CN103162905B - 一种车辆质心高度测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆质心高度测量方法，属于车辆测量技术领域。本发明根据车辆制动时质心位置与前后轴载荷变化关系，根据力矩均衡原理，对制动前后车辆的前轮与地面的结束点取矩，建立力矩平衡模型，采集制动前后轴荷数据和制动时的加速度，通过计算得到精确的车辆质心高度。本发明区别于现有静态车辆质心高度测量，本发明不需要举升、悬挂机构，也不需添加而外的测量装置，不仅能够精确测量两轴车辆，对大型客车、载重及多轴车辆也同样适用。

Description

一种车辆质心高度测量方法

技术领域

本发明涉及一种车辆质心高度测量方法，属于车辆测量技术领域。

背景技术

车辆质心位置是影响车辆安全性和操控性的重要性能指标，且一直都是车辆产品开发和实验过程中的重要测量参数之一，测量车辆质心位置常用的方法有重量反应法、平台反力支撑法、悬挂法和零位法，这些方法都是静态测量方法，需要举升、悬挂机构。重量反应法是将车辆前轮举升一定高度的测量方法，举升后大部分的车身重量由被测后轴承担，对于载重车辆，其自身重量较大，倾斜时后轴可能会产生过载甚至是压溃，尤其是载重情况下更为严重。平台反力支撑法，需要支撑平台及举升机构，平台倾斜的角度越大越有利于测量结果的准确，对于多轴车，由于其车身长度较长，倾斜角越大，导致整个系统的稳定变差，影响到测量结果的准确性，悬挂法和零位法对于载重及多轴车辆同样具有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆质心高度测量装置及方法，以解决目前的车辆质心高度测量方法需要举升或悬挂机构，测量复杂，且对于载重或者多轴车辆测量结果不准确。

本发明为解决上述技术问题而提供一种车辆质心高度测量方法，该测量方法的步骤如下：

1）使被测车辆在地秤上匀速行驶，测量车辆行驶过程中的前后轴重和车重，以及测量车辆的轴距；

2）根据力矩守恒原理，对该被测车辆的前轮轮与地面接触点取矩，建立力矩均衡模型；

3）在车辆匀速行驶至前轮驶离后轮全部驶入地秤时，迅速踩下制动踏板制动，并采集此时的制动减速度数据和后轴轴荷数据；

4）根据力矩守恒，对此时的车辆前轮与地面的接触点取矩，建立制动后的均衡模型；

5）根据步骤2）中的制动前的力矩均衡模型和步骤4）中制动后力矩均衡模型，计算所述车辆的质心高度。

所述的步骤2）中制动前的力矩均衡模型为：

G·L₁＝L·N₂

其中G为车辆的重量，L₁为车辆质心距前轴的距离，L为车辆轴距，N₂为制动前地面对车辆后轮的支撑力，其等于制动前车辆后轴轴重。

所述的步骤4）中制动后的力矩均衡模型为：

$G\·L_1=\frac{G}{g}\·a\·h+N_2^{\′}\·L$

其中G为车辆的重量，L₁为车辆质心距前轴的距离，L为车辆轴距，N₂为制动前地面对车辆后轮的支撑力，其等于制动前车辆后轴轴重，g为重力加速度，a为车辆制动减速度，h为车辆质心高度，N′₂为制动后地面对车辆后轮的支撑力，N′₂等于制动后车辆后轴的轴重。

所述的车辆如果为多轴车辆，则该多轴车辆的后轴重为各后轴的重量之和。

所述的车辆如果为多轴车辆，则该多轴车辆的轴距采用中值法确定，其具体公式如下：

$L=\frac{(L_{x1}+L_{x2}+...+L_{\mathrm{xn}})}{n}$

其中L为车辆轴距，L_X1为车辆后轴第一轴距前轴距离，L_X2为车辆后轴第二轴距前轴距离，L_Xn为车辆后轴第n轴距前轴距离，n为车辆后轴的个数，n≥2。

本发明的有益效果是:本发明根据车辆制动时质心位置与前后轴载荷变化关系，根据力矩均衡原理，对制动前后车辆的前轮与地面的结束点取矩，建立力矩平衡模型，采集制动前后轴荷数据和制动时的加速度，通过计算得到精确的车辆质心高度。本发明区别于现有静态车辆质心高度测量，本发明不需要举升、悬挂机构，也不需添加而外的测量装置，不仅能够精确测量两轴车辆，对大型客车、载重及多轴车辆也同样适用。

附图说明

图1是本发明实车实验的设备布置图；

图2是被测车辆匀速行驶速度方向示意图；

图3是多轴汽车轴重及轴距换算示意图；

图4是被测车辆制动时速度方向示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

本发明的一种车辆质心高度测量方法的实施例

本发明的测量方法的实车实验的设备布置如图1所示，其中所用到的仪器包括地秤6、无线信号发生器5、二次仪表4、显示装置3和加速度传感器1，无线信号发生器设置在地秤上，用于将地秤测量的数据无线传输给二次仪表，加速度传感器、二次仪表和显示装置都用于设置在被测车辆1上，加速度传感器用于测量车辆制动时加速度值，二次仪表用于根据制动前后车辆的轴荷以及制动时的减速度计算车辆的质心高度，其具体的测量方法如下：

