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GB／T 40501-2021 轻型汽车操纵稳定性试验通用条件.pdf

5.1.1设备测量工作范围及误差要求

试验采用多通道采集系统和传感器测量。传感器和记录系统的工作范围以及推荐的最大误差 1所示。无论是测量还是计算的变量均宜达到指定的精度要求，为了计算某些特征值，应提高

夯扩桩施工工艺各种变量及其典型工作范围和推荐的最大误

5.1.2设备误差不满足要求的处理

若采用系统的误差超过推荐值但又满足试验要求时，则该误差以及实际最大误差应记录在试验 中，见附录B

应准确记录传感器在参考坐标系中的安装位置，以便数据处理中对数据准确转换，传感器安装参 录

轻型汽车操纵稳定性的测试、评价的频率范围0Hz.～5Hz.

5.3.2模拟信号试调

5.3.2.1传感器和采集系统的带宽应不小于8Hz.。 5.3.2.2对信号的滤波应采用低通滤波器。通频带宽（从0Hz.到一3dB处频率f）不应小于9Hz.。 在0Hz5Hz.频率范围内，幅值误差应小于土0.5%。所有模拟信号应使用具有相同相位特性的滤波 器进行处理，以保证由于滤波带来的时间延迟是相同的 注：为保存低额信号，信号采用直流耦合。由于包含不同频率成分的模拟信号滤波处理会发生相移，推荐采用 5.3.3中措述的数字信号处理方法，

5.3.2.1传感器和采集系统的带宽应不小于8Hz.。

5.3.3混叠误差及抗混叠滤波器

.3.1模拟信号处理的准备包括：选择避免混叠误差的采样频率和滤波器幅值衰减特性、滤波器的 带后和时间延特性。

5.3.3.2采样和数字化应考虑的内容

5.3.3.5推荐抗混叠滤波器是四阶或者更高，参见附录ID)。

5.3.4采样及数字化

.4.1为限制模拟输入变化超过0.1%而引起的动态误差，采样或数字化的时间应小于32μS。 或一组要比较的样本数据应同时或在足够短的时间内采集。

5.3.4.2数字化应采用12位或更高分辨率（： 土0.1%）精度的系统。数字化前模拟信 号的放大应保证：在数字化过程中，由于有限分辨率和数字化的不准确而导致的综合误差小于0.2%。

3.5无相移数字滤波器

放字滤波器应具有以下特点（见图1）： 通带的范围应是0Hz～5Hz； 阻带应在10Hz~15Hz之间开始； 通带滤波器增益应是1士0.005； 阻带滤波器增益应是士0.01

图1无相移数字滤波器特点要求

本章主要说明环境条件和汽车测试条件的要求，特定的试验也应遵循这些条件。任何与本文件规 定不一致的都应在测试报告中列出，见附录B和附录E，包括显示结果的各图表。对于每种测试方法， 特定的测试条件和会变化的数据（如轮胎花纹深度)应按附录E的格式做一个单独的测试报告

所有试验都成在平整、十净、十燥开且铺设均的 测试场地的坡度在任何方可不应起

试验中周围环境风速应不超过5m/s。每次试验，试验报告均应记录测试时的气候条件，见附录

.1试验车辆的基本数据信息应记录在附录B的测试报告中。任何汽车参数的变化（如负荷），均 次记录基本数据信息。 2车轮定位参数应满足产品设计要求

6.5.1轮胎应按照汽车制造商的说明书选择新轮胎安装到试验车辆上。如果轮胎制造商没有明确说 明，轮胎应在被测试汽车或者相似汽车上磨合至少150km，但要保证无过度使用，如紧急刹车、急加速、 急转弯、压路肩等等。磨合后，轮胎应保持在相同的位置进行测试。 6.5.2轮胎花纹深度（包括轮胎整个接触地面的宽度及整个轮胎表面）应是初始轮胎花纹深度90% 认上。 6.5.3在试验测试条件中应记录轮胎的生产日期，见附录E。试验轮胎距生产日期不应超过一年。 6.5.4轮胎应按照汽车制造商说明的对应试验环境温度的压力充气。对于胎压小于或等于250kI’a 冷充气压力的误差为土5klPa；胎压超过250kP’a时，误差不超过2%。 6.5.5预热前的轮胎压力和轮胎胎面花纹深度应在试验报告中记录，见附录E。 6.5.6除基本轮胎条件外，其他条件下也可进行试验。具体的细节应在试验报告中记录（见附录E）。 6.5.7当轮胎花纹深度或不均匀磨损对测试结果有显著影响时，在汽车之间或轮胎之间性能对比时推 荐考虑该因素

