CN112345271B - 一种车辆动态翻滚测试设备及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆动态翻滚测试设备及其方法。设备包括翻滚测试装置，翻滚测试装置包括测试面，测试面为泥沙面、上斜坡面和下斜坡面中的一种或多种，测试面用于为待测车辆提供不同的翻滚速度和翻滚角度，以使待测车辆的侧向加速度达到临界加速度；其中，临界加速度为根据车辆侧翻模型，计算出待测车辆侧翻所受到的侧向加速度。在牵引***将待测车辆加速到预定试验速度后，待测车辆经过测试面，以使数据采集装置实时采集待测车辆在行驶和翻滚过程中的工况测试数据，工况测试数据用于车辆设计的标定。本发明通过不同的工况模拟，可积累相关工况测试数据并用于车辆设计的标定，提高了整车安全性能开发能力，减小对汽车侧翻事故后的人员存在的隐患。
Description
技术领域
本发明涉及车载娱乐技术领域，尤其涉及一种车辆动态翻滚测试设备及其方法。
背景技术
安全气囊是汽车被动安全***中的非常重要的一部分，其可靠性是气囊设计过程中极为关键的指标。如果发生漏点爆、迟点爆、误点爆都会给乘员带来极大的伤害。现有的强制性标准法规的意见征求稿《汽车安全气囊***误作用试验的方法和要求》中主要的检测方法为三类：静态试验、路障试验和粗糙路试验。针对汽车侧气囊的试验主要为篮球撞击试验、自行车模拟撞击试验及侧路肩碰撞试验，都是由碰撞物对车辆侧面进行冲击，检查侧气囊的误作用安全性。其余动态的试验都是车辆正常姿态下的撞击试验。
然而，在车辆正常行驶的过程中会出现多种类侧翻工况，例如侧翻路况在山路、沙地、雨天或北方较常见，由于侧翻工况存在很多不同程度的状态，侧气囊根据不同工况实现不同功能。但是目前的气囊ECU验证试验无法实现应对车辆在动态翻滚工况下的功能验证，根据现有的车辆设计标定标准所设计的车辆，对汽车侧翻事故后的人员仍存在较大隐患。
发明内容
本发明目的在于，提供一种车辆动态翻滚测试设备及其方法，能够解决目前的气囊ECU验证试验无法实现应对车辆在动态翻滚工况下的功能验证，根据现有的车辆设计标定标准所设计的车辆，对汽车侧翻事故后的人员仍存在较大隐患的问题。
本发明实施例提供一种车辆动态翻滚测试设备，包括翻滚测试装置，所述翻滚测试装置包括测试面，所述测试面为泥沙面、上斜坡面和下斜坡面中的一种或多种，所述测试面用于为所述待测车辆提供不同的翻滚速度和翻滚角度，以使所述待测车辆的侧向加速度达到临界加速度；其中，所述临界加速度为根据车辆侧翻模型，计算出所述待测车辆侧翻所受到的侧向加速度；
在牵引***将待测车辆加速到预定试验速度后，所述待测车辆经过所述测试面，以使数据采集装置实时采集所述待测车辆在行驶和翻滚过程中的工况测试数据；其中，所述工况测试数据用于车辆设计的标定。
本发明实施例还提供一种车辆动态翻滚测试方法，应用于上述实施例中的车辆动态翻滚测试设备，所述方法包括：
建立车辆侧翻模型，并根据所述车辆侧翻模型计算待测车辆侧翻时的临界加速度；其中，所述临界加速度为所述待测车辆侧翻所受到的侧向加速度；
通过牵引***将所述待测车辆加速到预定试验速度，并使所述待测车辆经过所述测试面；其中，所述测试面用于为所述待测车辆提供不同的翻滚速度和翻滚角度，以使所述待测车辆的侧向加速度达到所述临界加速度；
通过数据采集装置实时采集所述待测车辆在行驶和翻滚过程中的工况测试数据；其中，所述工况测试数据用于车辆设计的标定。
相较于现有技术，本发明实施例中的车辆动态翻滚测试设备可模拟现实路况中各种侧翻工况，并新增整车在气囊ECU开发流程中的测试验证方法，通过不同的工况模拟，可积累相关动态翻滚的工况测试数据，使之用于车辆设计的标定，提高了整车安全性能开发能力，减小对汽车侧翻事故后的人员存在的隐患，并提高了新技术研发的自主能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明某一实施例提供的车辆动态翻滚测试设备的结构示意图；
图2是本发明某一实施例中的车辆动态翻滚测试方法的流程示意图；
图3是本发明某一实施例提供的车辆侧翻模型示意图；
图4是本发明某一实施例提供的车辆动态翻滚测试设备中的泥沙翻滚测试装置的结构示意图；
图5是本发明某一实施例提供的车辆动态翻滚测试设备中的坡道翻滚测试装置的结构示意图；
