动态法测量汽车转向轮侧滑量的不确定度评定

韩道平 范永红 李秋诚 张胜杰 刘骁辉

摘要：GB 38900-2020《机动车安全技术检验项目和方法》中规定前轴采用非独立悬架的汽车（包括采用双转向轴的汽车）需进行转向轮横向侧滑量检验。分析影响检验过程的不确定度来源，对各不确定度分量进行计算和合成。根据结果评定，提高了汽车转向轮侧滑量检验结果的可靠性，也为同类检验的结果不确定度分析提供参考。

关键词：GB 38900-2020；转向轮横向侧滑量；非独立悬架；不确定度评定

Evaluation of the Uncertainty in Dynamic Measurement of  Sideslip Amount of Steering Wheels

HAN Daoping 1， FAN Yonghong 1， LI Qiucheng 2， ZHANG Shengjie 2， LIU Xiaohui 2

（ 1 Qingdao Huanghai University， Qingdao 266400， Shandong， China ）

（ 2 Technology Center Of Qingdao Customs， Qingdao 266109， Shandong， China ）

Abstract： According to GB 38900-2020 "Motor Vehicle Safety Technical Inspection Items and Methods"， vehicles with dependent suspension on the front axle （including vehicles with dual steering axles） need to be tested for lateral side slip of steering wheels. The sources of uncertainty affecting the inspection process are analyzed and the components of uncertainty are calculated and synthesized. According to the result evaluation， the reliability of the test result of the side slip amount of the steering wheel is improved， and it also provides reference for the uncertainty analysis of the results of similar tests.

Key Words：  GB 38900-2020; Lateral sideslip amount of steering wheel; Dependent suspension; Uncertainty evaluation

0引言

車辆发生侧滑多是由于车辆出厂时车轮定位参数设置不当或车辆长时间使用后部件磨损老化所致。侧滑现象的出现，会使车辆失去定向行驶能力，轮胎异常磨损并破坏车轮的附着力，高速行驶状态下极有可能引发交通事故[1-3]。目前，汽车转向轮横向侧滑量检验已成为汽车安全性能检验的重点检测项目之一。文中通过对汽车转向轮横向测滑量检验结果进行不确定度评定，提高检验数据的客观性和有效性。

1 滑板式侧滑台检验装置及检验原理

车辆转向轮在行驶过程中受其外倾角和前束角的影响对地面产生一定的侧向力，当车轮从侧滑检验台上通过时，承载车轮的侧滑台会因车轮的侧向力而产生滑动位移。与此同时，与滑板相连接的传感器将滑板的位移信号经A/D转换器将电信号转换成数字信号，并由工位电脑显示检验结果[4-5]。滑板式侧滑台结构如图1所示。

2 实验过程

2.1实验设备

此次实验选用滑板有效长度为1m的侧滑检验台（计量有效期至：2023年4月11日），设备技术参数见表1。

2.2重复性检验

实验选取一台美规平行进口LH牌越野车（车辆里程数为10.3km），由同一名检测人员驾驶被测车辆，按照GB 38900-2020《机动车安全技术检验项目和方法》[6]的检测方法进行10次重复检验。

3 测量不确定度来源

1）测量方法和人员因素[7-8]：检测标准对车辆通过速度和角度有严格要求，但是在检测过程中，操作人员不可能完全满足该要求，速度和角度与要求的差异对测量结果的影响；

2）测量仪器因素：测量系统本身的测量不确定度对测量结果的影响[9]；

3）随机影响因素：轮胎气压不符合规定[10]、轮胎磨损过大、轮毂轴承间隙过大、转向节主销和衬套磨损过大等。

4  测量不确定度评定

4.1 由A类评定得到测量重复性引入的

标准不确定度A（）

按照GB 38900-2020《机动车安全技术检验项目和方法》中要求的检测方法进行。在进行不确定度评定时，重复检测10次。所得实验数据见表2。

10次测量的算术平均值：

由贝塞尔公式得到的单个测得值的实验标准偏差为[11]：。

由于实际检测时只测1次，所以，通过A类评定[12]得到的由测量重复性引入的标准不确定度为：

4.2  由B类评定得到其他标准不确定度分量

4.2.1侧滑检验台允许误差引起的标准不确定度分量1B（）

此次实验所使用的侧滑检验台，检定证书中列明的侧滑量示值最大允许误差为±0.1 m/km，以矩形分布估计，包含因子=，由此得标准不确定度1B（）为：。

4.2.2测量方法引入的标准不确定度分量2B（）

由于实验人员无法严格按照GB 38900-2020中有关车辆通过速度和角度的要求，根据经验，测量方法引入的不确定度2B（）为：

4.2.3 随机因素引入的标准不确定度3B（）

由于车辆行驶状态受使用年限、驾驶里程、轮胎气压和轮胎磨损等因素影响。其中车辆使用年限和驾驶里程对检验数据的影响最大，结合实验室多年实验数据和检测经验确定，车辆使用年限与驾驶里程引入的分布区间半宽为：×0.05（参数s是车辆行驶里程，单位km），胎压等其他因素引入的分布区间半宽为0.05，上述因素引入的影响量呈矩形分布[13]，其包含因子=，故其标准不确定度3B（）为：

4.3  合成标准不确定度

根据上述数据，计算并代入表3。

根据表3，考虑到各分量相互独立[14-15]，得到合成标准不确定度为：

5 扩展不确定度和结果报告

5.1 取包含因子=2，其扩展不确定度

5.2 测量不确定度报告

被测LH牌越野车转向轮横向侧滑量测量结果报告如下：

2.5 m/km，=0.3 m/km，=2。

6 结论

被测车辆转向轮横向侧滑量符合国家标准GB 7258—2017《机动车运行安全技术条件》的要求[16]，该滑板式侧滑台测量准确度高。通过此次测量结果的不确定度评定，对引起测量结果的各个因素进行有效控制，有利于提高检验结果的可靠性，为同类检验检测机构提供一种参考模式。

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