影响整车性能测试的关键 数（如减震器参数和悬架几何参数） 应满足制造商的说明。任何偏 息里，见附录B

6.7.1试验总质量应在汽车整备质量和最大允许总质量之间，最大轴荷不应超过允许值， 6.7.2应保证重心位置和惯量与正常使用载荷条件下的偏差最小。应测量轮荷并记录到试验报告中， 见附录B。

对于具有再生制动能力的车辆，当松开加速踏板和/或踩下制动踏板时车辆的特定设置能改变车辆 的动态行为。对于这类车辆，试验时应分别测试有无主动再生制动时车辆的动态行为。选择的再生制 动能力水平和换挡杆位置应记录在测试报告中

对于具有主动转向、电子稳定性控制或主动悬架等影响试验结果的主动系统的车辆，试验时应考虑 不同系统模式对车辆动态行为的影响。如果驾驶员可以选择不同的模式，比如“运动/舒适”模式，应将 所选择的模式记录在测试报告中

在试验开始之前，所有汽车的相关部件都应进行预热从而使其温度能够达到代表一般驾驶条件

之前，所有汽车的相关部件都应进行预热从而使其温度能够达到代表一般驾驶条件下

的温度。轮胎也应进行预热使其达到能够代表正常驾驶条件的平衡温度和压力。汽车按照试验速度行

7.2.1.1汽车操纵稳定性试验初始行驶状态为稳态直线行驶或稳态圆周行驶。 7.2.1.2如果在试验标准中没有特别要求，试验过程中，对于手动变速器来说，对于多个挡位适用的应 选用可适用的最高挡位，对于自动变速器来说应采用D挡。换挡杆位置以及所选择的驾驶模式应记录 在试验报告中，见附录E。 7.2.1.3在初始行驶条件下，转向盘的位置以及加速踏板的位置应尽可能保持不变。用来估计稳态条 牛的观测时刻t定义为参考时间点t。之前0.5s～0.8s之间的时间点。观测时刻t达到7.2.2或7.2.3 的要求（如图2所示，定义的t和t2），认为初始条件是稳定的 注：如果仅是用来确定稳态值的试验方法，观测时刻1.与参考时间t.相同

7.2.2稳态直线行驶

图2试验观测时刻定义

7.2.2.1在t：～t2时间段内初始行驶的纵向速度不应超过标称值的士1km/h（速度超过100km/h时， 偏差不超过土2km/h），侧向加速度的平均值应保持在一0.3m/s～0.3m/s的范围内，侧向加速度标 准差不应超过0.3m/s²。作为侧向加速度限制的替代，应选择限定横摆角速度的平均值在一0.5/s~

0.5°/s范围内，横摆角速度的标准差不超过0.5°/s 7.2.2.2在时间段t～t及t~t2内，纵向速度的平均值偏差不应超过土1km/h（速度超过100km/h 时，偏差不应超过±2km/h）。

围内，横摆角速度的标准差不超过0.5°/s 在时间段t~t及t～t2内，纵向速度的平均值偏差不应超过土1km/h（速度超过100km/h 应超过±2km/h）。

7.2.3稳态圆周行驶

7.2.3.1初始半径R按公式（1)或公式（2）

初始半径R按公式（1)或公式（2)计算：

式中： Ux 初始纵向速度； d/dt 横摆角速度； a 初始侧向加速度

UXC R.= Qys

初始纵向速度； d亚/dt 横摆角速度； Y 初始侧向加速度。 7.2.3.2在时间段t～t2范围内，初始行驶工况的半径相对于名义半径的偏差不应超过2%，并且最大 偏差不超过土2m。 7.2.3.3在t1~t.时间范围内，侧向加速度的标准差不应超过其平均值的5%；纵向速度的标准差不应 超过其平均值的3%。 7.2.3.4在时间段t～t及t～tz内，侧向加速度的均值偏差不应超过名义值的5%，纵向速度的均值 偏差不应超过名义值的3%。 7.2.3.5在t1~t，时间段内，侧向加速度的平均值不应超过标称值的土3%

