车辆侧翻的研究

前言

虽然每一个开车的人都不愿意见到翻车。但现实中，我们经常还是会碰到这样的场景。

稍微有点物理常识的人，可能都会说出几个车辆容易侧翻的原因。质心太高？轮距太小?速度太快？猛打了方向….但作为工程人员，今天我们就来个专业的分析，将这些定性的语言再次进行定量。

一侧翻的定义

侧翻可以定义为能够使车辆绕其纵轴旋转90度以上的翻转，以至于车身同地面接触的任何一种操纵。

二 侧翻的力学分析

车辆在静态斜坡上的侧翻，称之为静态侧翻。

重力沿着斜坡的分力产生的翻转力矩，如果大于重力垂直于斜坡分力产生的稳定力矩，车辆就发生侧翻。

如果对FSAE 比较了解的同学，应该知道，FSAE 赛事中一个重要的静态监测项目就是抗侧翻稳定性。

测试时，赛车必须能够在侧斜60°时（相当于1.7G侧向加速度）不发生侧翻。进行斜台测试时，车手须以正常坐姿乘坐在赛车内。

在客车行业也有类似的测试项目。

在上面的两种静态侧翻测试中，有一点需要注意，外侧车轮边缘是被拦住的…..而在实际的实用中，在一般的地面附着情况下，可能车辆远没有达到侧翻极限已经沿着斜坡滑了下去，危险系数上，侧滑造成的危险远小于侧翻造成的伤害。所以宁可侧滑，不要侧翻。

第二种侧翻，我们称之为动态侧翻。

由于侧向离心力的作用下，产生的翻转力矩，大于了重力本身的稳定力矩，导致的侧翻。离心力的大小与车辆的速度成正比，而与转弯半径成反比。

为了探究车辆在平地上离心力作用下是侧滑还是侧翻，我们将上面两个公式进行整合，加入离心力等于了地面附着力。

被称为车辆横向稳定系数，该系数越大车辆越不容易侧翻，很明显。它只与车辆的质心高度和轮距有关。而Ø 是轮胎地面的附着系数，我们常见的路面附着系数可以从冰面0到干沥青路面1.0 。所以我们会看到，那些漂移操作，一般都是会在冰雪路面上进行，因为这样无论怎么操作，车辆只会侧滑而不侧翻。

如果车辆的稳定系数能大于1.0那表示车辆的稳定系数很高了，在任何路面上几乎都不容易侧翻…而如果稳定系数小于1.0那就需要注意了.就是你这车辆能承受的最大侧向加速度，也叫侧翻阈值。不同类型车辆的侧翻阈值是不同的。

三 防侧翻的措施

在现实中，尤其汽车开发的过程中，有时我们不得不进行一些激烈的操作来确定车辆的极限装填，比如，FMVSS126 的正弦迟滞实验。该实验在2秒内要方向盘打近300度，所以侧向加速度可想而知。对于轿车来说一般不存在问题，而对于SUV 、Pickup 等一些质心比较高的车辆就很有翻车的危险了，所以这时候给车辆安装一个外防滚架就是必须措施。

作为车辆稳定系统（ESP）系统的一个附加功能RMI 系统也可以通过判断车辆的方向盘输入，侧向加速的大小来判断车辆是否有侧翻倾向，当有侧翻倾向时。ESP 系统会对外侧车轮进行加压，通过增加纵向力的方式来降低轮胎侧向附着系数，让车辆侧滑而不侧翻。

如果你的车辆没有ESP 系统，那么在弯道内如果真要出现翻车，理论上踩刹车，或者拉手刹都可以缓解翻车风险.但实际上，几乎没人会镇定到如此程度。所以安全驾驶意识才是最重要的