图6是本发明某一实施例提供的车辆动态翻滚测试设备中的沟渠翻滚测试装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1，本发明实施例提供一种车辆动态翻滚测试设备100，包括翻滚测试装置10，翻滚测试装置10包括测试面101，测试面101为泥沙面、上斜坡面和下斜坡面中的一种或多种，测试面101用于为待测车辆300提供不同的翻滚速度和翻滚角度，以使待测车辆300达到临界加速度；其中，临界加速度为根据车辆侧翻模型，计算出待测车辆300侧翻所受到的侧向加速度。在牵引***200将待测车辆300加速到预定试验速度后，待测车辆300经过测试面101，以使数据采集装置实时采集待测车辆300在行驶和翻滚过程中的工况测试数据；其中，工况测试数据用于车辆设计的标定。
对应地，请参阅图2，本发明实施例还提供一种车辆动态翻滚测试方法，应用于上述的车辆动态翻滚测试设备100，该方法包括以下步骤：
S10、建立车辆侧翻模型，并根据车辆侧翻模型计算待测车辆300侧翻时的临界加速度；其中，临界加速度为待测车辆300侧翻所受到的侧向加速度；
S20、通过牵引***200将待测车辆300加速到预定试验速度，以使待测车辆300经过测试面101；其中，测试面101用于为待测车辆300提供不同的翻滚速度和翻滚角度，以使待测车辆300达到临界加速度；
S30、通过数据采集装置实时采集待测车辆300在行驶和翻滚过程中的工况测试数据；其中，工况测试数据用于车辆设计的标定。
需要说明的是，数据采集装置包括车载数据采集仪、高速摄像机和速度测试仪。本发明实施例中的车辆动态翻滚测试设备100自身可以包括数据采集装置，也可以外设其他设备中的数据采集装置，以实时采集待测车辆300在行驶和翻滚过程中的工况测试数据，工况测试数据包括但不限于侧翻时的车辆速度、侧翻加速度、侧气帘及侧气囊的动作时间等，在此不做具体限定。
在本发明实施例中，设计车辆动态翻滚测试设备100和整个试验的前提是确定整车翻滚试验工况，以及需要针对真实交通事故数据进行分析。根据NHTSA统计数据分析后得出的三类侧翻原因：⑴汽车高速行驶时，由于车轮受到地面障碍影响后引起车身倾角的迅速变化导致侧翻；⑵汽车在较差路况的路面上，由于路面坡度变化导致车辆侧滑，当车身侧向加速度超过限值，汽车内侧车轮垂直反向力为零，产生侧翻；⑶汽车在附着情况差的路面侧滑受到或不受到侧面障碍物撞击，引起车辆侧翻。在以上三种侧翻工况选定后，通过车辆的设计参数和实际侧翻条件计算后可得到车辆侧翻工况的实际试验速度。
为此，本发明首先建立车辆侧翻模型。通过理论知识可得，当车辆一侧的垂直方向力为零后，引起车辆侧翻。忽略车辆的可变性，把车辆固化，车辆在正常受力情况下，主要受重力、离心力、路面支持力以及侧向力，形成以下如图3所示的示意图。
根据车辆稳定状态，汽车的一侧车轮与地面的接触点取力矩之和为零，可得下列公式：
通过公式(1)变换后可得：
其中，A为汽车轴距，m为汽车的质量，hg为汽车质量高度，ay为侧向加速度，α为道路倾向坡度，Fyi为内侧轮胎支撑反向力，Fyo为外侧轮胎支撑反向力。
通过公式(2)得出，随着侧向加速度ay加大，汽车内侧轮胎支撑反方向力Fyi随之减小，当内侧轮胎反方向力Fyi减小到零时，汽车在侧倾平面内不能保持平衡，开始侧翻。此时车辆侧翻所受到的侧向加速度ay即为临界加速度其中，临界加速度ay与待测车辆300的汽车轴距A、汽车质量高度hg、以及道路倾向坡度α有关，在道路倾向坡度α一定时，不同待测车辆300的自身参数，所对应的临界加速度ay不同，可在实际测试中计算得出。
然后，通过上述模型模拟出车辆侧翻的临界加速度值，通过仿真的手段计算出对应工况下的试验车辆的速度范围，然后再在车辆动态翻滚测试设备100中重现，从而来验证该动态翻滚的工况下气囊ECU的性能，从而验证车辆的测试数据是否符合整车安全的设计要求，并将所获得的工况测试数据用于车辆设计的标定，以进一步开发整车安全性能。通过丰富车辆设计的标定，ECU能够更加准确控制侧气帘及侧气囊动作，来达到保护乘员的同时并减少维修成本。
为更好地理解本发明构思，现结合附图和具体实施例，来详细说明本发明实施例中的车辆动态翻滚测试设备100和车辆动态翻滚测试方法。
请参阅图4，在某一个实施例中，翻滚测试装置10包括泥沙翻滚测试装置110，测试面101为泥沙面；泥沙翻滚测试装置110包括第一车辆行驶平台1、车辆翻滚泥沙区2、阻尼装置和第一控制台。第一车辆行驶平台1与车辆翻滚泥沙区2相对设置，用于承载待测车辆300，并与牵引***200固定连接，第一控制台与牵引***200电连接。阻尼装置包括第一阻尼器和第二阻尼器，第一阻尼器和第二阻尼器分别固定于水平地面，并分别用于对待测车辆300进行减速；其中，第一阻尼器的缓冲度大于第二阻尼器的缓冲度。
请继续参阅图4，在某一个实施例中，第一阻尼器包括有弹簧阻尼器4，第二阻尼器包括无弹簧阻尼器3。其中，无弹簧阻尼器3可调长短，有弹簧阻尼器4不可调长短，使得二者的缓冲度不同。
