运输载荷质量对轻型配送车横向动力学的影响评估

为什么配送货车可能出乎意料地危险

大多数人在听到路上危险货物时会想到大型牵引挂车。但在城市和郊区，是轻型配送货车在居民区、学校和商店附近运送食品、包裹和托盘。本研究提出了一个简单但重要的问题：这些较小的车辆在转弯和环岛通过时到底会对货物施加多大的侧向作用力——它们能否在安全上替代用于测试货物固定性能的昂贵实验室设备？

在城市街道上的实车测试

为了解答这一问题，研究人员用一辆普通厢式货车在城市附近沿一条固定的17公里路线反复行驶，主要在夜间进行以避开交通。该路线之所以被选中，是因为沿途有许多紧凑的环岛、宽弯和掉头——正是货物侧向力最大的位置。同一名驾驶员在四种装载状态下各跑四次：满载重型钢托盘、两种较轻的配置，以及空载。货物摆放低且居中，因此货车行为的差异主要可归因于载重，而非重量在车厢内的纵向位置。

在货物所在位置测量力

团队为货车安装了两个运动传感器。一个安装在车顶较高处；另一个安装得更低，接近货车的自然平衡点并位于货舱中部。这两个传感器记录了左右方向的加速度——车辆及其货物在转弯时被横向推挤的强度——以一秒为间隔在数千个时间段内采集数据。通过比较不同行程和不同载荷的数据，研究人员不仅可以看出侧向力有多强，还可以观察这些力在货舱高度方向上的变化。他们还测试了两种识别“感兴趣”数据段的方法：对每条曲线中的主要峰值进行人工仔细标注，以及一种自动化的计算机方法，该方法标记所有超过小阈值的事件。

轻型货车也会产生强大作用力

测量结果显示，即使是日常的配送货车在正常城市驾驶中也会经历令人惊讶的高侧向力。在最急的环岛处，侧向推力可达约0.8倍重力加速度——远高于用于设计绑带、托盘和包装时常假定的水平。所有四种装载状态都超过了常用的设计阈值；即便在约30 km/h的适中车速下，货车也可能对托盘施加持续且强烈的横向载荷。有趣的是，货车越轻，这些力往往越强：与最重的配置相比，空载和轻载情况下的平均与峰值加速度约高出10–25%。这意味着小批量或部分装载（在实际运输中非常常见）实际上可能比重载、紧密打包的货物承受更严酷的作用。

高度更高意味着被冲击得更厉害

通过比较车顶传感器与靠近车体中部的传感器，研究还揭示了力随高度增加的情况。上部传感器记录的加速度通常比下部高出5–8%，这是因为车体在转弯时会产生轻微的侧倾。该侧倾使车顶的摆动幅度比车底更大，就像树顶比树干摆动得更厉害。对于高堆的箱子，这一点很重要：上层会感受到比底部托盘更强的侧向力。由于自动事件检测方法与人工检查结果高度一致，作者得出结论：在不损失精度的前提下，长期、现实道路测试的数据可以高效地通过自动方法处理。

货车何时有翻覆风险？

为将这些测量结果转化为简单的安全规则，作者构建了一个描述货车在匀速弯道中受力的基本物理模型。他们忽略了悬挂变形和路面坡度，计算了整车（货车加货物）的重心在内侧车轮开始抬起前可达到的最大高度。对于像测试车辆在高摩擦干燥路面上的情况，他们发现当该高度大约达到1.1米时，翻覆就成为真正的隐患。随后，他们用相同的模型估算了不同重量托盘堆高的安全高度。轻载可以堆得接近车顶，但较重的货物必须保持较低，以避免将车的平衡点抬得过高。

对日常货运的意义

简而言之，这项研究表明，城市配送货车对其货物施加的横向力可能比许多包装与固定规则所假定的要大，而且轻载货车对货物的磨损可能比重载车更严重。研究还给出了一个关于整体载荷高度的简单限制，指出在超过该高度时翻覆风险会变得关键。综合来看，这些发现表明：在尊重载荷高度和质量安全限制的前提下，使用真实货车进行精心设计的道路测试可以替代昂贵的实验室平台，用于检验托盘和绑带的可靠性。

引用: Jagelčák, J., Kubáňová, J., Zdanowicz, P. et al. Impact assessment of the transported load mass on the lateral dynamics of a light delivery vehicles. Sci Rep 16, 6653 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36708-7

关键词: 配送货车, 货物固定, 横向加速度, 车辆翻覆, 托盘稳定性