車輛道路模擬試驗測試技術

陸江

摘 要：車輛道路模擬試驗，是科學考察車輛整車零件以及相關運行部件可靠性和安全性的重要途徑。一般而言，車輛道路模擬試驗分為實際道路試驗以及試驗場道路試驗和實驗室模擬試驗3種形式。因此，可結合壽命等效原則，構建3種模擬試驗模型的相關性。該文主要從車輛運行的實際情況出發，重點針對車輛道路模擬試驗測試技術相關內容進行探討，以此對車輛結構以及相關零部件進行疲勞損傷試驗。

關鍵詞：車輛 道路模擬試驗 測試

中圖分類號：U41 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（c）-0104-02

通常而言，車輛荷載測試以及載荷譜編制，能夠為車輛以及其相關零部件的疲勞性試驗提供科學的加載方式。同時，這一測試過程也為車輛結構的疲勞壽命系統估測提供了一種科學的依據。因此，該文主要結合我國國產B型轎車前橋為研究測試對象，在標準的EVP車輛模擬試驗路上采集相關的運行信號以及編制行車荷載及載荷譜樣本。在此基礎上，基于遠程參數控制技術，對車輛道路模擬試驗過程中的載荷譜進行構建，以此全面系統測試車輛的運行性能，以便對其整車結構和相關零部件進行改進設計與優化。

1 車輛道路模擬試驗行車荷載分析

通常車輛行駛中，車輛加減速、轉向和制動等以及駕駛員習慣等因素會使行車產生外部動態荷載，此時的信號頻率屬于0.65 Hz的低頻信號；另一方面，道路技術等級以及材料鋪裝程度和使用周期、維護管理情況等也會使對行車施加外部動態荷載，此時的信號頻率屬于大于0.65 Hz的高頻信號。因此，行車在實際運行中，外部動態荷載會隨著時間的不斷變化而變化，其中大多荷載為隨機外部動態荷載。因此，會使汽車在行駛過程中的相關零部件產生不規則荷載，從而引發疲勞損傷[1]。

2 收集與獲取車輛道路模擬試驗的載荷譜及信號

2.1 采集車輛道路模擬試驗的載荷譜

該次模擬試驗全程在EVP標準試驗道路中進行，主要收集車輛在行駛中路面的實際狀況信號，并按照一定比例將信號放大，相當于汽車在標準測試道路中進行運行，縮短測試周期。為了防止車輛駕駛員不良駕駛習慣對行車荷載測試造成影響，因此安排3名專業駕駛員在此標準測試道路中隨機進行15次循環測試，從而科學收集相關測試信號。

2.2 確定迭代控制點參數

對于B級FF型前輪驅動以及發動機前置的轎車而言，車輛傳動系以及懸架和轉向系、發動機中的相關動力荷載全部需要由車輛的前橋來承擔。因此，道路對車輛前橋造成的動態激勵是構成車輛行車過程中疲勞性損傷的主要因素之一。將這一測試部位作為車輛道路模擬試驗中的迭代控制結構，能夠保證車輛道路測試結果完整與科學。同時，選取其為迭代控制點，能夠大大提升車輛對路面的敏感性，也可以提升檢測信號的降噪比率。與此同時，這一結構與車輛振動臺中的相關傳動器位置相靠近，因此便于道路振動迭代試驗分析。為了保證此測試點中的模擬響應譜與實測道路響應譜之間的誤差相差15%，需滿足以下2個測試條件[2]。

（1）為了車輛迭代測試盡可能收斂，需保證車輛迭代模擬測試的控制點與整車結構的試驗驅動力分別呈正交關系與線性關系。

（2）迭代控制點需與測試監控點相靠近，便于對車輛道路疲勞性結構損傷情況進行合理監測。

故該次迭代試驗的主要迭代目標是車輛車輪軸頭中6個方向的分力，并在車輛疲勞性試驗中將這6個不同分力作為有限元模型的輸入激勵，同時采用測量輪傳感技術裝置，直接對車輛左右兩側車輪的垂向、側向以及縱向3個方向中的力矩進行科學測試，從而將測試結果作為此次車輛道路模擬試驗的迭代控制參數。在此測試過程中，可收集車輪的轉角信號以及輪速信號和車身的相關位移信號等，從而為后續車輛荷載譜的編制提供科學的修正參數。

2.3 確定監控點

為了在測試過程中提高模擬測試數據結果的精準度，需科學確定監控點，從而對車輛零部件危險點以及整車結構相關情況進行監測。只有迭代控制點的精度較高，車輛監測點的精度才會更高。因此，監測控制點的主要作用是對車輛道路模擬測試中自動生成的加載譜精度進行檢測。監測控制點一般分為部件監測與車輛整車結構監測，分別將其布設于車輛的相關控制點，從而對車輛的多通道荷載譜樣本進行科學收集監測。

2.4 選取目標響應信號

目標信號選取要以車輛迭代控制測試中的道路荷載譜為依據。首先，對采集的相關信號進行數字化采樣以及數據處理和異項消除處理，然后再對相關數據資料進行核實統計。如果在車輛道路整個試驗過程中，循環信號具有穩定性，可選取其中的一個載荷譜信號作為車輛道路模擬迭代試驗目標信號。具體的運行工作原理如圖1所示[3]。

3 車輛道路模擬試驗中RPC技術迭代分析

車輛道路模擬試驗中RPC技術迭代分析主要包括如下幾大關鍵步驟。

（1）對道路車輛行駛中的原始信號進行采集，并經過信息處理，從而自動生成室內道路模擬試驗的相關期望值信號。

（2）采用電液伺服控制系統驅動機械液壓裝置，結合白噪聲信號對車輛道路模擬系統中的相關數據進行加載，并分別對系統中的輸入與輸出載荷譜進行計算分析，從而獲取車輛道路模擬試驗系統中信號頻率的響應函數。

（3）結合期望響應信號以及逆頻率響應函數，經過科學計算，自動生成原始的道路車輛模擬試驗驅動信號。

（4）因整個車輛道路模擬測試系統屬于非線性，因此在測定車輛道路運行模擬試驗中的頻響函數矩陣時，要基于線性系統進行測試。故系統初始驅動信號要采用數據迭代進行修正，最終得到科學的車輛道路模擬測試參數值。

（5）最終要通過車輛道路模擬試驗，獲取信號反復激勵試件，并對車輛行進中的振動噪聲以及疲勞性損傷和結構耐久性進行試驗分析。

4 結語

綜上所述，基于遠程參數控制的車輛道路模擬試驗分析技術，在實際汽車生產與開發過程中具有重要的作用。該文主要結合汽車實際運行情況，重點針對車輛道路模擬測試中道路荷載譜的收集以及相關信號的采集和數據的迭代分析等相關技術內容進行論述，最終實現了車輛道路模擬測試中荷載譜的編制，因此大大提升了車輛的結構性能，為車輛生產以及汽車結構設計和優化提供了科學的參考依據。

參考文獻

[1] 周鋐，俞曉輝.整車多通道道路模擬試驗的研究[J].汽車與配件，2015（50）：82-84.

[2] 王望良，劉漢光，孟東閣，等.車輛道路模擬試驗道路譜獲取方法研究[J].工程機械，2013，44（8）：18-24.

[3] 馬浩松.汽車座椅六通道道路模擬試驗的研究[J].上海汽車，2010（4）：8-12.