编辑推荐：
为解决山区农林作业中拖拉机翻车导致的安全问题，研究人员开展了拖拉机翻车稳定性研究。他们利用新型试验台测试三种拖拉机，生成稳定性地图。结果表明模型与实验有良好相关性，对提升拖拉机安全性能意义重大。
在山区农林作业的广袤天地里，拖拉机本应是助力生产的得力助手，然而现实却令人担忧。拖拉机翻车事故频发，如同隐藏在山间的 “夺命杀手”，严重威胁着驾驶员的生命安全。在意大利，每年因拖拉机翻车导致的死亡人数众多，即使是一些未造成人员死亡的事故，也会致使车辆受损严重，带来巨大的经济损失。而且，由于统计的不全面，实际事故数量可能远不止官方数据显示的那样。同时，部分老旧拖拉机缺乏必要的安全装置，如翻车保护结构（ROPS），更是让驾驶员在危险面前毫无招架之力。在这样的严峻形势下，对拖拉机稳定性行为的深入研究迫在眉睫，这不仅关乎驾驶员的生命安全，也关系到农林产业的稳定发展。
为了攻克这一难题，来自国外（Free University of Bozen - Bolzano）的研究人员踏上了探索之旅。他们聚焦于拖拉机的翻车稳定性，展开了一系列深入研究。研究人员通过实验与模型相结合的方式，对不同类型的拖拉机进行测试，最终得出了一系列重要结论。他们发现不同类型拖拉机的质量分布、重心（CoG）位置等存在差异，并且通过生成稳定性地图，直观地展示了拖拉机在不同倾斜角度和方向下的稳定性情况。这些研究成果对于提升拖拉机的安全性能具有重要意义，为后续改进拖拉机设计、制定更合理的安全标准提供了有力依据。该研究成果发表在《Biosystems Engineering》上。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。首先，他们搭建了专门的稳定性试验台，该试验台具备倾斜和旋转功能，能够模拟拖拉机在不同工况下的状态。其次，采用数学建模的方式，基于拖拉机的运动学原理建立翻车稳定性模型，通过计算车轮与地面的接触力来判断拖拉机的稳定性。此外，还运用了测量技术，精确测定拖拉机的各项参数，包括 CoG 位置等。
研究结果主要从以下几个方面展开：
- 拖拉机参数测量：对三种常用的四轮驱动拖拉机（New Holland TN - 75V、New Holland T6.175、Reform Metrac H75）进行测试，测量其质量、前后轴质量分布以及 CoG 位置。结果显示，三款拖拉机均呈现后轴重量占比约 60% 的特点，且 “果园” 拖拉机和山地专用拖拉机的 CoG 高度相同，但后者因更宽的底盘面积稳定性更强。
- 稳定性地图生成：结合建模和实验测量生成稳定性地图。地图以极坐标形式呈现，角度坐标代表斜坡相对于拖拉机纵轴的方向，径向坐标代表不稳定倾斜角度。研究发现理论模型与实验观测总体相符，但并非完全重合。如果园拖拉机模型预测的不稳定角度较低，偏于安全；New Holland T6.175 则存在高估和低估区域；Reform Metrac H75 在向驾驶室一侧和发动机一侧倾斜时表现出不同的稳定性。
- 模型误差分析：通过对比模拟值和测量值评估模型误差。误差通常在 10% 以内，部分接近纵向翻车的情况可达 20%。进一步分析发现，不同拖拉机的模型误差表现不同，如 New Holland TN - 75V 的模型结果总是偏向安全，而另外两款拖拉机的模型结果在一定误差范围内波动。
- 转向系统对稳定性的影响：实验发现前轮转向对稳定性影响可忽略不计，而后轮转向则有明显影响。对于 Reform Metrac 拖拉机，后轮向下游转向会降低稳定性，向上游转向则增强稳定性。
在研究结论和讨论部分，此次研究意义重大。一方面，新的实验系统突破了传统研究的局限，能够在全尺寸机器上进行安全、快速的测量，为研究拖拉机稳定性提供了更全面的数据。另一方面，虽然稳定性模型与实验数据存在一定差异，但考虑到模型的简化性质，其结果仍可接受。未来研究可进一步考虑轮胎变形等因素，完善模型。此外，研究还发现最大不稳定条件并非恰好出现在横向倾翻时，而是在驾驶员以一定角度横向穿越斜坡时风险更高。同时，不同类型拖拉机的稳定性受几何因素影响显著，山地专用拖拉机虽稳定性好，但存在成本较高和翻车极限不对称等问题。综合来看，该研究为提升拖拉机的安全性能、改进认证测试标准以及开发更有效的安全系统奠定了坚实基础，为山区农林作业的安全发展点亮了希望之光。