参照参考点的传感器位置表模板见表B.1。

表B.1传感器位置（参照参考点

附录C （资料性） 传感器及其安装

传感器（包括商用的和定制的）主要用于测量要求的和可选的变量。如果传感器不能直接测量需要 的变量，在保证精度的基础上应适当地调整传感器信号以获取此变量。 由于试验仪器种类较多，因此应记录下每一种使用设备；并且将设备在汽车上的安装位置记录在试 验数据表格上（见附录B）。 各种直接测量变量的传感器误差要求见下列条款。由几个传感器输出信号计算得到的变量，其百 分比误差可由计算变量的微分值除以该变量获得

典型的传感器是多圈电位计或者数字光电编码器，它们通过齿轮与转向盘后部相连或者连接在 转向盘”上。

纵向速度传感器应安装在距离参考点尽可能近的位置上。在数据处理过程中，应记录速度传感器 的安装位置，并进行必要的信号修正以获得参考点纵向速度。典型的传感器是五轮仪，其精度为 0.2km/h；基于光学的或多普勒原理的"非接触"速度传感器，基于光学的速度传感器精度为0.1km/h； 基于多普勒的速度传感器精度为0.5km/h。五轮仪的稳态信号与水平速度非常接近，而光学传感器则 测量纵向速度（水平速度在X方向上的分量等于水平速度与侧偏角余弦的乘积）。另外一种可选测量 纵向速度的方法是利用全球卫星导航系统（GNSS）（见C.11）

C.4侧向速度及侧偏角

按照产品说明书安装的基于光学原理的双向速度传感器可直接测量给定点的侧向速度。传感器的 安装位置应记录。任何其他点的侧向速度则可以通过两个侧向速度传感器进行内插或外推获得，也可 通过测量点的侧向速度加上横摆角速度与所求点与测量点之间距离的乘积得到。侧偏角通过侧向速度 除以纵向速度的正切得到。 侧向速度也可以通过侧向加速度（经过位置、侧倾角及表面倾斜误差纠正）减去纵向速度与横摆角 速度乘积的差的积分得到，之后可计算得到侧偏角。因为净加速度误差（包括零偏）是会累积的，此方法 仅适用于短时间测试

横摆角速度、侧倾角速度及俯仰角速度可以通过按照产品说明书进行安装的角速度传感器直接测 量。传统的角速度传感器是指陀螺仪。一般情况下，良好的陀螺仪性能包括：在1/2满量程范围内，线 生度为满量程的土0.2%～土0.5%，在1/2到满量程范围内，线性度为满量程的土1%～土2%；0.04%的 交叉灵敏度；满量程土0.05%的圜值；满量程0.15%的滞后。基于科氏加速度、光纤、激光或者其他物理 原理的角速度传感器已商业化。它们通常拥有以下特性：满量程土0.1%～1%的线性度；0.01%的阅值 灵敏度；零滞后。 角速度传感器通常固定在汽车上。因此，在稳态转向过程中它们测量的是大地平面横摆角速度乘

如果侧偏角传感器同时安装在前轴和后轴，车辆在大地平面内的横摆角速度可以通过前轴和后轴 则向速度的差除以两传感器之间的纵向距离计算得到

相对手重力方向的汽车侧倾角和俯仰角可以通过两轴陀螺仪测量得到，可以选择无参考陀螺仪或 重力参考垂向陀螺仪。自由陀螺仪是框架结构的，不进行测量时应锁在其壳体上。当框架结构解锁时： 它在惯性空间内保持不变，能够进行汽车运动角度的测量。自由陀螺仪可以用来测量侧倾角和横摆角， 或者侧倾和俯仰运动。通过主动控制慢转力矩电机作用塔式起重机拆装施工方案，垂向陀螺仪相对于重力垂直方向是“竖立的” 以上两种陀螺仪都不能在长时间的稳定转向下获得所需测量的加速度。根据产品说明书，自由陀螺仪 及垂直系统失效的垂向陀螺仪以最大每分钟0.5°～1°速度“漂移”；有效安装垂直系统的垂向陀螺仪会 以每分钟2°～5的速率搜寻“视垂线”，它是重力和侧向加速度的失量之和。在无侧向加速度的情况时， 垂向陀螺仪的垂直精度可以达到土0.15°～土0.1°。 相对于路面的汽车侧倾和俯仰角可以通过以下方法进行测量： a 角度测量传感器应安装在侧偏小车侧倾和俯仰平衡架上。 b 通过超声波或光学传感器，测量位于汽车前面、后面或侧面的参考点到大地的垂向距离的变 化。超声波或光学传感器达到0.5mm测量精度就足够了，路面远非平坦的，且其粗糙度不容 忽视也很明显。三个汽车传感器将定义一个平面，以此来计算相对于路面的俯仰角和侧倾 角。建议超声波传感器或者光学传感器安装间距尽可能大以提高测量精度 ） 车轮相对于簧载质量上下跳动的测量，主要考虑悬架连杆的影响（该方法并未考虑轮胎变形）。

