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引言

圖1 特斯拉Model S的自適應(yīng)懸架（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

影響汽車(chē)乘坐舒適性的因素有很多，包括汽車(chē)的平順性、車(chē)內(nèi)噪聲、空氣調(diào)節(jié)性能、乘坐環(huán)境及駕駛操作性能等。

汽車(chē)平順性（Ride comfort）是現(xiàn)代高速度、高舒適性車(chē)輛的一項(xiàng)主要性能指標(biāo)，駕、乘人員的舒適與否，乃至影響因疲勞駕駛而產(chǎn)生的安全問(wèn)題。因此如何評(píng)價(jià)汽車(chē)的平順性，成為一項(xiàng)很重要的工作。

什么是汽車(chē)平順性？

汽車(chē)平順性，是指汽車(chē)在一般行駛速度范圍內(nèi)行駛時(shí)，避免因汽車(chē)在行駛過(guò)程中所產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊，使人感到不舒服、疲勞，甚至損害健康，或者使貨物損壞的性能。平順性是評(píng)價(jià)汽車(chē)乘坐舒適性的主要內(nèi)容之一。

汽車(chē)行駛時(shí)，由于路面不平而激起汽車(chē)的振動(dòng)。振動(dòng)影響人的舒適、工作效率和身體健康，并影響所運(yùn)貨物的完好；振動(dòng)還在汽車(chē)上產(chǎn)生動(dòng)載荷，加速度零件磨損，從而導(dǎo)致疲勞失效。因此減少汽車(chē)振動(dòng)是汽車(chē)平順性研究的主要問(wèn)題。

研究平順性主要目的就是控制汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，在特定工況下的“輸入"，讓振動(dòng)的“輸出"不超過(guò)給定的界限即可：

圖2 汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性研究

如何評(píng)價(jià)汽車(chē)的平順性？

• 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的由來(lái)

  
  

自從1974年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織正式公布國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO2631《關(guān)于人體承受全身振動(dòng)的評(píng)價(jià)指南》以來(lái)，許多國(guó)家汽車(chē)行業(yè)參照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)zhiding汽車(chē)平順性的評(píng)價(jià)方法。在實(shí)際各種不同的振動(dòng)環(huán)境中應(yīng)用ISO2631進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)它的適用范圍存在一定局限性，隨著有關(guān)振動(dòng)對(duì)人體影響研究工作的深入，該標(biāo)準(zhǔn)也一直在進(jìn)行補(bǔ)充和修訂。

其中的總體乘坐值法標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了圖3所示的人體坐姿受振模型，需考慮座椅支撐面、座椅靠背處、支撐腳處的線振動(dòng)和角振動(dòng)共計(jì)3個(gè)輸入點(diǎn)12個(gè)軸向的振動(dòng)。

圖3 人體振動(dòng)受振模型

在綜合了大量關(guān)于人體振動(dòng)研究成果的基礎(chǔ)上，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織于1997年公布了ISO2631-1:1997《機(jī)械振動(dòng)與沖擊人體暴露于整體振動(dòng)的評(píng)價(jià)第1部分：一般要求》。實(shí)踐證明，它能更高的符合實(shí)際，所以我國(guó)的GB/T 4970-2009標(biāo)準(zhǔn)就是據(jù)此參照進(jìn)行修訂。此外工程機(jī)械座椅舒適性標(biāo)準(zhǔn)GB/T8419-2007（ISO7096）等也是來(lái)源于標(biāo)準(zhǔn)ISO2631。（推薦閱讀：工程機(jī)械座椅舒適性標(biāo)準(zhǔn)ISO 7096更新啦，快來(lái)看看吧；農(nóng)業(yè)輪式拖拉機(jī) 駕駛員座椅 振動(dòng)舒適性的評(píng)估；工業(yè)車(chē)輛  駕駛員座椅 乘坐舒適性試驗(yàn)室評(píng)估）

• 評(píng)價(jià)的方式和方法

  
  

汽車(chē)平順性的主要內(nèi)容就是汽車(chē)振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，而汽車(chē)的振動(dòng)極其復(fù)雜，小編僅從實(shí)用的角度出發(fā)，聊一聊平順性的評(píng)價(jià)方法。

汽車(chē)平順性評(píng)價(jià)方法大致可分為主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)法，而且都是基于人體對(duì)于汽車(chē)振動(dòng)的反應(yīng)做出的評(píng)價(jià)。

a) 主觀評(píng)價(jià)法：依靠評(píng)價(jià)人員乘坐的主觀感覺(jué)進(jìn)行評(píng)價(jià)，主要考慮人的因素。由有經(jīng)驗(yàn)的駕駛員和乘客組成的專(zhuān)門(mén)小組，按預(yù)定方式駕駛或乘坐一組車(chē)輛來(lái)主觀評(píng)價(jià)行駛平順性的水平或特征；然后完成相應(yīng)的主觀評(píng)價(jià)表，最后綜合確定車(chē)輛的乘坐舒適性。

由于主觀評(píng)價(jià)方法上有很多因素影響，譬如經(jīng)驗(yàn)、對(duì)振動(dòng)感覺(jué)多樣化、采樣偏差等人為因素，得到的數(shù)據(jù)存在差異；因此僅僅能作為描述性的語(yǔ)言來(lái)表示，不容易對(duì)平順性評(píng)價(jià)進(jìn)行量化。

b) 客觀評(píng)價(jià)法：是借助于儀器設(shè)備分析系統(tǒng)來(lái)完成試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、記錄和處理，通過(guò)得到相關(guān)的分析值與對(duì)應(yīng)的國(guó)標(biāo)相比較，作出客觀評(píng)價(jià)，得到依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的量化結(jié)果。