本发明实施例中的泥沙翻滚测试装置110，又称Soil试验装置。Soil试验装置包括两种测试结构：一种为包括车辆轮胎挡板5，另一种为不包括车辆轮胎挡板5，车辆轮胎挡板5可以用于调整待测车辆300在运动过程中的翻滚姿态，所述翻滚姿态包括翻滚速度和翻滚角度。这两种测试结构为待测车辆300提供了不同的翻滚速度和翻滚角度，以使待测车辆300分别达到临界加速度，以分别获得待测车辆300在行驶和翻滚过程中的工况测试数据，从而用于车辆设计的标定。
具体地，Soil试验不带车辆轮胎挡板5的装置，是模拟车辆侧滑后进入沙滩或土堆的工况。采用两种不同的阻尼器：可调长短的无弹簧阻尼器3以及不可调长短的有弹簧阻尼器4，来达到试验要求的减速曲线来实现不同姿态下的车辆侧翻入沙滩的工况。
Soil试验带车辆轮胎挡板5的装置，是模拟车辆在侧滑后撞到路肩后侧翻到沙滩或土堆的工况。通过第一车辆行驶平台1搭载待测车辆300，利用第一控制台控制牵引***200的牵引机构将待测车辆300加速到预定试验速度后，同样采用两种不同的阻尼器：无弹簧阻尼器3以及有弹簧阻尼器4，来达到试验要求的减速曲线来实现不同姿态下的车辆侧翻入沙滩的工况。待测车辆300放置于第一车辆行驶平台1上，车辆轮胎挡板5由螺栓固定在行驶平台安装座6上，通过车辆轮胎挡板5来实现车辆姿态的控制。无弹簧阻尼器3以及有弹簧阻尼器4通过螺栓固定在地锚上，并利用阻尼器伸缩长短改变后阻尼变化可以实现不同减速曲线的试验要求。
其具体结构为：Soil试验装置包括第一车辆行驶平台1、车辆翻滚泥沙区2、无弹簧阻尼器3、有弹簧阻尼器4、车辆轮胎挡板5、行驶平台安装座6、行驶平台减速挡板7以及第一控制台。第一车辆行驶平台1通过牵引***200固定，车辆翻滚泥沙区2通过围板固定，无弹簧阻尼器3以及有弹簧阻尼器4通过螺栓固定在行驶跑道地锚上，车辆轮胎挡板5通过螺栓固定在第一车辆行驶平台1的行驶平台安装座6上。
请继续参阅图4，在某一个实施例中，泥沙翻滚测试装置110还包括车辆轮胎挡板5和行驶平台安装座6，行驶平台安装座6固定于第一车辆行驶平台1的侧边区域，并用于调整待测车辆300在运动过程中的姿态，车辆轮胎挡板5固定于行驶平台安装座6。
在本发明实施例中，车辆轮胎挡板5通过螺栓固定在1第一车辆行驶平台1的行驶平台安装座6上。
请继续参阅图4，在某一个实施例中，泥沙翻滚测试装置110还包括行驶平台减速挡板7，行驶平台减速挡板7固定于第一车辆行驶平台1的两侧，并用于对待测车辆300进行减速。
在本发明实施例中，行驶平台减速挡板7通过螺栓固定在1第一车辆行驶平台1上。
因此，当翻滚测试装置10为泥沙翻滚测试装置110，测试面101为泥沙面时，对应的车辆动态翻滚测试方法具体如下：
在某一个实施例中，步骤S20通过牵引***200将待测车辆300加速到预定试验速度，并使待测车辆300经过测试面101，包括以下步骤：
S21、通过牵引***200将泥沙翻滚测试装置110上放置有待测车辆300的第一车辆行驶平台1加速到预定试验速度；
S22、分别通过泥沙翻滚测试装置110的第一阻尼器和第二阻尼器对待测车辆300根据预定减速曲线进行减速，以使待测车辆300从第一车辆行驶平台1经过车辆翻滚泥沙区2，且使待测车辆300的侧向加速度达到临界加速度。
在某一个实施例中，在通过牵引***200将泥沙翻滚测试装置110上放置有待测车辆300的第一车辆行驶平台1加速到预定试验速度后，该方法还包括以下步骤：
S23、控制待测车辆300通过第一车辆行驶平台1上的车辆轮胎挡板5，以使泥沙翻滚测试装置110的车辆轮胎挡板5调整待测车辆300在运动过程中的翻滚姿态，翻滚姿态包括翻滚速度和翻滚角度。
在上述Soil试验开始前，还包括以下准备步骤：
(一)车辆准备
a)车辆质量，车辆排除燃油及其余液体后，补偿质量至整备质量，确定轮胎胎压为设计值(第一次称重)，安装车载测试设备后，并放置H3-50假人于主驾座位(其余座位可根据研发需求放置不同假人)，该质量为试验质量(第二次称重)。
b)车辆准备，对车辆方向盘进行止转处理，防止车辆行驶过程的直线型，利于保持试验一致性。
c)座椅调节，主驾座椅前后位置中间，上下位置最低，靠背正常驾驶位置，安全带高调最高。
d)设备安装，根据试验需求安装车载制动器、电池、数据采集仪、高速摄像机以及其车身加速度、角速度及车门压力等各类传感器。
e)试验速度，通过仿真计算的试验速度，设置试验牵引速度，通过牵引***200使试验车辆达到预定试验速度，利用测速仪记录实际翻滚速度。
(二)Soil试验装置准备