转向盘力矩可以通过按照产品说明书安装的力矩传感器测量，主要测量作用在转向盘上相对于 抽线的力矩。在一些测试中，如果转向盘惯量与原车不一致时，它的测量结果是不准确的

相对于簧载质量的车轮转向角可以通过角度传感器测量。传感器位于簧载质量及转向节总成之 间，安装在车轮轮毂的轴承上，并通过允许有前/后、垂向及外倾运动的约束联接到簧载质量上；或者利 用安装在转向拉杆上的线位移或者角位移传感器测量。 由悬架运动学和弹性运动学形成的前轮转向角可以通过前车转向角减去转向盘转角除以总转向传 动比计算获得 除了四轮转向的汽车外，后车轮由悬架运动和弹性变形形成的转向角与车辆后轮转向角测量值 相等

轮胎侧偏角可通过光学传感器直接测量得到。另一种方法是，可以通过前后轮侧偏角减去相应的 车轮转角计算获得。

汽车轨迹可以通过全球导航卫星系统（GNSS）测量得到。GNSS提供一个简单的非接触的测量大 地坐标系下速度以及X、Y位置的方法。采样更新速率通常为20Hz.。由X、Y坐标转变为航向角可以 通过后处理或者商业模块实现。一些商用模块可以提供模拟信号和数字信号输出。典型的速度测量精 度可以达到0.1km/h，分辨率可达到0.01km/h。典型的距离分辨率为1cm。典型的航向角精度为 0.1°分辨率可达0.01°。轨迹可以通过X、Y方向的速度分量进行积分得到，或者直接得到X、Y方向的 立移。侧偏角可以通过X、Y方向的速度计算得到，或者通过航向角与固定在汽车上的横摆角速度陀螺 仪得到的积分信号之差得到。GNSS的标称精度仅在稳态条件下有效

1 +（f mx/ f。）2n 1 ·（D.2） 式中： n 滤波器阶数； fimx—相关的频率范围（5Hz）； 于。一滤波截止频率； fN一奈奎斯特或者折叠"频率。 D.2对于四阶滤波器： 对于A=0.9995:f=2.37Xfmx=11.86Hz; 对于A=0.0005：f、=2×（6.69×f。）=158Hz,其中，f、为采样频率：f、=2Xfn。 D.3在滤波器幅值特性保持平滑的频率范围内，巴特沃斯滤波器的移相Φ可以近似为： 对于二阶：Φ=81×（f/fc）度； 对于四阶：Φ=150×（f/f）度； 一对于八阶：Φ=294×（f/f）度。 D.4对于所有阶次的时间滞后为：t=（Φ/360°）×（1/f。）。 D.5对于四阶滤波器，数据采样频率f、应大于13.4Xf：，如果相位误差在随后的数字数据处理中进行 调节，通带频率f。（从0Hz到f。）应大于2.37×fs，否则应大于5×fx。其他阶次滤波器，f。和f 的选择应使得响应曲线有足够的平坦度及抗混叠误差

·（ 式中： n 滤波器阶数； fimx—相关的频率范围（5Hz）； f一滤波截止频率； 一一奈奎斯特或者“折叠"频率。 D.2对于四阶滤波器： 对于A=0.9995:f=2.37Xfmrx=11.86Hz; 对于A=0.0005:f、=2X×（6.69Xf。）=158Hz.，其中，f为采样频率：f、=2×fn。 D.3在滤波器幅值特性保持平滑的频率范围内，巴特沃斯滤波器的移相Φ可以近似为： 对于二阶：Φ=81×（f/fc）度； 对于四阶：Φ=150×（f/f）度； 一对于八阶：Φ=294×（f/f）度。 D.4对于所有阶次的时间滞后为：t=（Φ/360°）×（1/f）。 D.5对于四阶滤波器，数据采样频率f、应大于13.4×f：，如果相位误差在随后的数字数据处理中 调节，通带频率f。（从0Hz到f。）应大于2.37×fs，否则应大于5×fx。其他阶次滤波器，f。利 的选择应使得响应曲线有足够的平坦度及抗混叠误差

某高速公路工程冬季施工组织设计方案...........2