摘 要:簡要介紹了目前國內(nèi)外電子穩(wěn)定控制（ESC）系統(tǒng)測試評價方法，重點闡述了國家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心進行某營運客車匹配不同生產(chǎn)廠家ESC系統(tǒng)的測試與評價情況。最后，指出了目前在營運客車ESC的測試與評價方面存在的問題，并為相關(guān)零部件生產(chǎn)商進一步提高系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性的設(shè)計提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞:營運客車；電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)；測試；評價

1 引言

汽車電子穩(wěn)定性控制（Electronic StabilityControl，簡稱ESC），是一種輔助駕駛者控制車輛的主動安全技術(shù)，其能自動對車身的不穩(wěn)定性進行矯正，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以保證系統(tǒng)對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）趨勢有足夠的干預(yù),使車輛進入穩(wěn)定工況。

然而，國內(nèi)在客車ESC性能測試及評價體系方面仍處于起步階段。基于此，國家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心進行某客車匹配不同生產(chǎn)廠家的ESC系統(tǒng)進行了測試與評價，希望能夠為ESC系統(tǒng)開發(fā)提供技術(shù)參考。

2 國內(nèi)外汽車ESC測試方法

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)定性兩個方面進行考量。

相對來講，國外ESC的測試評價方法比較完善，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)品性能評價體系。反觀國內(nèi)，在ESC領(lǐng)域的測試研究工作起步較晚。

（1）美國：美國國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)》，是國際上公認地最早以法規(guī)形式明確輕型車輛ESC安裝與性能要求，并附有試驗評價方法。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)向試驗評價車輛的側(cè)傾穩(wěn)定性。

（2）加拿大：對于一般的乘用車輛, 加拿大交通局按照表1所列試驗項目對ESC系統(tǒng)的性能進行評價。




（3）中國：在2014年，首個ESC國家標(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冰雪道路試驗要求，彌補了GTR8轉(zhuǎn)向不足評價內(nèi)容的缺失。在商用車領(lǐng)域，ESC性能的測試研究比較滯后。在2016年，交通運輸部發(fā)布了JT/T 1094-2016《營運客車安全技術(shù)條件》，在該標(biāo)準(zhǔn)的附錄中規(guī)定了營運客車電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)性能要求及試驗方法，其參考美標(biāo)、歐標(biāo)及國標(biāo)等法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。

（4）其他國家：歐洲的NCAP及博世等公司采用“麋鹿測試”激發(fā)車輛的過度轉(zhuǎn)向趨勢來判斷ESC系統(tǒng)對過多轉(zhuǎn)向的干預(yù)性能。

3 客車ESC評價方法

3.1 測試項目

根據(jù)JT/T 1094-2016附錄A要求，將采用如圖1所示的J-轉(zhuǎn)向試驗作為本次客車ESC測試評價試驗項目，對ESC的車道保持能力、限制發(fā)動機扭矩輸出能力以及防側(cè)翻控制能力進行客觀評價。


圖1J-轉(zhuǎn)向性能試驗

3.2 測試設(shè)備設(shè)施及車輛條件

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


圖2 測試設(shè)備及測試車輛

3.3 J-轉(zhuǎn)向測試結(jié)果及分析

JT/T 1094-2016附錄A規(guī)定的車輛J-轉(zhuǎn)向試驗路徑見圖1，屬于路徑控制類試驗。本次試驗采用試驗設(shè)備為SR150轉(zhuǎn)向機器人，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，同時解放了駕駛員的部分工作，提高了試驗的安全性。試驗時駕駛員盡量保證車輛恒速通過試驗路段。試驗分為某客車匹配A系統(tǒng)和B系統(tǒng)兩種情況進行。

3.3.1 發(fā)動機扭矩減小量

ESC系統(tǒng)須使客車滿足以下兩點要求：

（1）車輛進入彎道后1.5s至車輛離開彎道過程中，至少有連續(xù)0.5s的時間，發(fā)動機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)動機實際輸出扭矩（%）對比曲線

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

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要求：
（1）車輛進入彎道后3s時刻，車速不應(yīng)超過47km/h；
（2）車輛進入彎道后4s時刻，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。

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


圖4 速度變化對比曲線

通過表3數(shù)據(jù)和圖4的速度變化對比曲線可以看出，匹配A系統(tǒng)和B系統(tǒng)的客車在進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：對于A系統(tǒng)，其控制策略類似于“急剎車”（后續(xù)制動強度稍有緩和），將車速直接由60km/h降到33.7km/h，降速量達到26.3km/h；B系統(tǒng)的控制策略類似于“慢剎車”（后續(xù)制動強度不減），降速量僅為14.3km/h。

進一步講，在實際的客車行駛工況下，倘若遇到危險情況或因駕駛員疏忽等造成客車以更高車速進行類似于“J-轉(zhuǎn)向”操作時，匹配A系統(tǒng)和B系統(tǒng)的客車的脫險能力必將不同。然而，這種極度危險工況在試驗場環(huán)境下是無法或者沒有能力進行檢測。也就是說，單純地依靠“速度減少量”來評價客車的防側(cè)翻能力是否合理，是否還有更好的評價指標(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

從國外ESC測試技術(shù)的研究進程來看，國內(nèi)ESC性能測試與評價相對落后，尤其是在商用車領(lǐng)域。針對群死群傷等重特大交通事故的主角——客車，更需要我們進行系統(tǒng)和深入地研究，以彌補現(xiàn)有測試評價的不足。在ESC的測試與評價技術(shù)方面，不僅僅要驗證其有效性，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測試評價，提出如下三個問題：

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

（2）評價指標(biāo)的可操作性問題。在J-轉(zhuǎn)向發(fā)動機降扭量測試項目中，以車輛進入彎道1.5s后至駛離彎道過程中、至少持續(xù)0.5s的時間段內(nèi)的發(fā)動的降扭量作為評價指標(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)使實際發(fā)動機輸出扭矩呈現(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。而對于在危險（極限）工況下ESC的不足轉(zhuǎn)向失控控制、橫擺穩(wěn)定控制評價方面，則需要更多地借助低附路面（如冰雪路面）上的測試才能體現(xiàn)出來，這需要進行充分地考慮。