a)Soil试验不带车辆轮胎挡板5的装置，是模拟车辆侧滑后进入沙滩或土堆的工况。同样采用两种不同的阻尼器无弹簧阻尼器3以及有弹簧阻尼器4来达到试验要求的减速曲线，从而实现不同姿态下的车辆侧翻入沙滩或土堆的工况。
b)Soil试验带车辆轮胎挡板5的装置，是模拟车辆在侧滑后撞到路肩后侧翻到沙滩或土堆的工况。通过第一车辆行驶平台1搭载待测车辆300，利用第一控制台控制牵引***200的牵引机构将待测车辆300加速到预定试验速度后，同样采用两种不同的阻尼器：无弹簧阻尼器3以及有弹簧阻尼器4，来达到试验要求的减速曲线来实现不同姿态下的车辆侧翻入沙滩或土堆的工况。待测车辆300放置于第一车辆行驶平台1上，车辆轮胎挡板5由螺栓固定在行驶平台安装座6上，通过车辆轮胎挡板5来实现车辆姿态的控制。无弹簧阻尼器3以及有弹簧阻尼器4通过螺栓固定在地锚上，并利用阻尼器伸缩长短改变后阻尼变化可以实现不同减速曲线的试验要求。
(三)试验准备
a)试验车辆和工装定位，试验车辆纵向居中放置于第一车辆行驶平台1上，有挡板工况，车辆主驾侧轮胎贴紧车辆轮胎挡板5，无挡板工况，车辆主驾侧轮胎距离行驶平台边缘200±10(mm)。
b)沙坑里的沙子，试验前需处理平整，保持试验一致性。
c)试验车辆发车确认，车载数据采集仪设置正常、高速摄像机设置正常、速度测试仪设置正常以及牵引***200和阻尼器确认正常。
d)试验矩阵以下表1为准，为满足真实交通事故重现的特殊工况视情况调整。
表1
| 试验序号 | 试验速度(km/h) | 阻尼器型 | 有无挡板 |
| 1 | 30 | 带弹簧 | 无 |
| 2 | 30 | 带弹簧 | 有 |
| 3 | 30 | 无弹簧 | 无 |
| 4 | 30 | 无弹簧 | 有 |
综上，本发明实施例中的泥沙翻滚测试装置11及其测试方法，实现了汽车在附着情况差的路面(例如沙滩或土堆)侧滑受到或不受到侧面障碍物撞击，而引起车辆侧翻工况的验证，试验装置设计简单，且预期试验效果及一致性良好；同时，还积累了该动态翻滚的工况测试数据，使之用于车辆设计的标定，提高了整车安全性能开发能力，减小对汽车侧翻事故后的人员存在的隐患，并提高了新技术研发的自主能力。
请参阅图5，在某一个实施例中，翻滚测试装置10还包括坡道翻滚测试装置120，测试面101为上斜坡面，坡道翻滚测试装置120包括一级导向台固定座8、一级导向台台面9、一级导向台液压升降架22、一级导向台伸缩支架11、二级翻滚台固定座12、二级翻滚台液压升降架13、二级翻滚台伸缩支架14、二级翻滚台面伸缩台15和第二控制台。
一级导向台固定座8通过一级导向台液压升降架22和一级导向台伸缩支架11与一级导向台台面9连接，且一级导向台固定座8的端面和一级导向台台面9的端面活动连接。二级翻滚台固定座12与一级导向台台面9为活动连接，二级翻滚台液压升降架13和二级翻滚台伸缩支架14分别固定于二级翻滚台固定座12。二级翻滚台面伸缩台15与二级翻滚台固定座12连接，并由斜撑结构固定在二级翻滚台伸缩支架14上。第二控制台分别与一级导向台液压升降架22以及二级翻滚台液压升降架13电连接。
本发明实施例中的坡道翻滚测试装置120，又称为Ramp试验装置。Ramp试验装置，是模拟车辆单边冲上斜坡失控后，车辆产生侧面翻滚的工况。通过第二控制台调节一级导向台台面9以及二级翻滚台面伸缩台15之间的相对角度为待测车辆300提供了不同的翻滚速度和翻滚角度，以使待测车辆300达到临界加速度，以获得待测车辆300在行驶和翻滚过程中的工况测试数据，满足了试验对车辆不同姿态的要求。
其具体结构为：Ramp试验装置包括一级导向台固定座8、一级导向台台面9、一级导向台液压升降架22、一级导向台伸缩支架11、二级翻滚台固定座12、二级翻滚台液压升降架13、二级翻滚台伸缩支架14、二级翻滚台面伸缩台15以及第二控制台。
一级导向台固定座8与一级导向台台面9通过一级导向台液压升降架22和一级导向台伸缩支架11连接。台面的角度通过第二控制台电动控制一级导向台液压升降架22的高度调节，来实现一级导向台台面9与试验地面之间的角度，在达到试验要求的角度后，一级导向台台面9由一级导向台伸缩支架11通过移动孔位固定于一级导向台固定座8之上。二级翻滚台固定座12通过与一级导向台台面9通过转动铰链连接，二级翻滚台液压升降架13和二级翻滚台伸缩支架14通过螺栓固定。第二控制台电动控制调节二级翻滚台液压升降架13的高度，以实现二级翻滚台固定座12与一级导向台台面9的角度调节，在达到试验要求角度后，通过二级翻滚台伸缩支架14来固定。二级翻滚台面伸缩台15通过伸缩架与二级翻滚台固定座12连接，通过伸缩来改变二级翻滚台面伸缩台15的长度以满足不同轴距待测车辆300的要求。
