 要 】汽 车 操 纵 稳 定 性 品 质 评 价 是 整 车 品 质 评 价 体 系 中 极 其 重 要 的 部 分 之 一 。 对 国 家 现 行 标 准 的 操 纵 稳 定 性 评价指标进行了简单分析， 阐明了评价指标的实际意义； 针对蛇行试验评价指标的局限性进行了分析， 指出了现行 评价指标的缺陷， 建议增加抓地能力为评价指标。阐述了确定评价指标限值要求的方法及操纵稳定性品质在整车品 质当中的矛盾平衡体关系。
２ 不足转向 １
中性转向 过度转向
βＬ Ｋ
２．３ 转向轻便性 转 向 轻 便 性 的 评 价 指 标 为 绕“８”字 行 驶 的 最 大
操舵力和平均操舵力， 按照现行标准的评分方法和 评价方法， 操舵力应越小越轻便， 但太小后可能会出 现操纵无手感的缺陷。 ２．４ 转向盘转角阶跃输入瞬态响应
转向盘转角阶跃输入瞬态响应试验的评价指标 是 侧 向 加 速 度 为 ２ ｍ ／ｓ２ 时 汽 车 横 摆 角 速 度 的 响 应 时间 ｔｒ， 评价的是汽车转向的反应灵敏度和整车随 转向盘的随动性， 响应时间越小说明转向灵敏度及 整车随动性好。 ２．５ 转向盘转角脉冲输入瞬态响应
脉冲
Ｄ ／ｄＢ ４．５９３ ３．５５２ ６５．４ ７９．３ ８２．３
输入
α／（ °）
２９．６ ２９．４ ９０．４ ９０．６
３ 对蛇行试验评价指标的建议
图 ４ 为蛇行试验示意图。蛇行评价指标的峰值 ｒ 和 θ越小说明该车绕桩时的操纵性及安全稳定性 越好。但这两个评价指标反映的不是纯操纵稳定 性， 其大小与整车的外形尺寸和轴距等有直接关 系， 外形尺寸越大、轴距越长， 绕过同样桩距标桩所 必 需 的 ｒ 值 和 θ值 越 大 （ 假 定 转 向 系 统 传 动 比 相 同） ， 评价结果越差。因此， ｒ 和 θ只能在外形尺寸和 轴距相同的两辆样车之间才具有可比性， 才能进行 量化评价。
Ｃｈｅｎ Ｚｈｅｎｒｉ
（ Ｈａｉｎａｎ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｔｅｓｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ） 【Ａｂｓｔｒ ａｃｔ】Ｔｈｅ ｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｓ ａ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐａｒｔ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｎａｔｉｏｎａｌ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｔａｎｄａｒｄ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｏｆ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ； ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｓｎａｋｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ，ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｆ ｐｒｅｓｅｎｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ，ａｄ－ ｖｉｓｅｓ ｔｏ ｔａｋｅ ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｇｒｏｕｎｄ ａｄｈｅｓｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ ａｓ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｌｓｏ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｏｒｙ ｂａｌａｎｃｅ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｃｏｎｆｉｒｍｉｎｇ ｅｖａｌｕａ－ ｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｌｉｍｉｔ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ．
