摘 要:簡(jiǎn)要介紹了目前國(guó)內(nèi)外電子穩(wěn)定控制（ESC）系統(tǒng)測(cè)試評(píng)價(jià)方法，重點(diǎn)闡述了國(guó)家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行某營(yíng)運(yùn)客車匹配不同生產(chǎn)廠家ESC系統(tǒng)的測(cè)試與評(píng)價(jià)情況。最后，指出了目前在營(yíng)運(yùn)客車ESC的測(cè)試與評(píng)價(jià)方面存在的問題，并為相關(guān)零部件生產(chǎn)商進(jìn)一步提高系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞:營(yíng)運(yùn)客車；電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)；測(cè)試；評(píng)價(jià)

1 引言

汽車電子穩(wěn)定性控制（Electronic StabilityControl，簡(jiǎn)稱ESC），是一種輔助駕駛者控制車輛的主動(dòng)安全技術(shù)，其能自動(dòng)對(duì)車身的不穩(wěn)定性進(jìn)行矯正，在較為常見的轉(zhuǎn)彎、超車、避障等由于橫向干擾使車輛容易失去操控性的狀況下發(fā)揮作用，有助于防止交通事故的發(fā)生。鑒于不同ESC生產(chǎn)廠家對(duì)ESC控制策略差異所帶來的系統(tǒng)性能優(yōu)劣性，裝備ESC系統(tǒng)的車輛必須滿足性能試驗(yàn)以保證系統(tǒng)對(duì)車輛極限工況下出現(xiàn)的轉(zhuǎn)向過度（后軸側(cè)滑）、轉(zhuǎn)向不足（前軸側(cè)滑）趨勢(shì)有足夠的干預(yù),使車輛進(jìn)入穩(wěn)定工況。

然而，國(guó)內(nèi)在客車ESC性能測(cè)試及評(píng)價(jià)體系方面仍處于起步階段?；诖?，國(guó)家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心進(jìn)行某客車匹配不同生產(chǎn)廠家的ESC系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試與評(píng)價(jià)，希望能夠?yàn)镋SC系統(tǒng)開發(fā)提供技術(shù)參考。

2 國(guó)內(nèi)外汽車ESC測(cè)試方法

基于ESC 的主要功能為保證車輛行駛方向穩(wěn)定性（橫擺穩(wěn)定性）和側(cè)傾穩(wěn)定性。因此，目前國(guó)內(nèi)外在考核ESC的性能方面，主要從橫擺穩(wěn)定性和側(cè)傾穩(wěn)定性兩個(gè)方面進(jìn)行考量。

相對(duì)來講，國(guó)外ESC的測(cè)試評(píng)價(jià)方法比較完善，比如威伯克和克諾爾公司均已經(jīng)形成了較為系統(tǒng)和完善的ESC產(chǎn)品性能評(píng)價(jià)體系。反觀國(guó)內(nèi)，在ESC領(lǐng)域的測(cè)試研究工作起步較晚。

（1）美國(guó)：美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局（NHTSA）于2006年頒布FMVSS 126《汽車電子穩(wěn)定性系統(tǒng)》，是國(guó)際上公認(rèn)地最早以法規(guī)形式明確輕型車輛ESC安裝與性能要求，并附有試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法。在2012年5月，NHTSA推出FMVSS 136《重型車汽車電子穩(wěn)定性系統(tǒng)》，該法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)適用于最大總質(zhì)量大于11973kg的牽引車和客車，采用J-轉(zhuǎn)向試驗(yàn)評(píng)價(jià)車輛的側(cè)傾穩(wěn)定性。

（2）加拿大：對(duì)于一般的乘用車輛, 加拿大交通局按照表1所列試驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)ESC系統(tǒng)的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。




（3）中國(guó)：在2014年，首個(gè)ESC國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《輕型車電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)性能要求與試驗(yàn)方法》發(fā)布，其標(biāo)準(zhǔn)正文內(nèi)容與性能要求完全參照GTR8，但在標(biāo)準(zhǔn)的附錄部分規(guī)定ESC冰雪道路試驗(yàn)要求，彌補(bǔ)了GTR8轉(zhuǎn)向不足評(píng)價(jià)內(nèi)容的缺失。在商用車領(lǐng)域，ESC性能的測(cè)試研究比較滯后。在2016年，交通運(yùn)輸部發(fā)布了JT/T 1094-2016《營(yíng)運(yùn)客車安全技術(shù)條件》，在該標(biāo)準(zhǔn)的附錄中規(guī)定了營(yíng)運(yùn)客車電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)性能要求及試驗(yàn)方法，其參考美標(biāo)、歐標(biāo)及國(guó)標(biāo)等法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。