因此，当翻滚测试装置10为坡道翻滚测试装置120，测试面101为上斜坡面时，对应的车辆动态翻滚测试方法具体如下，该方法还包括以下步骤：
S40、根据预定的坡道工况表，设定坡道翻滚测试装置120的一级导向台台面9与水平地面之间的夹角，设定一级导向台台面9与二级翻滚台固定座12之间的夹角，以及设定二级翻滚台面伸缩台15的长度。
在某一个具体实施例中，预定的坡道工况如表2所示。
则步骤S20通过牵引***200将待测车辆300加速到预定试验速度，并使待测车辆300经过测试面101，还包括以下步骤：
S24、通过牵引***200将待测车辆300加速到预定试验速度，以使待测车辆300依次经过一级导向台台面9、二级翻滚台固定座12的台面和二级翻滚台面伸缩台15，且使待测车辆300的侧向加速度达到临界加速度。
在上述Ramp试验开始前，还包括以下准备步骤：
(一)车辆准备
整车准备参考Soil试验整个过程。
(二)Ramp试验装置准备
Ramp试验装置，是模拟车辆单边冲上斜坡失控后，车辆产生侧面翻滚的工况。通过控制台调节一级导向台面以及二级翻滚台面之间的相对角度来满足试验对车辆不同姿态的要求。一级导向台固定座8与一级导向台台面9通过一级导向台液压升降架22和一级导向台伸缩支架11连接。台面的角度通过第二控制台电动控制一级导向台液压升降架22的高度调节，来实现一级导向台台面9与试验地面之间的角度，在达到试验要求的角度后，一级导向台台面9由一级导向台伸缩支架11通过移动孔位固定于一级导向台固定座8之上。二级翻滚台固定座12通过与一级导向台台面9通过转动铰链连接，二级翻滚台液压升降架13和二级翻滚台伸缩支架14通过螺栓固定。第二控制台电动控制调节二级翻滚台液压升降架13的高度，以实现二级翻滚台固定座12与一级导向台台面9的角度调节，在达到试验要求角度后，通过二级翻滚台伸缩支架14来固定。二级翻滚台面伸缩台15通过伸缩架与二级翻滚台固定座12连接，通过伸缩来改变二级翻滚台面伸缩台15的长度以满足不同轴距待测车辆300的要求。
(三)试验准备
a)试验车辆和工装定位，通过车辆的轮距A来固定Ramp试验装置时，需满足装置的中心线与轨道中心距离为1/2A±10(mm)。
b)试验车辆发车确认，车载数据采集仪设置正常、高速摄像机设置正常、速度测试仪设置正常以及牵引***200确认正常。
c)试验矩阵以下表2为准，为满足真实交通事故重现的特殊工况视情况调整。
表2
| 试验序号 | 试验速度(km/h) | 导向平台角度 | 翻滚台相对角度 |
| 1 | 50 | 15° | 0° |
| 2 | 50 | 30° | 0° |
| 3 | 50 | 45° | 0° |
| 4 | 50 | 15° | 15° |
| 5 | 50 | 15° | 30° |
| 6 | 50 | 15° | 45° |
综上，本发明实施例中的坡道翻滚测试装置120及其测试方法，实现了汽车高速行驶时，由于车轮受到地面障碍影响(例如单边冲上斜坡)后而引起车身倾角的迅速变化导致车辆侧翻工况的验证，试验装置设计简单，且预期试验效果及一致性良好；同时，还积累了该动态翻滚工况测试数据，使之用于车辆设计的标定，提高了整车安全性能开发能力，减小对汽车侧翻事故后的人员存在的隐患，并提高了新技术研发的自主能力。
请参阅图6，在某一个实施例中，翻滚测试装置10还包括沟渠翻滚测试装置130，测试面101为下斜坡面，沟渠翻滚测试装置130包括第二车辆行驶平台16、一级侧滑台面17、一级侧滑台面升降架18、二级翻滚台面升降架19、二级翻滚台面20、车辆行驶牵引轨道和第三控制台；其中，第二车辆行驶平台16的平均水平高度、一级侧滑台面17的平均水平高度和二级翻滚台面20的平均水平高度依次递减。
第二车辆行驶平台16与一级侧滑台面17活动连接，一级侧滑台面17通过一级侧滑台面升降架18支撑固定，二级翻滚台面20与一级侧滑台面17活动连接，并通过二级翻滚台面升降架19支撑固定。第三控制台分别与一级侧滑台面升降架18以及二级翻滚台面升降架19电连接。
本发明实施例中的沟渠翻滚测试装置130，又称为Ditch试验装置。Ditch试验装置，是模拟车辆单边冲下斜坡失控后，车辆产生侧面翻滚的工况。通过控制台调节一级侧滑台面17以及二级翻滚台面20之间的角度来满足试验对车辆不同姿态的要求。车辆行驶平台可利用现单独加高平台增加试验场地利用率。
其具体结构为：Ditch试验装置包括第二车辆行驶平台16、一级侧滑台面17、一级侧滑台面升降架18、二级翻滚台面升降架19、二级翻滚台面20以及第三控制台。