５ Ｓｕｈ Ｍ Ｗ，Ｓｅｏｋ Ｃ Ｓ，ｅｔ ａｌ．Ｈａｒｄｗａｒｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｌｏｏｐ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ＡＢＳ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＣ Ｉｎｔ Ｊ ｏｆ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｄｅｓｉｇｎ，２０００ （ ２４） ： １５７ ～ １７０． ２００６ 年 第 ９ 期
６ 李静．４×４ 越野汽车牵引力控制策略与控制算法研究： ［ 学 位论文］ ．长春： 吉林大学，２００３．
图 ２ 转向回正性Δｒ曲线
图 ３ 转向盘转角脉冲输入增益曲线和相位曲线
以上 ５ 个试验项目基本包括了汽车的转弯特性 及转向过程的安全稳定性、自动回正保持直线行驶 的能力、转向的轻便性、操纵的灵敏度及随动性和外 来因素对整车操纵稳定性影响大小等有关汽车操纵 稳定性方面的内容。而第 ６ 项蛇行绕桩试验更趋向 于对汽车操纵稳定性的综合评价考核， 按照现行标 准其评价指标是平均横摆角速度峰值 ｒ 和平均转向 盘转角峰值 θ。表 １ 为国内某品牌轿车依据现行国 标的操纵稳定性评分及评价结果。
７ 李静等．四轮驱动汽车沙地牵引力控制方法仿真．汽车技 术，２００３，（ １０） ： ７～９． （ 责任编辑 辛 民） 修改稿收到日期为 ２００６ 年 ６ 月 ６ 日。
—５—
·设计·计算·研究· ２．１ 稳态回转
稳态回转试验包括中性转向点侧向加速度值 ａｎ、不足转向度 ｕ 和车身侧倾度 ｋФ３ 个评价指标。汽 车的转弯特性如图 １ 所示， 固定转向盘转角随车速 的不断加大（ 即侧向加速度不断增大） ， 汽车的转弯 特性有时也会发生变化， ａｎ 的物理意义是在加速过 程中汽车由不足转向变为过度转向时 （ 即中性转向 点） 对应的侧向加速度值。ａｎ 值越大说明转向过程中 汽车的操纵及安全稳定性越好， 转向翻车的可能性 越小； ａｎ 值越小则说明汽车会过快地出现过度转向 而导致翻车。ｕ 是对汽车不足转向“量”大小的评价， 如图 １ 中， 不足转向 ２ 的“量”比不足转向 １ 的“量” 大， 虽然汽车都应具有不足转向特性（ 过度转向是导 致翻车的原因之一） ， 但不足转向的“量”并非越大越 好。虽然不足转向“量”越大时转向稳定性越好， 但转 向的侧向力减弱， 对操纵性不利； 越小则在转向时汽 车 会 较 早 进 入 不 稳 定 性 状 态 。ｋФ 指 的 是 转 向 过 程 中 车身的倾斜程度， ｋФ 越大汽车越不安全， 倾斜过大 将直接导致车辆失控。
５５．３ １００
７７．６ ９４．１
９２．９
８４．８
１３．９９ ８９．４
１７．４４ ８０．２
平均车身侧倾 角峰值 Φ ／（ °） 整车（ 长×宽）
／ｍｍ×ｍｍ 轴距 ／ｍｍ
４．５９ — — ２．６２ — —
３ ５６８×１ ５３０ ２ ３４０
３ ６４０×１ ６６０ ２ ３７０
由表 ２ 可知， 与 ２ 号样车相比， １ 号样车在 ｒ 值 较小的情况下 Φ值反而较大， 而在蛇行试验中， Φ 是影响汽车安全稳定性和操纵性的最主要因素， Φ 过大将直接导致车辆失控甚至翻车， 另外 Φ的大小 在影响汽车操纵稳定性方面与整车的外形尺寸和轴 距等没有直接关系， 是一个反映操纵稳定性的纯指 标， 因此建议在蛇行试验的评价中将 Φ值作为主要 评价指标， ｒ 和 θ可以作为参考指标。
２００６ 年 第 ９ 期
按照现行标准进行蛇行试验的评价方法具有很大的
局限性。 表 ２ 国内两种外形尺寸和轴距稍有差别的
轿车蛇行试验评分及评价结果
参数指标
１ 号样车
２ 号样车
测试 单值 单项 测试 单值 单项 结果 评分 评分 结果 评分 评分
桩距 ／ｍ
