非鋪裝道路底盤通過性評估

前言

在地面越野車輛開發與性能評估領域中，地形通過性始終是評估其機動性能的關鍵指標之一。特別是在非鋪裝地形（如砂地、泥地、濕軟土壤）中行駛時，車輛的底盤與輪胎配置將顯著影響其可行駛範圍與穩定性表現。過往通行性能多仰賴實地測試與經驗法則來決定輪胎配置與胎壓設定，然而，隨著應用需求日益多元，若能於設計初期便透過量化模型預估各種地形所需之胎壓設定，再結合後續實測進行微調，將有助於提升整體通行性能調校的效率與準確性。

本研究以臨界圓錐指數（Cone Index Limiting, CIL）作為分析核心，建立車輛載重、接地壓力與土壤抗剪強度之間的關聯，並評估新型越野車輛平台在不同荷重條件下，如何透過胎壓調整以維持穩定的通行能力表現。CIL方法具備簡明、可逆推與實務適用性強等特性，能於設計初期提供參數化分析依據，亦可延伸應用於地形評估與模式化胎壓策略制定。

越野通行能力評估指標總覽與比較

在越野車輛的設計與測試領域中，歷年來發展出多種用以量化地形通過能力的指標。這些指標的設計背景與用途各有差異，有些強調土壤強度的需求、有些則反映車輛輸出的地面壓力特性。以下依時間與應用脈絡，簡要介紹四種主要通行性評估指標：VCI、MMP、MI 與 CIL。

1. Vehicle Cone Index （VCI）

VCI 是美國陸軍工兵研究發展中心（ERDC）在1960 年代建立的經典通過性評估指標，用以描述特定車輛在特定土壤條件下是否能穩定通行。VCI 的測試基於現地貫入儀如圖1 量測土壤抗剪強度（Cone Index），並配合車輛反覆通行的測試結果，推導出該車對應的單次通行能力（VCI1）或多次通行能力（VC50），VCI 數值愈高，表示該車輛通過特定地形所需的土壤強度愈高，亦即通行能力較差；反之，VCI 較低者，具備較佳的越野性能。該指標雖具高準確度與歷史累積數據，但需大量現地測試資源，較難應用於設計初期階段。

2. Mean Maximum Pressure （MMP）

MMP 為英國國防部在1970 年代提出， 用來評估輪胎對地面的平均最大壓力，藉此推估對鬆軟土壤的破壞風險。MMP 並非直接衡量通行能力，而是一種用於壓力足跡（Contact Pressure Footprint）的指標，常用於輪胎設計優化與路面影響分析。MMP 數值愈高，表示輪胎局部對地壓力愈大，土壤破壞風險增加，代表越野性能潛力較低；反之，MMP 較小則壓力分布較均勻，適應軟弱地形能力較佳。該指標優勢在於可透過壓力墊或模擬計算取得，但無法單獨用於判斷某車輛能否穿越特定地形。

3. Mobility Index （MI）

MI 是早期用於北約標準機動性參考模型（NATO Reference Mobility Model, MRMM）中的核心參數，用以整合車輛的重量、輪胎尺寸、傳動效率與地形阻抗等參數，推算通行性評估指數。MI 是一種高度綜合的車輛- 地形互動模型輸入變數，可與模擬地形特性（如Cone Index 分布圖）搭配使用，預測車輛在不同區段的行駛難易程度。MI 數值愈高，表示車輛在該特定地形的通行能力愈好。與其他指標相反，MI 是一項正向性指標，數值越大代表越野性能越佳。但MI 計算式複雜，且需經過實測校正，不利於設計早期快速分析。

4. Cone Index Limiting （CIL）

CIL 為近年在ERDC 所延伸提出的設計輔助指標，其核心概念為：給定車輛負重與輪胎配置，反推出車輛通過某地形所需的最小土壤圓錐指數（Cone Index）。CIL數值愈高，表示該車輛對土壤強度的要求愈高，也代表其越野通行能力較差；CIL較低則意味著車輛能於較軟弱地形上行駛，具備較佳越野性。CIL 可作為胎壓策略調整依據，亦可在未獲現地測試前，初步推估車輛對土壤強度的需求門檻，並與既有車型進行性能對比。由於推導方式簡單、與實測數據相容性高，特別適合應用於早期設計、輪胎選型與中央胎壓系統設定依據。