一级侧滑台面17通过铰链与第二车辆行驶平台16连接，利用电动控制一级侧翻台面升降架18高度调节来改变一级侧滑台面17与行驶平台的角度。二级翻滚台面20通过铰链与一级侧滑台面17连接，利用电动控制二级翻滚台面升降架19高度调节来实现二级翻滚台面20与一级侧滑台面17之间的角度变化，从而为待测车辆300提供了不同的翻滚速度和翻滚角度，以使待测车辆300达到临界加速度，以获得待测车辆300在行驶和翻滚过程中的工况测试数据，满足了试验对车辆不同姿态的要求。
因此，当翻滚测试装置10为沟渠翻滚测试装置130，测试面101为下斜坡面时，对应的车辆动态翻滚测试方法具体如下，该方法还包括以下步骤：
S50、根据预定的沟渠工况表，设定沟渠翻滚测试装置130的第二车辆行驶平台16与一级侧滑台面17之间的夹角，以及设定一级侧滑台面17与二级翻滚台面20之间的夹角。
在某一个具体实施例中，预定的沟渠工况如表2所示。
则步骤S20、通过牵引***200将待测车辆300加速到预定试验速度，以使待测车辆300经过测试面101，还包括以下步骤：
S25、通过牵引***200将设置在沟渠翻滚测试装置130的车辆行驶牵引轨道21上的待测车辆300加速到预定试验速度，以使待测车辆300沿着车辆行驶牵引轨道21依次经过一级侧滑台面17和二级翻滚台面20，且使待测车辆300的侧向加速度达到临界加速度。
在上述Ditch试验开始前，还包括以下准备步骤：
(一)车辆准备
整车准备参考Soil试验整个过程。
(二)Ditch试验装置准备
Ditch试验装置，是模拟车辆单边冲下斜坡失控后，车辆产生侧面翻滚的工况。通过控制台调节一级侧滑台面17以及二级翻滚台面20之间的角度来满足试验对车辆不同姿态的要求。第二车辆行驶平台16可利用现单独加高平台增加试验场地利用率。一级侧滑台面17通过铰链与第一车辆行驶平台1连接，利用第三控制台电动控制一级侧翻台面升降架18高度调节，来改变一级侧滑台面17与第二车辆行驶平台16的角度。二级翻滚台面20通过铰链与一级侧滑台面17连接，利用第三控制台电动控制二级翻滚台面升降架19高度调节，来实现二级翻滚台面20与一级侧滑台面17之间的角度变化。
(三)试验准备
a)试验车辆和工装定位，该装置嵌入到试验场地，试验区域跑道架高，车辆行驶牵引轨道21与该装置的侧滑台面夹角为15度(防止车辆直接冲下试验装置)。
b)试验车辆发车确认，车载数据采集仪设置正常、高速摄像机设置正常、速度测试仪设置正常以及牵引***200确认正常。
c)试验矩阵以下表3为准，为满足真实交通事故重现的特殊工况视情况调整。
表3
| 试验序号 | 试验速度(km/h) | 侧滑平台角度 | 翻滚台相对角度 |
| 1 | 30 | 15° | 35° |
| 2 | 30 | 15° | 40° |
| 3 | 30 | 15° | 45° |
| 4 | 30 | 15° | 50° |
| 5 | 30 | 15° | 55° |
| 6 | 30 | 30° | 35° |
| 7 | 30 | 30° | 40° |
| 8 | 30 | 30° | 45° |
| 9 | 30 | 30° | 50° |
| 10 | 30 | 30° | 55° |
综上，本发明实施例中的沟渠翻滚测试装置130及其测试方法，实现了汽车在较差路况的路面上，由于路面坡度变化(例如单边冲下斜坡)而导致车辆侧滑，当车身侧向加速度超过限值，汽车内侧车轮垂直反向力为零，产生车辆侧翻工况的验证，试验装置设计简单，且预期试验效果及一致性良好；同时，还积累了该动态翻滚工况测试数据，使之用于车辆设计的标定，提高了整车安全性能开发能力，减小对汽车侧翻事故后的人员存在的隐患，并提高了新技术研发的自主能力。
相较于现有技术，本发明实施例中的车辆动态翻滚测试设备100可模拟现实路况中各种侧翻工况，并新增整车在气囊ECU开发流程中的测试验证方法，通过不同的工况模拟，可积累相关动态翻滚的工况测试数据，使之用于车辆设计的标定，提高了整车安全性能开发能力，减小对汽车侧翻事故后的人员存在的隐患，并提高了新技术研发的自主能力。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种车辆动态翻滚测试设备，其特征在于，包括翻滚测试装置，所述翻滚测试装置包括测试面，所述测试面为泥沙面、上斜坡面和下斜坡面中的一种或多种，所述测试面用于为待测车辆提供不同的翻滚速度和翻滚角度，以使所述待测车辆的侧向加速度达到临界加速度；其中，所述临界加速度为根据车辆侧翻模型，计算出所述待测车辆侧翻所受到的侧向加速度；