1.通过地秤测量车辆前后轴重及车重，用皮尺测出轴距。

以两轴车为例，车辆的轴重与轴距换算如图2所示，

G=G₁+G₂

G₁＝N₁

G₂＝N₂

其中G为车辆的重量，G₁为制动前车辆前轴轴重，G₂为制动前车辆后轴轴重，N₁为制动前地面对车辆前轮支撑力，N₂为制动前地面对后轮支撑力，L为车辆轴距，L₁为车辆质心距前轴距离。

对于多轴车辆，其后轴重采用各后轴重量之和，轴距采用中值法确定，对于三轴车，车辆的轴重与轴距换算如图3所示。

G_X1＝N_X1

G_X2=N_X2

G₂=G_X1+G_X2

L=（L_X1+L_X2）/2

其中G_X1为制动前车辆后轴第一轴轴重，G_X2为制动前车辆后轴第二轴轴重，N_X1为制动前地面对车辆后轴第一轴的支撑力，N_X2为制动前地面对车辆后轴第二轴的支撑力，L_X1为车辆后轴第一轴距前轴距离，L_X2为车辆后轴第二轴距前轴距离。

对于多轴车辆，

$\left\{\begin{array}{c}{G}_2=G_{X1}+G_{X2}...+G_{\mathrm{Xn}}\\ L=\frac{(L_{X1}+L_{X2}...+L_{\mathrm{Xn}})}{n}\end{array}\right.$

其中G_Xn为制动前车辆后轴第二轴轴重，L为车辆轴距，L_X1为车辆后轴第一轴距前轴距离，L_X2为车辆后轴第二轴距前轴距离，L_Xn为车辆后轴第n轴距前轴距离，n为车辆后轴的个数，n≥2。

2.根据力矩守恒，对车辆前轮与地面接触点取矩，

G·L₁＝L·N₂

其中G为车辆重量，L为车辆轴距，L₁为车辆质心距前轴的距离，N₂为制动前地面对车辆后轮的支撑力，其等于制动前车辆后轴轴重G₂。

3.如图4，将被测车辆匀速行驶至前轮驶离后轮全部驶入地秤，此时迅速踩下制动踏板制动，采集制动减速度a，地秤采集后轴轴荷数据；

G＝G′₁+G′₂

G′₁＝N′₁

G′₂＝N′₂

4.力矩守恒，对前轮与地面接触点取矩：

$G\·L_1=\frac{G}{g}\·a\·h+N_2^{\′}\·L$

其中G为车辆的重量，L₁为车辆质心距前轴的距离，L为车辆轴距，N₂为制动前地面对车辆后轮的支撑力，其等于制动前车辆后轴轴重，g为重力加速度，a为车辆制动减速度，h为车辆质心高度，N′₂为制动后地面对车辆后轮的支撑力，N′₂等于制动后车辆后轴的轴重G′₂。

5计算出车辆质心高度。

根据步骤2和步骤4中建立力矩均衡模型，所述车辆质心高度的动态计算公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{L}_1=\frac{L\·G_2}{G}\\ h=\frac{(G_2-G_2^{\′})\·L\·g}{G\·a}\end{array}\right.$

式中，h为车辆质心高度，L1为车辆质心距前轴距离，L为车辆轴距。根据上述动态计算公式，能够计算出h的值，即测量出车辆的质心高度。

Claims (4)

1.一种车辆质心高度测量方法，其特征在于：该测量方法的步骤如下：

1)使被测车辆在地秤上匀速行驶，测量车辆行驶过程中的前后轴重和车重，以及测量车辆的轴距；

2)根据力矩守恒原理，对该被测车辆的前轮与地面接触点取矩，建立力矩均衡模型；

3)在车辆匀速行驶至前轮驶离地秤、后轮全部驶入地秤时，迅速踩下制动踏板制动，并采集此时的制动减速度数据和后轴轴荷数据；

4)根据力矩守恒，对此时的车辆前轮与地面的接触点取矩，建立制动后的力矩均衡模型： $G\·L_1=\frac{G}{g}\·a\·h+N_2^{\′}\·L$

其中G为车辆的重量，L₁为车辆质心距前轴的距离，L为车辆轴距，g为重力加速度，a为车辆制动减速度，h为车辆质心高度，N′₂为制动后地面对车辆后轮的支撑力，N′₂等于制动后车辆后轴的轴重；

5)根据步骤2)中的制动前的力矩均衡模型和步骤4)中制动后力矩均衡模型，计算所述车辆的质心高度。

2.根据权利要求1所述的车辆质心高度测量方法，其特征在于：所述的步骤2)中制动前的力矩均衡模型为：

G·L₁＝L·N₂

其中G为车辆的重量，L₁为车辆质心距前轴的距离，L为车辆轴距，N₂为制动前地面对车辆后轮的支撑力，其等于制动前车辆后轴轴重。

3.根据权利要求1或2所述的车辆质心高度测量方法，其特征在于：所述的车辆如果为多轴车辆，则该多轴车辆的后轴重为各后轴的重量之和。

4.根据权利要求1或2所述的车辆质心高度测量方法，其特征在于：所述的车辆如果为多轴车辆，则该多轴车辆的轴距采用中值法确定，其具体公式如下：

$L=\frac{\left(L_{x1}+L_{x2}+...+L_{xn}\right)}{n}$

其中L为车辆轴距，L_X1为车辆后轴第一轴距前轴距离，L_X2为车辆后轴第二轴距前轴距离，L_Xn为车辆后轴第n轴距前轴距离，n为车辆后轴的个数，n≥2。