BS ISO 13674——道路车辆中心位置操纵性量化试验标准系列(摆动与过渡试验)

Road Vehicles — Test Method for the Quantification of On-Centre Handling (ISO 13674 Series: Weave and Transition Tests)

🚗 BS ISO 13674 是英国标准(BSI)采纳 ISO 13674 国际标准的系列标准,规定了道路车辆中心位置操纵性(on-centre handling)量化试验方法。该系列由英国技术委员会 AUE/15(车辆相关安全)负责制定,2010 年发布第 1 部分、2016 年发布第 2 部分,分别取代旧版标准,是汽车工程领域评价车辆直线行驶稳定性、转向响应线性度与”中心感”的标准试验方法,广泛应用于乘用车开发、转向系统调校与底盘性能评价。

💡 中心位置操纵性指车辆在方向盘接近中位(直线行驶)区域内的转向响应特性。良好的中心位置操纵性带来清晰、稳定、可预测的”中心感”,是高速行驶安全与驾驶舒适性的重要基础,也是评价电动助力转向(EPS)标定的关键指标。

一、标准系列构成与适用范围 📌

BS ISO 13674 系列由两部分组成,共同构成中心位置操纵性量化的完整试验方法体系:

标准号部分名称核心内容
BS ISO 13674-1:2010第 1 部分:摆动试验(Weave test)小角度正弦方向盘输入,量化中心区转向响应
BS ISO 13674-2:2016第 2 部分:过渡试验(Transition test)由小转向输入过渡到大转向输入,评价线性到非线性过渡

标准覆盖 ICS 分类号 43.020(道路车辆一般)。它适用于 M 类、N 类等道路车辆在干燥、平整路面上的主观/客观操纵性试验,主要用于评价车辆在直线行驶附近区域的转向响应特性。

⚠️ 本系列针对的是”中心位置”(直线行驶附近)的转向响应,而非极限工况的操纵稳定性(如 ISO 4138 的稳态回转、ISO 7401 的瞬态响应)。评价紧急避险等极限性能应参考相应的操纵稳定性试验标准。

二、第 1 部分:摆动试验 🔄

第 1 部分(ISO 13674-1:2010)规定了中心位置操纵性的摆动试验(Weave test)方法。

2.1 试验原理

车辆以恒定车速行驶,驾驶员施加小幅正弦方向盘转角输入(weave 输入),使车辆在中心区附近左右摆动。通过测量方向盘转角、横摆角速度、侧向加速度、车速等变量,绘制转向响应特性曲线,量化中心区转向增益、迟滞与线性度。

2.2 参考坐标系与测量变量

标准定义了参考坐标系,明确了需测量的变量,包括方向盘转角、横摆角速度、侧向加速度、侧偏角、车速等,以及相应的数据处理与坐标系转换方法,保证试验结果可比。

2.3 试验条件

标准规定试验车速(通常为较高车速,如 100 km/h 左右)、正弦输入的频率与幅值范围、路面条件、车辆载荷与胎压等试验条件,并要求进行多次重复试验以验证重复性。

✅ 关键提示:摆动试验的评价指标通常包括中心区转向增益(横摆角速度对方向盘转角之比)、迟滞宽度、转向灵敏度等。中心区增益过高会带来”发飘”感,过低则转向迟钝。

三、第 2 部分:过渡试验 ➡️

第 2 部分(ISO 13674-2:2016)规定了中心位置操纵性的过渡试验(Transition test)方法,用于评价车辆从中心区线性响应向大转角非线性响应过渡的特性。

技术要素主要内容
试验原理由小幅转向输入逐步过渡到较大转向输入,覆盖线性到非线性区
参考坐标系沿用第 1 部分的坐标系与变量定义
测量变量方向盘转角、横摆角速度、侧向加速度、侧偏角等
评价指标转向响应曲线的线性区斜率、非线性过渡点、饱和特性等

过渡试验补充了摆动试验未覆盖的大转角区域,可更全面地表征转向系统的响应特性,尤其适用于评价转向系统的线性度与饱和特性。

⚠️ 过渡试验的关键是平稳、可控地施加转向输入,避免急剧操作导致车辆失稳。试验应在安全的封闭场地进行,并配备必要的安全防护措施。

四、关键技术要求与数据处理 📊

综合两个部分,中心位置操纵性试验的关键技术要求包括:

  • 试验条件控制:恒定车速、稳定路面、规定载荷与胎压,保证试验可重复。
  • 信号采集:以足够采样频率采集方向盘转角、横摆角速度、侧向加速度等信号。
  • 数据处理:滤波、坐标系转换、相位校正与特性曲线拟合。
  • 评价指标:中心区增益、迟滞、线性度、过渡特性等。
  • 重复性验证:多次重复试验,评价结果的离散度。

五、工程实践与应用 🛠️

BS ISO 13674 系列的应用场景广泛,典型包括:

  • 底盘调校:转向系统、悬架、轮胎匹配的客观评价与调校。
  • EPS 标定:电动助力转向系统助力特性的标定与验证。
  • 车辆开发验证:新车型开发阶段的操纵性目标设定与验收。
  • 主观-客观相关性:建立客观试验指标与主观评价的关联。
💡 工程实践要点:中心位置操纵性评价应同时结合摆动试验与过渡试验,并参考 ISO 15037 等车辆动力学试验标准规定的坐标系与数据处理规范,确保指标可比、可追溯。

六、常见问题解答 ❓

❓ 问:什么是中心位置操纵性?
答:指车辆在方向盘接近中位(直线行驶附近)区域内的转向响应特性。它决定了驾驶员的”中心感”,即车辆保持直线行驶的稳定性、转向的灵敏性与可预测性。
❓ 问:摆动试验与过渡试验有何区别?
答:摆动试验采用小角度正弦输入,只覆盖中心区线性响应;过渡试验由小转向输入过渡到大转向输入,覆盖从线性到非线性的完整响应范围,二者互补。
❓ 问:中心区转向增益过高或过低有什么影响?
答:增益过高导致车辆对微小转向过于敏感,高速行驶易”发飘”、驾驶员频繁修正;增益过低则转向迟钝、中心感模糊。理想的中心区特性应增益适中、迟滞小、线性度好。
🔍 问:这些试验在EPS标定中如何应用?
答:EPS 助力特性直接影响中心区转向增益与手感。通过 ISO 13674 试验获得客观的中心区响应曲线,可指导 EPS 助力曲线的标定,实现”低速轻盈、高速稳重”的理想转向手感。
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