在牵引***将待测车辆加速到预定试验速度后，所述待测车辆经过所述测试面，以使数据采集装置实时采集所述待测车辆在行驶和翻滚过程中的工况测试数据；其中，所述工况测试数据用于车辆设计的标定；
其中，所述车辆侧翻模型包括：
根据车辆稳定状态，汽车的一侧车轮与地面的接触点取力矩之和为零，得下列公式：
通过公式(1)变换后得：
其中，A为汽车轴距，m为汽车的质量，hg为汽车质量高度，ay为侧向加速度，α为道路倾向坡度，Fyi为内侧轮胎支撑反向力；
通过公式(2)得出，随着侧向加速度ay加大，汽车内侧轮胎支撑反向力Fyi随之减小，当内侧轮胎支撑反向力Fyi减小到零时，汽车在侧倾平面内不能保持平衡，开始侧翻，车辆侧翻所受到的侧向加速度ay即为临界加速度
当所述翻滚测试装置包括泥沙翻滚测试装置，所述测试面为泥沙面时，所述泥沙翻滚测试装置包括第一车辆行驶平台、车辆翻滚泥沙区、阻尼装置、第一控制台、车辆轮胎挡板和行驶平台安装座，所述行驶平台安装座固定于所述第一车辆行驶平台的侧边区域，并用于调整所述待测车辆在运动过程中的姿态，所述车辆轮胎挡板固定于所述行驶平台安装座。
2.根据权利要求1所述的车辆动态翻滚测试设备，其特征在于，所述第一车辆行驶平台与所述车辆翻滚泥沙区相对设置，用于承载待测车辆，并与所述牵引***固定连接，所述第一控制台与所述牵引***电连接；
所述阻尼装置包括第一阻尼器和第二阻尼器，所述第一阻尼器和所述第二阻尼器分别固定于水平地面，并分别用于对所述待测车辆进行减速；其中，所述第一阻尼器的缓冲度大于所述第二阻尼器的缓冲度。
3.根据权利要求2所述的车辆动态翻滚测试设备，其特征在于，所述第一阻尼器包括有弹簧阻尼器，所述第二阻尼器包括无弹簧阻尼器。
4.根据权利要求2所述的车辆动态翻滚测试设备，其特征在于，所述泥沙翻滚测试装置还包括行驶平台减速挡板，所述行驶平台减速挡板固定于所述第一车辆行驶平台的两侧，并用于对所述待测车辆进行减速。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的车辆动态翻滚测试设备，其特征在于，当所述翻滚测试装置包括坡道翻滚测试装置，所述测试面为上斜坡面时，所述坡道翻滚测试装置包括一级导向台固定座、一级导向台台面、一级导向台液压升降架、一级导向台伸缩支架、二级翻滚台固定座、二级翻滚台液压升降架、二级翻滚台伸缩支架、二级翻滚台面伸缩台和第二控制台；
所述一级导向台固定座通过所述一级导向台液压升降架和所述一级导向台伸缩支架与所述一级导向台台面连接，且所述一级导向台固定座的端面和所述一级导向台台面的端面活动连接；
所述二级翻滚台固定座与所述一级导向台台面为活动连接，所述二级翻滚台液压升降架和所述二级翻滚台伸缩支架分别固定于所述二级翻滚台固定座；
所述二级翻滚台面伸缩台与所述二级翻滚台固定座连接，并由斜撑结构固定在所述二级翻滚台伸缩支架上；
所述第二控制台分别与所述一级导向台液压升降架以及所述二级翻滚台液压升降架电连接。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的车辆动态翻滚测试设备，其特征在于，当所述翻滚测试装置包括沟渠翻滚测试装置，所述测试面为下斜坡面时，所述沟渠翻滚测试装置包括第二车辆行驶平台、一级侧滑台面、一级侧滑台面升降架、二级翻滚台面升降架、二级翻滚台面、车辆行驶牵引轨道和第三控制台；其中，所述第二车辆行驶平台的平均水平高度、所述一级侧滑台面的平均水平高度和所述二级翻滚台面的平均水平高度依次递减；
所述第二车辆行驶平台与所述一级侧滑台面活动连接，所述一级侧滑台面通过所述一级侧滑台面升降架支撑固定，所述二级翻滚台面与所述一级侧滑台面活动连接，并通过所述二级翻滚台面升降架支撑固定；
所述第三控制台分别与所述一级侧滑台面升降架以及所述二级翻滚台面升降架电连接。
7.一种车辆动态翻滚测试方法，其特征在于，应用于权利要求1-6任意一项所述的车辆动态翻滚测试设备，所述方法包括：
建立车辆侧翻模型，并根据所述车辆侧翻模型计算待测车辆侧翻时的临界加速度；其中，所述临界加速度为所述待测车辆侧翻所受到的侧向加速度；
通过牵引***将所述待测车辆加速到预定试验速度，并使所述待测车辆经过所述测试面；其中，所述测试面用于为所述待测车辆提供不同的翻滚速度和翻滚角度，以使所述待测车辆的侧向加速度达到所述临界加速度；
通过数据采集装置实时采集所述待测车辆在行驶和翻滚过程中的工况测试数据；其中，所述工况测试数据用于车辆设计的标定；
其中，所述车辆侧翻模型包括：
根据车辆稳定状态，汽车的一侧车轮与地面的接触点取力矩之和为零，得下列公式：
通过公式(1)变换后得：
其中，A为汽车轴距，m为汽车的质量，hg为汽车质量高度，ay为侧向加速度，α为道路倾向坡度，Fyi为内侧轮胎支撑反向力；