（4）其他國(guó)家：歐洲的NCAP及博世等公司采用“麋鹿測(cè)試”激發(fā)車輛的過度轉(zhuǎn)向趨勢(shì)來判斷ESC系統(tǒng)對(duì)過多轉(zhuǎn)向的干預(yù)性能。

3 客車ESC評(píng)價(jià)方法

3.1 測(cè)試項(xiàng)目

根據(jù)JT/T 1094-2016附錄A要求，將采用如圖1所示的J-轉(zhuǎn)向試驗(yàn)作為本次客車ESC測(cè)試評(píng)價(jià)試驗(yàn)項(xiàng)目，對(duì)ESC的車道保持能力、限制發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出能力以及防側(cè)翻控制能力進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。


圖1J-轉(zhuǎn)向性能試驗(yàn)

3.2 測(cè)試設(shè)備設(shè)施及車輛條件

在ESC測(cè)試方面，國(guó)家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心主要擁有的測(cè)試設(shè)備為進(jìn)口英國(guó) ABD SR150 轉(zhuǎn)向機(jī)器人，德維創(chuàng)DEWE-501數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，牛津 RT 3002+RT base基站。試驗(yàn)前，需在四輪制動(dòng)氣室安裝壓力傳感器，車輛安裝防翻架以防止車輛在試驗(yàn)過程中發(fā)生側(cè)翻。測(cè)試場(chǎng)地為重慶機(jī)動(dòng)車強(qiáng)檢試驗(yàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)廣場(chǎng)。測(cè)試車輛滿載，且乘員座椅按68kg/座進(jìn)行加載，其他載荷均布行李艙（無行李艙時(shí)，均布于地板上），并固定牢靠。


圖2 測(cè)試設(shè)備及測(cè)試車輛

3.3 J-轉(zhuǎn)向測(cè)試結(jié)果及分析

JT/T 1094-2016附錄A規(guī)定的車輛J-轉(zhuǎn)向試驗(yàn)路徑見圖1，屬于路徑控制類試驗(yàn)。本次試驗(yàn)采用試驗(yàn)設(shè)備為SR150轉(zhuǎn)向機(jī)器人，其具有車輛路徑跟隨控制功能，使車輛按照預(yù)先設(shè)定的路線行駛，而且控制精度高，可重復(fù)性好，同時(shí)解放了駕駛員的部分工作，提高了試驗(yàn)的安全性。試驗(yàn)時(shí)駕駛員盡量保證車輛恒速通過試驗(yàn)路段。試驗(yàn)分為某客車匹配A系統(tǒng)和B系統(tǒng)兩種情況進(jìn)行。

3.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩減小量

ESC系統(tǒng)須使客車滿足以下兩點(diǎn)要求：

（1）車輛進(jìn)入彎道后1.5s至車輛離開彎道過程中，至少有連續(xù)0.5s的時(shí)間，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩與駕駛員需求扭矩相比至少降低10%；
（2）任何車輪不應(yīng)偏離車道。



圖3 發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出扭矩（%）對(duì)比曲線

通過表2數(shù)據(jù)和圖3的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩對(duì)比曲線可以看出，匹配A系統(tǒng)和B系統(tǒng)后的客車在發(fā)動(dòng)機(jī)降扭方面差別不大，均在車輛未出彎道之前使發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出扭矩持續(xù)降低，直至降為0，本質(zhì)上滿足發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩減少量要求。然而，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩減少量性能試驗(yàn)要求（1），則不易做出評(píng)價(jià)，即該檢驗(yàn)指標(biāo)在實(shí)際處理數(shù)據(jù)過程中很難確定與評(píng)判。

3.3.2 防側(cè)翻控制能力

ESC系統(tǒng)須使客車滿足以下四點(diǎn)要求：
（1）車輛進(jìn)入彎道后3s時(shí)刻，車速不應(yīng)超過47km/h；
（2）車輛進(jìn)入彎道后4s時(shí)刻，車速不應(yīng)超過45km/h；
（3）任何車輪不應(yīng)偏離車道；
（4）ESC激活行車制動(dòng)。

