非满载罐式半挂汽车列车侧倾稳定性评价改进算法

李显生，郑雪莲，刘宏飞

（吉林大学交通学院，长春130022）

据调查数据统计表明，高速公路货车侧翻事故占货车事故总数的43%，且83%为罐车侧翻事故［1］。由于液体的流动特性，罐车在弯道行驶或紧急避障时，因车辆行驶状态的改变造成液体对罐体产生冲击，影响车辆的行驶稳定性。目前，针对上述现象的理论研究主要包括Quasi-static方法、流体动力学法［2］及等效机械模型法［3］。其中，QS方法可简单有效地分析稳态时载荷转移对车辆侧倾稳定性的影响，但其瞬时液体质心的求解模糊，可操作性差；车辆侧倾模型中大量使用了不确定的车辆参数，指标获取困难［4－5］。

本文从瞬时液体质心的求解、车辆侧倾模型的建立两方面对QS方法进行了改进，在避免使用不常见和难获得车辆参数的情况下仍能准确表述稳态时液体冲击对车辆侧倾稳定性的影响。研究结果为罐体形状的选择提供了理论依据。

1 瞬时液体质心的求解

液体质心位置取决于液位、自由液面斜率和罐体横截面形状等因素。忽略液体质心沿罐体纵轴的微小变化，认为各横截面上的质心位置相同，罐体内液体分布均匀，不存在密度差。在任意横截面上采用几何方法确定瞬时液体质心，如下式：

关于圆柱和椭圆柱罐体内液体质心的求解，业内学者已达成共识［6－7］。本文主要研究改良的方形和改良的椭圆形横截面罐体内液体质心的求解。

1.1 改良的方形横截面罐体内液体质心求解

为简化液体质心的求解，对改良的方形进行简化，如图1所示。……