通过公式(2)得出，随着侧向加速度ay加大，汽车内侧轮胎支撑反向力Fyi随之减小，当内侧轮胎支撑反向力Fyi减小到零时，汽车在侧倾平面内不能保持平衡，开始侧翻，车辆侧翻所受到的侧向加速度ay即为临界加速度
8.根据权利要求7所述的车辆动态翻滚测试方法，其特征在于，当所述翻滚测试装置包括泥沙翻滚测试装置，所述测试面为泥沙面时，所述泥沙翻滚测试装置包括第一车辆行驶平台、车辆翻滚泥沙区、阻尼装置和第一控制台；所述第一车辆行驶平台与所述车辆翻滚泥沙区相对设置，用于承载待测车辆，并与所述牵引***固定连接；所述阻尼装置包括第一阻尼器和第二阻尼器，所述第一阻尼器和所述第二阻尼器分别固定于水平地面，并分别用于对所述待测车辆进行减速；其中，所述第一阻尼器的缓冲度大于所述第二阻尼器的缓冲度；所述通过牵引***将所述待测车辆加速到预定试验速度，并使所述待测车辆经过所述测试面，包括：
通过牵引***将所述泥沙翻滚测试装置上的放置有待测车辆的第一车辆行驶平台加速到预定试验速度；
分别通过所述泥沙翻滚测试装置的第一阻尼器和第二阻尼器对所述待测车辆根据预定减速曲线进行减速，以使所述待测车辆从所述第一车辆行驶平台经过所述车辆翻滚泥沙区，且使所述待测车辆的侧向加速度达到所述临界加速度。
9.根据权利要求8所述的车辆动态翻滚测试方法，其特征在于，在所述通过牵引***将所述泥沙翻滚测试装置上的放置有待测车辆的第一车辆行驶平台加速到预定试验速度后，所述方法还包括：
控制所述待测车辆通过所述第一车辆行驶平台上的车辆轮胎挡板，以使泥沙翻滚测试装置的车辆轮胎挡板调整所述待测车辆在运动过程中的翻滚姿态，所述翻滚姿态包括翻滚速度和翻滚角度。
10.根据权利要求7所述的车辆动态翻滚测试方法，其特征在于，当所述翻滚测试装置包括坡道翻滚测试装置，所述测试面为上斜坡面时，所述坡道翻滚测试装置包括一级导向台固定座、一级导向台台面、一级导向台液压升降架、一级导向台伸缩支架、二级翻滚台固定座、二级翻滚台液压升降架、二级翻滚台伸缩支架、二级翻滚台面伸缩台和第二控制台；所述一级导向台固定座通过所述一级导向台液压升降架和所述一级导向台伸缩支架与所述一级导向台台面连接，且所述一级导向台固定座的端面和所述一级导向台台面的端面活动连接；所述二级翻滚台固定座与所述一级导向台台面为活动连接，所述二级翻滚台液压升降架和所述二级翻滚台伸缩支架分别固定于所述二级翻滚台固定座；所述二级翻滚台面伸缩台与所述二级翻滚台固定座连接，并由斜撑结构固定在所述二级翻滚台伸缩支架上；所述第二控制台分别与所述一级导向台液压升降架以及所述二级翻滚台液压升降架电连接；所述方法还包括：
根据预定的坡道工况表，设定所述坡道翻滚测试装置的一级导向台台面与水平地面之间的夹角，设定所述一级导向台台面与二级翻滚台固定座之间的夹角，以及设定所述二级翻滚台面伸缩台的长度；
则所述通过牵引***将待测车辆加速到预定试验速度，并使所述待测车辆经过所述测试面，还包括：
通过牵引***将所述待测车辆加速到预定试验速度，以使所述待测车辆依次经过所述一级导向台台面、所述二级翻滚台固定座的台面和所述二级翻滚台面伸缩台，且使所述待测车辆的侧向加速度达到所述临界加速度。
11.根据权利要求7所述的车辆动态翻滚测试方法，其特征在于，当所述翻滚测试装置包括沟渠翻滚测试装置，所述测试面为下斜坡面时，所述沟渠翻滚测试装置包括第二车辆行驶平台、一级侧滑台面、一级侧滑台面升降架、二级翻滚台面升降架、二级翻滚台面、车辆行驶牵引轨道和第三控制台；所述第二车辆行驶平台的平均水平高度、所述一级侧滑台面的平均水平高度和所述二级翻滚台面的平均水平高度依次递减；所述第二车辆行驶平台与所述一级侧滑台面活动连接，所述一级侧滑台面通过所述一级侧滑台面升降架支撑固定，所述二级翻滚台面与所述一级侧滑台面活动连接，并通过所述二级翻滚台面升降架支撑固定；所述第三控制台分别与所述一级侧滑台面升降架以及所述二级翻滚台面升降架电连接；所述方法还包括：
根据预定的沟渠工况表，设定所述沟渠翻滚测试装置的第二车辆行驶平台与一级侧滑台面之间的夹角，以及设定所述一级侧滑台面与二级翻滚台面之间的夹角；
则所述通过牵引***将所述待测车辆加速到预定试验速度，并使所述待测车辆经过所述测试面，还包括：
通过牵引***将设置在所述沟渠翻滚测试装置的车辆行驶牵引轨道上的待测车辆加速到预定试验速度，以使所述待测车辆沿着所述车辆行驶牵引轨道依次经过所述一级侧滑台面和所述二级翻滚台面，且使所述待测车辆的侧向加速度达到所述临界加速度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |