摘要：針對(duì)營(yíng)運(yùn)貨車操縱穩(wěn)定性的測(cè)試與評(píng)價(jià)展開研究，旨在建立一套科學(xué)、統(tǒng)一的評(píng)價(jià)體系，以提高測(cè)試結(jié)果的一致性與可比性。通過(guò)對(duì)多種工況下貨車操縱特性的測(cè)試數(shù)據(jù)分析，結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)方法，研究識(shí)別了影響營(yíng)運(yùn)貨車操縱穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，并提出了一套包含客觀測(cè)試指標(biāo)與主觀駕駛評(píng)價(jià)相結(jié)合的綜合評(píng)價(jià)模型，最后通過(guò)實(shí)車測(cè)試驗(yàn)證了模型的有效性。

關(guān)鍵詞：營(yíng)運(yùn)貨車；操縱穩(wěn)定性；測(cè)試評(píng)價(jià)；一致性研究

中圖分類號(hào)：U467 收稿日期：2024-04-23

DOI：1019999/jcnki1004-0226202407032

1 國(guó)內(nèi)外操縱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析

11 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)綜述與關(guān)鍵指標(biāo)解析

國(guó)際上關(guān)于營(yíng)運(yùn)貨車操縱穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要由聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)（UNECE）制定的一系列法規(guī)構(gòu)成，其中最為關(guān)鍵的是UNECE R13H和R513。UNECE R13H主要關(guān)注制動(dòng)系統(tǒng)的性能及其對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響，而R513則側(cè)重于輪胎滾動(dòng)噪聲及其對(duì)車輛操控特性的影響[1]。此外，ISO 3888—2標(biāo)準(zhǔn)定義了通過(guò)性測(cè)試方法，間接反映了車輛在緊急避障情況下的操縱穩(wěn)定性。關(guān)鍵指標(biāo)方面，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)普遍采用穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)（Steering Wheel Angle vs Lateral Acceleration，簡(jiǎn)稱SWAL）來(lái)量化車輛的橫擺性能，通過(guò)測(cè)定車輛達(dá)到特定側(cè)向加速度時(shí)所需的方向盤轉(zhuǎn)角大小來(lái)評(píng)估操縱穩(wěn)定性[2]。此外，蛇行試驗(yàn)（Sine with Dwell，簡(jiǎn)稱SWD）被用來(lái)評(píng)價(jià)車輛對(duì)連續(xù)轉(zhuǎn)向輸入的響應(yīng)，考察車輛抵抗自激振動(dòng)的能力。這些測(cè)試不僅考慮了車輛物理極限，還涵蓋了駕駛員感知層面的舒適度和安全性。

12 國(guó)內(nèi)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)與局限性探討

在國(guó)內(nèi)，GB 7258—2017《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》和JT/T 11781—2018《營(yíng)運(yùn)貨車安全技術(shù)條件第一部分：載貨汽車》是指導(dǎo)營(yíng)運(yùn)貨車安全技術(shù)要求的主要標(biāo)準(zhǔn)[3]。盡管這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)車輛的基本構(gòu)造、制動(dòng)性能等有詳細(xì)規(guī)定，但在操縱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方面相對(duì)簡(jiǎn)略，缺乏具體量化指標(biāo)和測(cè)試方法的詳細(xì)描述。相比于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)在操縱穩(wěn)定性方面的規(guī)定更多依賴于定性描述而非定量分析，這導(dǎo)致在實(shí)際操作中難以實(shí)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果的精確比對(duì)和一致性控制。尤其在動(dòng)態(tài)測(cè)試方面，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于如何模擬復(fù)雜道路條件下車輛操縱特性的測(cè)試方法不夠明確，如濕滑路面的抓地力變化、高速行駛時(shí)的風(fēng)阻影響等，這些因素在實(shí)際駕駛中對(duì)操縱穩(wěn)定性有著重要影響[4]。因此，缺乏針對(duì)性的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和方法成為限制國(guó)內(nèi)營(yíng)運(yùn)貨車操縱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)精度和國(guó)際接軌的一大障礙。

