汽车瞬态侧翻：解析与预防

前面讨论了汽车的准静态侧翻，而准静态假设只有当侧向加速度变化较慢时才是合理的。为了解侧向加速度变化较快时汽车的侧翻，必须研究汽车的侧翻响应。

图8.26所示为一种最简单的汽车侧翻物理模型。此模型与前面讲述过的带悬架的汽车模型相似，不过这里车厢用悬挂质量ms和侧翻转动惯量IS来表示。

图8.26　汽车侧翻物理模型

该模型对阶跃输入的响应类似于有阻尼单自由度系统对阶跃输入的响应，如图8.27所示。汽车的侧翻角在初次达到稳态值之后有一个超调量，说明汽车在有比准静态下更小的侧向加速度时，内侧车轮就可能离开地面，即汽车的瞬态侧翻阈值比准静态时的小。对于轿车和多用途车辆，阶跃转向时的侧翻阈值比B/（2hg）低约30％，而货车则低约50％。

超调量的大小取决于侧翻阻尼。图8.28所示为计算得到的侧翻阈值随临界阻尼比的变化曲线。无阻尼时，侧翻阈值最小；随着阻尼比的增加，侧翻阈值也增大，但增大的速率逐渐减小。在侧向加速度正弦输入条件下，汽车侧翻响应取决于输入频率。图8.29所示为侧翻响应与侧翻共振频率的关系。频率为零时，侧翻阈值接近带悬架汽车准静态时之值；随着频率的增加，侧翻阈值减小，直至侧翻共振频率时达到最小，然后又迅速增大。(www.xing528.com)

图8.27　阶跃输入下的侧翻响应

图8.28　阻尼比对阶跃输入下侧翻阈值的影响

对于重型货车，侧翻共振频率低于1 Hz。经验表明，在高速公路上正常行驶时，驾驶员通常在2 s内操纵汽车侧向移动240～300 cm，以更改车道，避开车辆或其他障碍。在此过程中，侧翻共振频率约为0.5 Hz，很容易造成重型货车的侧翻。对于多用途车和轿车，其侧翻共振频率为1.5 Hz甚至更高。在此频率下操纵汽车转向时，汽车的侧向偏移通常很小（小于30 cm），因此就此两类车辆而言，侧翻共振引起侧翻的可能性不大。

图8.29　侧翻响应与侧翻共振频率的关系