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 正弦停滞测试

  许多国家都要求在新车上安装电子稳定控制(ESC)安全系统。在美国,几乎所有在2011年9月以后销售的车辆都必须配备ESC,并符合2007年发布的FMVSS 126法规。FMVSS 126的要求或多或少被复制到联合国ECE R13H中,适用于欧盟国家和许多亚洲国家。FMVSS 126和ECE R13H都定义了一个测试程序,使用正弦加停顿动作。如果没有配备ESC,大多数车辆将无法通过测试。
  原始设备制造商模拟正弦加停顿的动作,以符合这两项法规的要求。在FMVSS 126的情况下,OEM必须确信在美国销售的任何车辆在测试时都会通过指定的程序。为了获得这种信心,需要进行测试和模拟相结合。在ECE R13H的情况下,该法规特别允许对一些车辆使用模拟,如果模拟已经通过与物理测试结果的比较得到验证。
  2007 年 FMVSS 126 发布后不久,Mechanical Simulation 发布了一份技术备忘录和用于 CarSim 的示例运行。此后,原始设备制造商获得了使用仿真来遵守FMVSS 126和ECE R13H的经验,CarSim也得到了进一步发展,提供了更多的内置程序,以简化该测试系列的仿真。自8.0以来的所有CarSim版本都安装了带有居住实例的正弦。
程序摘要
FMVSS 126在一份88页的文件中进行了描述,该文件是2007年4月6日《联邦公报》第72卷第66号的一部分。标准本身(571.126)有6页(第17310-17315页);模拟测试所需的描述仅有几段。
缓慢增加转向
模拟测试程序从 "缓慢增加的转向测试 "开始,旨在确定与0.3g的横向加速度相关的方向盘角度A,速度为80公里/小时,转向角以13.5度/秒的速度增加。当通过物理测试进行时,对逆时针方向的转向重复进行三次测试,直到横向加速度达到0.5g;对每次测试使用线性回归计算出正好是0.3g的横向加速度的转向角,并对三次结果取平均值。对顺时针方向的转向重复这一序列,并对两个方向上获得的绝对角度进行平均,以获得A。
正弦停滞
正弦停顿 "测试包括将车辆开到略高于80公里/小时的速度,没有转向或制动,让它以最高档位滑行到80公里/小时,然后用机器人施加一个转向控制,其形状如图2所示。
用这个波形进行了两个系列的测试(一个是最初的正向转向,如图所示,另一个是符号颠倒)。在第一次测试中,该波形按1.5-A的比例进行。如果车辆通过了测试,那么在下一次测试中,振幅将以0.5A的增量增加。当振幅大于270度时,就达到了一个系列的最后一次运行(同时,如果振幅delta大于300度,那么最后一次运行的振幅就会降低到300度)。
系列中的每个测试的成功或失败是基于车辆在转向开始后的三个特定时间的状态。
该系列测试的成功或失败是基于车辆在转向开始后三个特定时间的状态。
1.如果增益为5.0或更大,则在1.07秒进行横向位移检查。对于总车重3,500公斤或以下的车辆,车辆质心的侧向位移必须是1.83米(6英尺)或更大。如果位移小于此值,则车辆不能通过测试。对于总车重大于3,500公斤的车辆,要求的横向位移是1.52米(5英尺)。
2.测试中得到一个峰值偏航率。转向停止后1.0秒的瞬间偏航率与峰值速率进行比较,必须是峰值速率的35%或更少。如果瞬间偏航率高于峰值偏航率的35%,那么车辆就不能通过测试(例如,图1)。
3.转向停止后1.75秒的瞬间偏航率与峰值速率进行比较,必须是峰值速率的20%或更少(S5.2.2,见图1)。如果瞬间偏航率高于峰值偏航率的20%,那么车辆就不能通过测试。
 
如果车辆在每个方向上都测试到最后的运行而没有失败,那么车辆就通过了测试。例如,图3显示了带ESC的车辆在所有的测试中(两个方向)得到的图谱。图4显示了带电调的Simulink模型在CarSim中运行的过程。
 
 
 
TruckSim中的倾斜台测试
  翻车是卡车运营中比较严重的事故风险之一。关注卡车安全的工程师需要工具来研究如何最大限度地防止翻车。倾斜台测试是用于此目的的最有用和受控的实验方法之一。多年来,倾斜台试验为我们了解重心高度、轨道宽度、各种符合性和鞭打如何影响翻车阈值做出了很大贡献。
  我们对翻车所涉及的物理机制的理解,大部分是通过密歇根大学运输研究所的倾斜台测试发展起来的。下图说明了一些更重要的机制。
来源:Winkler, C.B., et al.  Rollover of heavy commercial vehicles. Society of Automotive Engineers, Warrendale, 2000, pp. 74. SAE RR-004. ISBN 0-7680-0626-0. Library of Congress: 00-104395
  倾斜台试验的模拟为TruckSim的用户提供了在其办公桌上进行翻车试验的手段,其明显的优点是不需要真实的卡车和设施。此外,模拟过程提供了更多的物理学知识,因为所有的计算变量都可以被监控和绘制,使模拟测试成为完善和调整车辆属性的有力工具,以最大限度地提高抗翻滚能力。
TruckSim 用户可通过 TruckSim 8 提供的示例看到这种能力。
参考资料:
ISO 16333:2004. Road vehicles - Heavy commercial vehicle combinations and articulated buses - Steady-state rollover threshold - Tilt-table test method
 
 

 

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