測(cè)試車速為60km/h，對(duì)比分析兩種系統(tǒng)在防側(cè)翻控制能力方面的差異性。


圖4 速度變化對(duì)比曲線

通過表3數(shù)據(jù)和圖4的速度變化對(duì)比曲線可以看出，匹配A系統(tǒng)和B系統(tǒng)的客車在進(jìn)入彎道后的速度變化差異較大，但均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。因A、B兩種ESC系統(tǒng)的控制策略差異而帶來防側(cè)翻效果的不同：對(duì)于A系統(tǒng)，其控制策略類似于“急剎車”（后續(xù)制動(dòng)強(qiáng)度稍有緩和），將車速直接由60km/h降到33.7km/h，降速量達(dá)到26.3km/h；B系統(tǒng)的控制策略類似于“慢剎車”（后續(xù)制動(dòng)強(qiáng)度不減），降速量?jī)H為14.3km/h。

進(jìn)一步講，在實(shí)際的客車行駛工況下，倘若遇到危險(xiǎn)情況或因駕駛員疏忽等造成客車以更高車速進(jìn)行類似于“J-轉(zhuǎn)向”操作時(shí)，匹配A系統(tǒng)和B系統(tǒng)的客車的脫險(xiǎn)能力必將不同。然而，這種極度危險(xiǎn)工況在試驗(yàn)場(chǎng)環(huán)境下是無法或者沒有能力進(jìn)行檢測(cè)。也就是說，單純地依靠“速度減少量”來評(píng)價(jià)客車的防側(cè)翻能力是否合理，是否還有更好的評(píng)價(jià)指標(biāo)來區(qū)分不同的ESC系統(tǒng)的優(yōu)劣性，值得我們考慮與研究。

4 結(jié)束語(yǔ)

從國(guó)外ESC測(cè)試技術(shù)的研究進(jìn)程來看，國(guó)內(nèi)ESC性能測(cè)試與評(píng)價(jià)相對(duì)落后，尤其是在商用車領(lǐng)域。針對(duì)群死群傷等重特大交通事故的主角——客車，更需要我們進(jìn)行系統(tǒng)和深入地研究，以彌補(bǔ)現(xiàn)有測(cè)試評(píng)價(jià)的不足。在ESC的測(cè)試與評(píng)價(jià)技術(shù)方面，不僅僅要驗(yàn)證其有效性，更應(yīng)體現(xiàn)ESC的性能，區(qū)分優(yōu)劣。鑒于此，就客車J-轉(zhuǎn)向ESC測(cè)試評(píng)價(jià)，提出如下三個(gè)問題：

（1）以速度減少量來評(píng)價(jià)客車抗側(cè)翻能力的合理性問題。不同ESC的生產(chǎn)廠家對(duì)ESC的控制策略不同，從而導(dǎo)致ESC在實(shí)際工況下的控制效果不同。單純地以速度減少量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，操作起來固然簡(jiǎn)單，但不能真正地區(qū)分系統(tǒng)優(yōu)劣性，不足以有效地評(píng)判一套產(chǎn)品在未來的實(shí)際環(huán)境下的真實(shí)性能。

（2）評(píng)價(jià)指標(biāo)的可操作性問題。在J-轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)降扭量測(cè)試項(xiàng)目中，以車輛進(jìn)入彎道1.5s后至駛離彎道過程中、至少持續(xù)0.5s的時(shí)間段內(nèi)的發(fā)動(dòng)的降扭量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，其可操作性因ESC系統(tǒng)的不同而不同。比如，有的ESC系統(tǒng)使實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩呈現(xiàn)“持續(xù)下降式”。就此而言，該指標(biāo)的可操作性值得進(jìn)一步討論。

（3）由于客車重心偏高、車輛橫擺頻率較低，導(dǎo)致其在高附著系數(shù)路面上的ESC系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)為抗側(cè)翻性能。而對(duì)于在危險(xiǎn)（極限）工況下ESC的不足轉(zhuǎn)向失控控制、橫擺穩(wěn)定控制評(píng)價(jià)方面，則需要更多地借助低附路面（如冰雪路面）上的測(cè)試才能體現(xiàn)出來，這需要進(jìn)行充分地考慮。