３０
平均转向盘转 角峰值 θ／（ °）
平均横摆角速 度峰值 ｒ ／（ °）
理与否直接关系到评价是否客观准确。
２ 现行国标的评价指标分析
目前， 汽车操纵稳定性评价执行的国家标准是 ＱＣ ／Ｔ ４８０—１９９９ 《汽车操纵稳定性指标限值与评 价方法》， 依据标准可进行稳态回转、转向回正性、转 向轻便性、转向盘转角阶跃输入瞬态响应、转向盘转 角脉冲输入瞬态响应和蛇行等共 ６ 项试验评价， 这 些项目的评价基本上包括了有关汽车操纵稳定性方 面的内容， 其评价方法及评分方法基本合理， 至于指 标限值要求是否合理在此不作评论。下面具体分析 汽车操纵稳定性现行评价指标的物理意义及内容。
转向盘转角脉冲输入瞬态响应试验评价的是汽 车受到外来因素干扰时的反应， 评价指标为谐振频 率 ｆｐ、谐振峰水平 Ｄ 和相位滞后角 α。该项试验把整 车看作一个系统， 当受到外来因素干扰时， 系统的 ｆｐ 越高、Ｄ 和 α越小则说明整车所受到的影响越小， 抗 干扰能力越强。图 ３ 所示为转向盘转角脉冲输入时 汽车的增益曲线及相位曲线。增益曲线表明的是输 出信号（ 横摆角速度 ｒ） 和输入信号（ 转向盘转角 θ） 的比值 Ｇｒ（ Ｇｒ＝ｒ ／θ） 随输入信号频率的变化关系， 比 值最大点对应的频率为谐振频率； 相位曲线表明输 出信号相对于输入信号的相位滞后角 αｒ 随输入信 号频率的变化关系。
Ｒ
Ｏ 图 １ 汽车转弯特性示意
２．２ 转向回正性 转向回正性的评价指标是松开转向盘 ３ ｓ 时的
残留横摆角速度绝对值 Δｒ 和横摆角速度总方差 Ｅｔ。 Δｒ 越小说明汽车转向后自动回正保持直线行驶 的 能力越好， Ｅｔ 越小说明松开转向盘后自动回正越迅 速。典型的转向回正性 Δｒ 曲线如图 ２ 所示
图 ４ 蛇行试验示意
表 ２ 为国内两种外形尺寸和轴距稍有差别的 轿车进行蛇行试验时， 按照现行标准进行评分及评 价的结果。根据表 ２ 数据， 如果只看 ｒ 和 θ值大小及 相对应的评分值， 可得出的评价结果是 １ 号样车的 操纵稳定性比 ２ 号样车好， 但感觉评价结果是 ２ 号 样车要比 １ 号样车好。正是由于外形尺寸和轴距的 差异才导致量化评价和感觉评价的截然不同， 所以
稳态 回转
ａｎ ／ｍ·ｓ－ ２
无 无 １００ １００
ｕ ／（ °）·（ ｍ·ｓ－２） －１ ０．０９９ ０．１５４ ８４．５ ９３．１ ９４．８
ｋΦ／ （ °）·（ ｍ·ｓ－２） －１ ０．４８６ ０．５３６ １００ １００
转向 回正
Δｒ ／ｒａｄ·ｓ－１ Ｅｔ ／ｓ
０．０８２ ０．０１２ ６．４ ８６．４ ４７．１
Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｐｒ ｅｓｅｎｔ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ Ｉｎｄｅｘ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｍａｎｅｕｖｅｒ ｉｎｇ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ
表 １ 中数据显示， 该样车的转向回正性和转向 盘转角阶跃输入瞬态响应两项的评分值较低， 说明
—６—
汽车技术
·设计·计算·研究·
其 自 动 回 正 保 持 直 线 行 驶 的 能 力 、转 向 灵 敏 度 及 随
动性较差。 表 １ 国内某品牌轿车操纵稳定性评分及评价结果
试验项目 评价指标
试验结果 单项评分 项目 综合 左转 右转 左转 右转 评分 评分
０．３９２ ０．２７４ ８７．８ １０３．４
转向 轻便性
蛇行
Ｆｓ ／Ｎ Ｆｍ ／Ｎ ｒ ／ｒａｄ·ｓ－１ θ／（ °）
９．５ ２８．６ ０．２６４ ４６．１
１００
１００
１００
７７．０
８６．４ ９１．０
１００
阶跃 输入
ｔｒ ／ｓ
０．２５ ０．２３ ４６．７ ５０．７ ４６．７
ｆ ／Ｈｚ
１．２ １．１ ９１．１ ８４．４
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： Ｍａｎｅｕｖｅｒ ｉｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ，Ａｎａｌｙｓｉｓ