13 標(biāo)準(zhǔn)差異對(duì)測(cè)試一致性的影響評(píng)估

國(guó)際與國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)間的差異，尤其是在關(guān)鍵指標(biāo)定義、測(cè)試方法選擇及評(píng)價(jià)體系構(gòu)建上的不一致性，直接影響到營(yíng)運(yùn)貨車操縱穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果的可比性和通用性。例如，SWAL和SWD測(cè)試雖然在國(guó)際上有廣泛的應(yīng)用，但國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)未明確將其作為必測(cè)項(xiàng)目，導(dǎo)致不同測(cè)試機(jī)構(gòu)或制造商在執(zhí)行測(cè)試時(shí)自由裁量度過(guò)大，測(cè)試條件、設(shè)備及評(píng)價(jià)基準(zhǔn)不統(tǒng)一，從而降低了測(cè)試結(jié)果的一致性和可靠性。此外，對(duì)駕駛員主觀感受的評(píng)價(jià)也是操縱穩(wěn)定性評(píng)估不可忽視的一部分。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通常會(huì)結(jié)合客觀測(cè)試數(shù)據(jù)與駕駛員主觀評(píng)分，而國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)在這方面尚缺乏具體指導(dǎo)，使得車輛在實(shí)際使用中的操縱體驗(yàn)與測(cè)試結(jié)果之間可能存在較大偏差。

2 營(yíng)運(yùn)貨車操縱穩(wěn)定性關(guān)鍵影響因素識(shí)別

21 車輛結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)穩(wěn)定性的影響分析

a.軸距和輪距決定車輛抗側(cè)翻能力和行駛穩(wěn)定性，較長(zhǎng)的軸距能有效增加車輛的橫擺慣性矩，提高直線行駛的穩(wěn)定性，但過(guò)長(zhǎng)則會(huì)降低車輛的靈活性。輪距的增大能增強(qiáng)側(cè)向穩(wěn)定性，減少車輛在彎道中的側(cè)滑傾向[5]。

b.懸掛系統(tǒng)的剛度和阻尼特性至關(guān)重要。硬朗的懸掛可以減小車身側(cè)傾，提升操控響應(yīng)速度，但犧牲了乘坐舒適性；軟懸掛雖能吸收更多路面沖擊，卻可能導(dǎo)致車輛在快速變道或急轉(zhuǎn)彎時(shí)側(cè)傾嚴(yán)重，影響穩(wěn)定性。

c.輪胎的尺寸、胎壓、花紋類型均會(huì)影響抓地力，進(jìn)而影響操縱穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的配置，包括轉(zhuǎn)向比、助力類型和反饋力度，對(duì)駕駛員感知和車輛響應(yīng)速度有直接影響。合理的轉(zhuǎn)向設(shè)置能夠使駕駛員更容易控制車輛，減少過(guò)度轉(zhuǎn)向或不足轉(zhuǎn)向的風(fēng)險(xiǎn)。

d.車輛重心高度和分布對(duì)側(cè)翻閾值有決定性影響，較低且均勻分布的重心有助于提升整體穩(wěn)定性。

22 路面條件與載荷狀態(tài)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)研究

路面條件的多樣性對(duì)營(yíng)運(yùn)貨車操縱穩(wěn)定性構(gòu)成了復(fù)雜挑戰(zhàn)。濕滑、結(jié)冰或破損的路面會(huì)顯著降低輪胎與地面的摩擦因數(shù)，影響剎車距離、加速性能和轉(zhuǎn)向控制能力。濕滑路面上，水膜效應(yīng)可能導(dǎo)致車輛發(fā)生水漂現(xiàn)象，減少輪胎與路面的有效接觸面積，影響操控性。因此，測(cè)試中應(yīng)模擬各種典型路面條件，評(píng)估車輛在不利環(huán)境下的適應(yīng)性。載荷狀態(tài)的變化亦顯著影響操縱穩(wěn)定性。滿載與空載時(shí)，車輛的質(zhì)心位置、總質(zhì)量及各軸負(fù)載分配均會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而影響到車輛的制動(dòng)距離、懸掛壓縮量和輪胎負(fù)荷。特別是重載狀態(tài)下，車輛的側(cè)傾中心升高，增加了側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)；輕載或空載時(shí)，后軸載荷減輕，易引發(fā)過(guò)度轉(zhuǎn)向。