目前，依照國(guó)標(biāo)GB/T 4970-2009汽車(chē)平順性試驗(yàn)方法，規(guī)定了汽車(chē)在脈沖輸入行駛和隨機(jī)輸入行駛工況下的平順性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)適用的頻率范圍是0.5～80 Hz：

☆ 脈沖輸入行駛的評(píng)價(jià)方法

當(dāng)振動(dòng)波形峰值系數(shù)<9時(shí)，使用基本評(píng)價(jià)方法，即使用加速度響應(yīng)與車(chē)速的關(guān)系特性來(lái)評(píng)價(jià)；當(dāng)峰值系數(shù)>9時(shí)，使用輔助評(píng)價(jià)方法，即使用振動(dòng)劑量值（Vibration Dose Value,VDV）評(píng)價(jià)。

峰值系數(shù)是加權(quán)加速度時(shí)間歷程的峰值與加權(quán)加速度均方根的比值。振動(dòng)劑量值評(píng)價(jià)主要針對(duì)瞬態(tài)振動(dòng)或間歇性瞬態(tài)振動(dòng)，適用于越野路況下的平順性評(píng)價(jià)，這種方法對(duì)振動(dòng)峰值的變化比普通的均方根評(píng)價(jià)方法更為敏感。

☆ 隨機(jī)輸入行駛的評(píng)價(jià)方法

根據(jù)需要，隨機(jī)輸入行駛的平順性可用常用車(chē)速的評(píng)價(jià)指標(biāo)，用綜合總加權(quán)加速度均方根值來(lái)表示。下表表示總加權(quán)加速度均方根值與人的主觀感受之間的關(guān)系：

汽車(chē)行駛平順性的評(píng)價(jià)方法，通常是根據(jù)人體對(duì)振動(dòng)的生理反應(yīng)及對(duì)保持貨物完整性的影響來(lái)制訂的，并用振動(dòng)的物理量，如頻率、振幅、加速度、加速度變化率等作為行駛平順性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

目前，常用汽車(chē)車(chē)身振動(dòng)的固有頻率和振動(dòng)加速度評(píng)價(jià)汽車(chē)的行駛平順性。試驗(yàn)表明，為了保持汽車(chē)具有良好的行駛平順性，車(chē)身振動(dòng)的固有頻率應(yīng)為人體所習(xí)慣的步行時(shí)，身體上下運(yùn)動(dòng)的頻率；約為60~85次/分（1Hz~1.6Hz），振動(dòng)加速度極限值為0.2~0.3g。為了保證所運(yùn)輸貨物的完整性，車(chē)身振動(dòng)加速度也不宜過(guò)大。如果車(chē)身加速度達(dá)到1g，未經(jīng)固定的貨物就有可能離開(kāi)車(chē)廂底板。所以，車(chē)身加速度的極限值應(yīng)低于0.6~0.7g。

平順性計(jì)算應(yīng)用舉例

依照國(guó)標(biāo)GB/T 4970-2009汽車(chē)平順性試驗(yàn)方法，朗德公司自主研發(fā)的ATOM軟件搭載了汽車(chē)平順性計(jì)算方法，支持汽車(chē)在脈沖輸入行駛和隨機(jī)輸入行駛工況下進(jìn)行平順性試驗(yàn)分析（如圖4）：

圖4 參照國(guó)標(biāo)GBT 4970-2009

例如，某車(chē)行駛速度在40kph、隨機(jī)輸入行駛工況下，使用平順性試驗(yàn)專(zhuān)用的座墊式加速度傳感器（圖5）分別布置在主駕座椅椅墊上方、座椅靠背處以及腳部地板3個(gè)位置（圖6）

圖5 PCB座墊式傳感器

圖6 傳感器布置測(cè)點(diǎn)

利用ATOM測(cè)試系統(tǒng)直接獲取時(shí)域數(shù)據(jù)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)得到計(jì)算結(jié)果（圖7），包括總加權(quán)加速度均方根值（圖8）：

圖7 隨機(jī)輸入行駛測(cè)試

圖8 總加權(quán)均方根值結(jié)果

ATOM不僅能夠?qū)ζ巾樞栽囼?yàn)數(shù)據(jù)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理，直接得到計(jì)算結(jié)果，而且輸出試驗(yàn)報(bào)告方便，極大提高了平順性試驗(yàn)的效率。

小結(jié)

汽車(chē)平順性是影響汽車(chē)舒適性的重要因素之一，而舒適性又是與使用者聯(lián)系最為密切的性能，良好的汽車(chē)舒適性能保證駕駛者的平穩(wěn)情緒、快速的反應(yīng)速度，進(jìn)而保證行車(chē)的安全；同時(shí)，也會(huì)有利于汽車(chē)的使用年限。

對(duì)于汽車(chē)廠商，無(wú)論是原有車(chē)型的改進(jìn)還是新車(chē)型的研發(fā)，都應(yīng)充分重視汽車(chē)的平順性等影響舒適性的因素。這不僅能提升駕、乘人員的用車(chē)體驗(yàn)，還能提高自身產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力及品牌形象！

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