１ 前言
在整车的品质评价试验体系中， 汽车的操纵稳 定性试验评价是极其重要的部分之一。操纵稳定性 的品质评价包括转向轻便性、行驶时路感、转向操纵 灵敏性、抗外力干扰能力及受干扰后的反应、急转和 行驶过程中的安全稳定性等， 这些均属汽车品质特 性的感觉评价。为了更明确地表示汽车操纵稳定性 品质水平， 同时也为了进行有针对性和目的性的参 数计算调整， 除必要的感觉评价外还需要量化指标， 以进行必要的量化比较。而确定操纵稳定性评价指 标和指标限值是进行量化评价的基础， 其确定的合
４ Ｑｕａｎ－ Ｚｈｏｎｇｙａｎ，Ｊｏｈｎ Ｍ Ｗ，ｅｔ ａｌ．Ｃｈａｓｓｉｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｅ－ ｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｕｓｉｎｇ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ： Ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｌｏｏｐ，Ｒａｐｉｄ Ｐｒｏｔｏ－ ｔｙｐｉｎｇ，ａｎｄ Ｈａｒｄｗａｒｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｌｏｏｐ．ＳＡＥ Ｐａｐｅｒ，２００２（ ０１） ： ５６５．
·设计·计算·研究·
对汽车操纵稳定性现行评价指标的分析与建议
Байду номын сангаас陈振日
（ 海南汽车试验研究所）
【摘 要 】汽 车 操 纵 稳 定 性 品 质 评 价 是 整 车 品 质 评 价 体 系 中 极 其 重 要 的 部 分 之 一 。 对 国 家 现 行 标 准 的 操 纵 稳 定 性 评价指标进行了简单分析， 阐明了评价指标的实际意义； 针对蛇行试验评价指标的局限性进行了分析， 指出了现行 评价指标的缺陷， 建议增加抓地能力为评价指标。阐述了确定评价指标限值要求的方法及操纵稳定性品质在整车品 质当中的矛盾平衡体关系。
２ 不足转向 １
中性转向 过度转向
βＬ Ｋ
２．３ 转向轻便性 转 向 轻 便 性 的 评 价 指 标 为 绕“８”字 行 驶 的 最 大
操舵力和平均操舵力， 按照现行标准的评分方法和 评价方法， 操舵力应越小越轻便， 但太小后可能会出 现操纵无手感的缺陷。 ２．４ 转向盘转角阶跃输入瞬态响应
转向盘转角阶跃输入瞬态响应试验的评价指标 是 侧 向 加 速 度 为 ２ ｍ ／ｓ２ 时 汽 车 横 摆 角 速 度 的 响 应 时间 ｔｒ， 评价的是汽车转向的反应灵敏度和整车随 转向盘的随动性， 响应时间越小说明转向灵敏度及 整车随动性好。 ２．５ 转向盘转角脉冲输入瞬态响应
脉冲
Ｄ ／ｄＢ ４．５９３ ３．５５２ ６５．４ ７９．３ ８２．３
输入
α／（ °）
２９．６ ２９．４ ９０．４ ９０．６
３ 对蛇行试验评价指标的建议
图 ４ 为蛇行试验示意图。蛇行评价指标的峰值 ｒ 和 θ越小说明该车绕桩时的操纵性及安全稳定性 越好。但这两个评价指标反映的不是纯操纵稳定 性， 其大小与整车的外形尺寸和轴距等有直接关 系， 外形尺寸越大、轴距越长， 绕过同样桩距标桩所 必 需 的 ｒ 值 和 θ值 越 大 （ 假 定 转 向 系 统 传 动 比 相 同） ， 评价结果越差。因此， ｒ 和 θ只能在外形尺寸和 轴距相同的两辆样车之间才具有可比性， 才能进行 量化评价。
Ｃｈｅｎ Ｚｈｅｎｒｉ
（ Ｈａｉｎａｎ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｔｅｓｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ） 【Ａｂｓｔｒ ａｃｔ】Ｔｈｅ ｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｓ ａ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐａｒｔ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｎａｔｉｏｎａｌ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｔａｎｄａｒｄ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｏｆ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ； ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｓｎａｋｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｓｔ，ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｆ ｐｒｅｓｅｎｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ，ａｄ－ ｖｉｓｅｓ ｔｏ ｔａｋｅ ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｇｒｏｕｎｄ ａｄｈｅｓｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ ａｓ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｌｓｏ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｏｒｙ ｂａｌａｎｃｅ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｃｏｎｆｉｒｍｉｎｇ ｅｖａｌｕａ－ ｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｌｉｍｉｔ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ．
５ Ｓｕｈ Ｍ Ｗ，Ｓｅｏｋ Ｃ Ｓ，ｅｔ ａｌ．Ｈａｒｄｗａｒｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｌｏｏｐ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ＡＢＳ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＣ Ｉｎｔ Ｊ ｏｆ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｄｅｓｉｇｎ，２０００ （ ２４） ： １５７ ～ １７０． ２００６ 年 第 ９ 期
６ 李静．４×４ 越野汽车牵引力控制策略与控制算法研究： ［ 学 位论文］ ．长春： 吉林大学，２００３．
图 ２ 转向回正性Δｒ曲线
图 ３ 转向盘转角脉冲输入增益曲线和相位曲线
以上 ５ 个试验项目基本包括了汽车的转弯特性 及转向过程的安全稳定性、自动回正保持直线行驶 的能力、转向的轻便性、操纵的灵敏度及随动性和外 来因素对整车操纵稳定性影响大小等有关汽车操纵 稳定性方面的内容。而第 ６ 项蛇行绕桩试验更趋向 于对汽车操纵稳定性的综合评价考核， 按照现行标 准其评价指标是平均横摆角速度峰值 ｒ 和平均转向 盘转角峰值 θ。表 １ 为国内某品牌轿车依据现行国 标的操纵稳定性评分及评价结果。
７ 李静等．四轮驱动汽车沙地牵引力控制方法仿真．汽车技 术，２００３，（ １０） ： ７～９． （ 责任编辑 辛 民） 修改稿收到日期为 ２００６ 年 ６ 月 ６ 日。
—５—
·设计·计算·研究· ２．１ 稳态回转
稳态回转试验包括中性转向点侧向加速度值 ａｎ、不足转向度 ｕ 和车身侧倾度 ｋФ３ 个评价指标。汽 车的转弯特性如图 １ 所示， 固定转向盘转角随车速 的不断加大（ 即侧向加速度不断增大） ， 汽车的转弯 特性有时也会发生变化， ａｎ 的物理意义是在加速过 程中汽车由不足转向变为过度转向时 （ 即中性转向 点） 对应的侧向加速度值。ａｎ 值越大说明转向过程中 汽车的操纵及安全稳定性越好， 转向翻车的可能性 越小； ａｎ 值越小则说明汽车会过快地出现过度转向 而导致翻车。ｕ 是对汽车不足转向“量”大小的评价， 如图 １ 中， 不足转向 ２ 的“量”比不足转向 １ 的“量” 大， 虽然汽车都应具有不足转向特性（ 过度转向是导 致翻车的原因之一） ， 但不足转向的“量”并非越大越 好。虽然不足转向“量”越大时转向稳定性越好， 但转 向的侧向力减弱， 对操纵性不利； 越小则在转向时汽 车 会 较 早 进 入 不 稳 定 性 状 态 。ｋФ 指 的 是 转 向 过 程 中 车身的倾斜程度， ｋФ 越大汽车越不安全， 倾斜过大 将直接导致车辆失控。