23 駕駛員行為對(duì)操縱穩(wěn)定性的作用探討

駕駛員的操作習(xí)慣、反應(yīng)速度和預(yù)判能力是影響操縱穩(wěn)定性的人為因素。a.駕駛員對(duì)路況的判斷和預(yù)處理能力直接影響到緊急避險(xiǎn)措施的采取，如提前減速、平穩(wěn)轉(zhuǎn)向等，可以有效避免或減輕失控風(fēng)險(xiǎn)。b.不當(dāng)?shù)鸟{駛行為，如急加速、急剎車或急轉(zhuǎn)彎，會(huì)加劇車輛動(dòng)態(tài)響應(yīng)，增加失控的可能性，特別是在不良路面條件下。c.駕駛員的經(jīng)驗(yàn)水平也至關(guān)重要。經(jīng)驗(yàn)豐富的駕駛員更能準(zhǔn)確判斷車輛狀態(tài)，合理分配注意力，采取恰當(dāng)?shù)鸟{駛策略，即使在車輛接近物理極限時(shí)也能保持穩(wěn)定控制。

3 操縱穩(wěn)定性測(cè)試方法與數(shù)據(jù)分析

31 客觀測(cè)試指標(biāo)體系構(gòu)建與量化的挑戰(zhàn)

構(gòu)建全面而精準(zhǔn)的客觀測(cè)試指標(biāo)體系是評(píng)價(jià)操縱穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。理想指標(biāo)應(yīng)能覆蓋車輛動(dòng)態(tài)響應(yīng)的各個(gè)方面，包括但不限于橫擺角速度增益、轉(zhuǎn)向力矩反饋、側(cè)向加速度響應(yīng)時(shí)間、回正力矩比等。這些指標(biāo)通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試或封閉場(chǎng)地實(shí)車試驗(yàn)獲得，能夠定量分析車輛在不同工況下的操縱性能。

然而，構(gòu)建指標(biāo)體系面臨諸多挑戰(zhàn)。a.指標(biāo)的選擇需兼顧科學(xué)性和實(shí)用性，既要反映車輛物理特性，也要考慮測(cè)試的可行性和成本。b.如何設(shè)定合理的閾值以區(qū)分“良好”與“不佳”的操縱穩(wěn)定性是一大難題，需要基于大量實(shí)際數(shù)據(jù)和事故統(tǒng)計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。c.不同車型間性能差異巨大，單一指標(biāo)體系難以全面適用，需根據(jù)不同車型類別和用途進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。量化過(guò)程中還需解決測(cè)試條件的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題，比如測(cè)試場(chǎng)地的平整度、摩擦因數(shù)的控制、環(huán)境溫度等，這些都會(huì)影響測(cè)試結(jié)果的一致性。

32 主觀駕駛評(píng)價(jià)方法的標(biāo)準(zhǔn)化嘗試

盡管客觀測(cè)試指標(biāo)能提供量化的分析，但駕駛員的主觀感受同樣重要，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到車輛在真實(shí)交通環(huán)境中的安全性和舒適度。主觀評(píng)價(jià)通常涉及駕駛者對(duì)車輛響應(yīng)速度、轉(zhuǎn)向手感、側(cè)傾感覺(jué)等方面的評(píng)分。標(biāo)準(zhǔn)化主觀評(píng)價(jià)面臨的挑戰(zhàn)在于如何消除個(gè)人差異，確保評(píng)價(jià)的客觀性和可重復(fù)性。一種方法是采用標(biāo)準(zhǔn)化的評(píng)價(jià)問(wèn)卷，結(jié)合詳細(xì)的評(píng)分指南和培訓(xùn)，幫助駕駛員理解和遵循統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，利用駕駛模擬器進(jìn)行測(cè)試，可以在嚴(yán)格控制的條件下收集駕駛員反饋，減少外界干擾，提高評(píng)價(jià)的一致性。此外，利用心理學(xué)量表技術(shù)，如Likert量表，可以將主觀感受轉(zhuǎn)化為數(shù)值，便于統(tǒng)計(jì)分析。

33 多源數(shù)據(jù)融合分析技術(shù)在穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

多維度數(shù)據(jù)包括車載傳感器數(shù)據(jù)、GPS軌跡、視頻記錄以及駕駛員操作數(shù)據(jù)等。多源數(shù)據(jù)融合分析技術(shù)能夠整合這些信息，提供更全面、深入的操縱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。數(shù)據(jù)融合的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)的預(yù)處理、特征提取與選擇，以及融合算法的設(shè)計(jì)。預(yù)處理包括數(shù)據(jù)清洗、時(shí)間同步和異常值剔除；特征提取則需根據(jù)操縱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的需求，選取最具代表性的變量，如車輛動(dòng)態(tài)參數(shù)、路面狀況指標(biāo)等；融合算法則可能涉及統(tǒng)計(jì)方法、機(jī)器學(xué)習(xí)甚至深度學(xué)習(xí)技術(shù)，以挖掘數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系，提高預(yù)測(cè)和分類的準(zhǔn)確性。

4 綜合評(píng)價(jià)模型構(gòu)建與驗(yàn)證

41 模型框架設(shè)計(jì)與關(guān)鍵算法介紹

綜合評(píng)價(jià)模型設(shè)計(jì)之初，需確立評(píng)價(jià)目標(biāo)和評(píng)價(jià)維度，一般包括操縱性、穩(wěn)定性、舒適性及安全性等多個(gè)方面。模型框架通常分為三層：輸入層、處理層和輸出層。a.輸入層集成所有測(cè)試數(shù)據(jù)，包括客觀測(cè)試指標(biāo)、主觀駕駛評(píng)價(jià)、車輛配置信息、道路條件等；b.處理層采用多元統(tǒng)計(jì)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合與處理，提取關(guān)鍵特征；c.輸出層則生成最終的操縱穩(wěn)定性綜合評(píng)分或等級(jí)。

關(guān)鍵算法的選擇尤為關(guān)鍵。線性回歸、主成分分析（PCA）、因子分析等統(tǒng)計(jì)方法適用于處理大規(guī)模的數(shù)值數(shù)據(jù)，能夠有效降維并揭示數(shù)據(jù)間的關(guān)系。而對(duì)于非線性、高維度的數(shù)據(jù)處理，支持向量機(jī)（SVM）、隨機(jī)森林（RF）、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NN）等機(jī)器學(xué)習(xí)模型則顯示出更強(qiáng)的適應(yīng)性和預(yù)測(cè)能力。在特定情況下，如需捕捉時(shí)間序列數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)特性，長(zhǎng)短時(shí)記憶網(wǎng)絡(luò)（LSTM）等深度學(xué)習(xí)算法成為首選。

42 模型參數(shù)優(yōu)化與敏感性分析

模型參數(shù)的優(yōu)化是確保評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確性的必要步驟。通常采用交叉驗(yàn)證、網(wǎng)格搜索或遺傳算法等方法自動(dòng)調(diào)優(yōu)，尋找最佳參數(shù)組合。優(yōu)化目標(biāo)通常為最小化預(yù)測(cè)誤差或最大化模型的解釋力。此外，正則化技術(shù)（如L1、L2正則化）用于防止過(guò)擬合，提高模型泛化能力。

敏感性分析旨在識(shí)別哪些輸入?yún)?shù)對(duì)最終評(píng)價(jià)結(jié)果影響最大，這對(duì)于模型的簡(jiǎn)化和關(guān)鍵因素的識(shí)別至關(guān)重要。通過(guò)改變單個(gè)參數(shù)值，觀察輸出結(jié)果的變化，可以確定哪些參數(shù)對(duì)模型最為敏感。這一過(guò)程有助于優(yōu)化測(cè)試資源分配，集中精力于影響最大的幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)上，同時(shí)也為后續(xù)模型改進(jìn)提供了方向。