５５．３ １００
７７．６ ９４．１
９２．９
８４．８
１３．９９ ８９．４
１７．４４ ８０．２
平均车身侧倾 角峰值 Φ ／（ °） 整车（ 长×宽）
／ｍｍ×ｍｍ 轴距 ／ｍｍ
４．５９ — — ２．６２ — —
３ ５６８×１ ５３０ ２ ３４０
３ ６４０×１ ６６０ ２ ３７０
由表 ２ 可知， 与 ２ 号样车相比， １ 号样车在 ｒ 值 较小的情况下 Φ值反而较大， 而在蛇行试验中， Φ 是影响汽车安全稳定性和操纵性的最主要因素， Φ 过大将直接导致车辆失控甚至翻车， 另外 Φ的大小 在影响汽车操纵稳定性方面与整车的外形尺寸和轴 距等没有直接关系， 是一个反映操纵稳定性的纯指 标， 因此建议在蛇行试验的评价中将 Φ值作为主要 评价指标， ｒ 和 θ可以作为参考指标。
２００６ 年 第 ９ 期
按照现行标准进行蛇行试验的评价方法具有很大的
局限性。 表 ２ 国内两种外形尺寸和轴距稍有差别的
轿车蛇行试验评分及评价结果
参数指标
１ 号样车
２ 号样车
测试 单值 单项 测试 单值 单项 结果 评分 评分 结果 评分 评分
桩距 ／ｍ
３０
平均转向盘转 角峰值 θ／（ °）
平均横摆角速 度峰值 ｒ ／（ °）
理与否直接关系到评价是否客观准确。
２ 现行国标的评价指标分析
目前， 汽车操纵稳定性评价执行的国家标准是 ＱＣ ／Ｔ ４８０—１９９９ 《汽车操纵稳定性指标限值与评 价方法》， 依据标准可进行稳态回转、转向回正性、转 向轻便性、转向盘转角阶跃输入瞬态响应、转向盘转 角脉冲输入瞬态响应和蛇行等共 ６ 项试验评价， 这 些项目的评价基本上包括了有关汽车操纵稳定性方 面的内容， 其评价方法及评分方法基本合理， 至于指 标限值要求是否合理在此不作评论。下面具体分析 汽车操纵稳定性现行评价指标的物理意义及内容。
转向盘转角脉冲输入瞬态响应试验评价的是汽 车受到外来因素干扰时的反应， 评价指标为谐振频 率 ｆｐ、谐振峰水平 Ｄ 和相位滞后角 α。该项试验把整 车看作一个系统， 当受到外来因素干扰时， 系统的 ｆｐ 越高、Ｄ 和 α越小则说明整车所受到的影响越小， 抗 干扰能力越强。图 ３ 所示为转向盘转角脉冲输入时 汽车的增益曲线及相位曲线。增益曲线表明的是输 出信号（ 横摆角速度 ｒ） 和输入信号（ 转向盘转角 θ） 的比值 Ｇｒ（ Ｇｒ＝ｒ ／θ） 随输入信号频率的变化关系， 比 值最大点对应的频率为谐振频率； 相位曲线表明输 出信号相对于输入信号的相位滞后角 αｒ 随输入信 号频率的变化关系。
Ｒ
Ｏ 图 １ 汽车转弯特性示意
２．２ 转向回正性 转向回正性的评价指标是松开转向盘 ３ ｓ 时的
残留横摆角速度绝对值 Δｒ 和横摆角速度总方差 Ｅｔ。 Δｒ 越小说明汽车转向后自动回正保持直线行驶 的 能力越好， Ｅｔ 越小说明松开转向盘后自动回正越迅 速。典型的转向回正性 Δｒ 曲线如图 ２ 所示
图 ４ 蛇行试验示意
表 ２ 为国内两种外形尺寸和轴距稍有差别的 轿车进行蛇行试验时， 按照现行标准进行评分及评 价的结果。根据表 ２ 数据， 如果只看 ｒ 和 θ值大小及 相对应的评分值， 可得出的评价结果是 １ 号样车的 操纵稳定性比 ２ 号样车好， 但感觉评价结果是 ２ 号 样车要比 １ 号样车好。正是由于外形尺寸和轴距的 差异才导致量化评价和感觉评价的截然不同， 所以
稳态 回转
ａｎ ／ｍ·ｓ－ ２
无 无 １００ １００
ｕ ／（ °）·（ ｍ·ｓ－２） －１ ０．０９９ ０．１５４ ８４．５ ９３．１ ９４．８
ｋΦ／ （ °）·（ ｍ·ｓ－２） －１ ０．４８６ ０．５３６ １００ １００
转向 回正
Δｒ ／ｒａｄ·ｓ－１ Ｅｔ ／ｓ
０．０８２ ０．０１２ ６．４ ８６．４ ４７．１