43 實(shí)車測(cè)試案例分析與評(píng)價(jià)結(jié)果一致性驗(yàn)證

為了驗(yàn)證所構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型的實(shí)際效用及其在不同測(cè)試環(huán)境下的穩(wěn)定性，選取了三款市場(chǎng)上常見(jiàn)的營(yíng)運(yùn)貨車作為測(cè)試對(duì)象，分別為A、B、C型車，每款車型進(jìn)行5次重復(fù)測(cè)試，確保數(shù)據(jù)的可靠性。

a.測(cè)試方案與數(shù)據(jù)收集。測(cè)試方案涵蓋了干燥、濕滑及輕微結(jié)冰三種典型路面條件，同時(shí)考慮了空載、半載、滿載三種載荷狀態(tài)，以全面評(píng)估車輛在多樣化工況下的操縱穩(wěn)定性。客觀測(cè)試中，采用了SWAL和SWD等國(guó)際認(rèn)可的測(cè)試方法，記錄了車輛的側(cè)向加速度、轉(zhuǎn)向角、橫擺角速度等關(guān)鍵動(dòng)態(tài)參數(shù)。主觀評(píng)價(jià)部分，則邀請(qǐng)了10位具有豐富經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)駕駛員，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)問(wèn)卷，在駕駛模擬器上對(duì)車輛進(jìn)行打分，確保評(píng)價(jià)的一致性和可比性。

b.數(shù)據(jù)處理與模型應(yīng)用。收集的所有數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)預(yù)處理和標(biāo)準(zhǔn)化處理后，輸入到綜合評(píng)價(jià)模型中。模型首先利用PCA進(jìn)行降維處理，有效減少了數(shù)據(jù)的冗余，提煉出影響操縱穩(wěn)定性的核心特征。隨后，采用隨機(jī)森林算法進(jìn)行多維度數(shù)據(jù)融合與評(píng)價(jià)，因其在處理非線性問(wèn)題時(shí)具有良好的性能和解釋性。

c.一致性驗(yàn)證結(jié)果。實(shí)車測(cè)試結(jié)果顯示，綜合評(píng)價(jià)模型對(duì)三款車型在不同工況下的操縱穩(wěn)定性評(píng)分與主觀駕駛評(píng)價(jià)呈現(xiàn)出高度的相關(guān)性（r>085，p<001），證明了模型的有效性和穩(wěn)健性。具體而言，A型車在所有測(cè)試工況下均表現(xiàn)出最優(yōu)的操縱穩(wěn)定性，平均評(píng)分為87分（滿分100分），其在濕滑路面的穩(wěn)定性得分較干燥路面僅下降了4%，表明其在惡劣條件下的性能衰減較小。相反，C型車的穩(wěn)定性評(píng)分在滿載濕滑路面條件下驟降至70分，顯示出較差的適應(yīng)性，與主觀評(píng)價(jià)中駕駛員對(duì)車輛難以控制的感受相吻合。

d.敏感性分析與討論。敏感性分析顯示，側(cè)向加速度響應(yīng)時(shí)間和橫擺角速度增益對(duì)模型輸出最為敏感，表明這兩個(gè)指標(biāo)在操縱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中扮演著核心角色。此外，載荷狀態(tài)的改變對(duì)模型輸出的影響程度高于路面條件，強(qiáng)調(diào)了優(yōu)化載荷分布對(duì)于提高操縱穩(wěn)定性的重要性。

5 結(jié)語(yǔ)

營(yíng)運(yùn)貨車操縱穩(wěn)定性測(cè)試評(píng)價(jià)的一致性是保障道路安全與提升物流效率的關(guān)鍵。通過(guò)深入分析、標(biāo)準(zhǔn)融合與模型優(yōu)化，研究為建立統(tǒng)一、科學(xué)的評(píng)價(jià)體系奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，旨在促進(jìn)車輛性能評(píng)估的互認(rèn)與標(biāo)準(zhǔn)化，引領(lǐng)行業(yè)向更安全、更高效的未來(lái)邁進(jìn)。

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作者簡(jiǎn)介：

范林輝，男，1992年生，助理工程師，研究方向?yàn)榻煌ú堪踩_(dá)標(biāo)、工信部強(qiáng)制性檢測(cè)。