相關因素對平板式制動檢驗臺檢測結果的影響分析

白云川，張建生，王 龍，安相璧，蘇 濤

(1.軍事交通學院 軍用車輛系，天津300161;2.72641 部隊，濟南250300)

制動性是車輛運行安全技術條件的重要指標和必檢項目。GB7258—2004《機動車運行安全技術條件》規定，制動性檢測可使用平板式制動檢驗臺，也可使用滾筒式制動檢驗臺，其中平板式制動檢驗臺由于結構簡單、檢測的是動態車輛的制動性能、可反映出制動過程中軸荷前移的效果、得到的結果更加貼近實際狀況，而獲得廣泛應用。但車輛在使用平板式制動檢驗臺進行檢測時，會受到多種因素的影響，導致檢測數據有時無法真實反映車輛的制動性能。為此，本文通過多組制動試驗的對比，對影響平板式制動檢驗臺的相關因素進行了分析。

1 檢測原理分析

平板式制動檢驗臺是由測試平板、傳感器、數據采集系統等構成的、集稱重與制動力測試為一體的汽車檢測設備。檢測時，車輛以5 ～10 km/h的速度駛上測試平板，駕駛員在顯示信號的提示下踩下制動踏板使車輛在測試平板上制動至停車。此時，平板受到一個與車輪制動力大小相等、方向相反的作用力，經過傳感器測量便可測出車輪制動力的大小。

使用平板式制動檢驗臺進行制動性檢測時，車輛比較接近實際行駛狀態，與實際行駛制動中的受力情況相同(如圖l 所示)。由于車速低，車輪受到的滾動阻力矩、慣性力矩及車輛受到的空氣阻力都很小，故在受力分析中予以忽略。

圖1 制動時車輛受力分析

圖中，F1為前輪受到的制動力，F2為后輪受到的制動力，N1為前輪受到的支承力，N2為后輪受到的支承力，G為車輛的重力，Fi為車輛的慣性力，L為軸距，L1為車輛質心到前軸中心線的距離，L2為車輛質心到后軸中心線的距離，h為車輛質心高度。設車輪與平板間的附著率為φ，則

對后輪與平板的接觸點取力矩得

對前輪與平板的接觸點取力矩得

即

從式(6)—(8)中可看出，車輛在平板上制動時，因為慣性力Fi的存在，平板對前輪的支承力N1變大，前輪制動力也隨之增大，同時，平板對后輪支承力N2減小，后輪制動力F2也因此減小。

2 影響因素試驗分析

由式(8)可以看出，平板制動檢驗臺檢測到的制動力F(車輛制動時檢驗臺對車輛的反作用力)主要受車輛載荷及車輪與平板間的附著率的影響。而在實際檢測過程中，由于平板制動檢驗臺只能檢測到與平板平行的橫向作用力，故車輛駛上平板的方向也會對檢測結果產生影響。因此，為對影響因素進行分析，進行了數組實車制動試驗。試驗選用的平板制動檢驗臺型號為HPZS-3E，其參數見表1;試驗車輛為桑塔納(A 車)及速騰(B 車)，其參數見表2。

表1 HPZS-3E 平板制動檢驗臺參數

表2 試驗車輛參數

2.1 載荷對檢測的影響

為分析載荷對制動檢測的影響，本文通過改變車內乘員位置的方法進行試驗。試驗分為4組，試驗1 為只有駕駛員，試驗2 為乘員坐于副駕駛，試驗3 為乘員坐于駕駛員正后方，試驗4 為車輛滿載，每組試驗進行3 次，試驗數據的平均值見表3，計算時重力系數g取9.8 N/kg。

通過表3 可明顯看出，軸荷前移的效果，即前軸制動力遠遠大于后軸制動力。為此，在進行兩軸車輛設計時，應對前后軸制動器的制動力進行分配，使前后制動器的制動比為一固定值，而前制動器分配的制動力通常會大于后制動器制動力［1］。車輛的制動力首先取決于制動器制動力，同時又受限于地面的附著條件。因此，在制動器制動力未達到最大之前，車輛的制動力會隨著載荷的增加而增加。從表3 也可看出，當前軸載荷增加時，兩車的前軸制動力也相應變大。對后軸制動力而言，由于其制動器制動力較之前軸制動器制動力要小，當制動器制動力已達到最大時，后軸的制動力不會隨著載荷的變化而變化，如A 車試驗3、試驗4 中的后軸制動力較之試驗1、試驗2，并未發生明顯的變化。

表3 不同載荷下的制動試驗數據

軸制動率和整車制動率是評判車輛制動性合格的標準，其值分別為各軸最大制動力及各軸最大制動力之和與各軸軸荷及整車載荷的百分比［3］。制動檢測時，當載荷增加時，如果制動器制動力還未達到最大，車輛制動力主要取決于地面的附著條件，此時，制動率并不會隨著載荷的改變而改變，如試驗1—3 中前軸及整車制動率;但當載荷增至一定值后，車輛制動力的主要限制條件就會變為制動器制動力，也就是說當制動器制動力達到最大后，制動力不會因為載荷的增加而增加，其制動率則會相應減小，如試驗4 中A 車和B車的前軸及整車制動率都明顯減小。

2.2 附著率對檢測的影響

考慮到車輛實際運行過程中輪胎的表面情況及輪胎氣壓均可對附著率的大小產生影響，因此，本節通過打濕輪胎表面及改變輪胎氣壓2 種方法進行試驗。試驗分為4 組，試驗1 為標準氣壓干燥車輪，試驗2 為標準氣壓前軸雙輪同時打濕，試驗3 為低于標準氣壓干燥車輪，試驗4 為高于標準氣壓干燥車輪。試驗數據的平均值見表4。

表4 不同附著率下的制動試驗數據

將試驗2 與試驗1 對比可以看出，兩車的前軸制動力均大幅減小。可見，由于水漬會對車輪與制動平板間的附著情況造成影響，降低其間的附著率，車輛的制動力會隨之減小。將試驗3、試驗4 的數據與試驗1 中的數據作比對可以看出，制動力隨輪胎氣壓的降低而略有增加，反之亦然。分析其原因，當輪胎氣壓降低后，車輪與平板的接觸變形會增大，從而導致平板與輪胎間附著率增大;而當輪胎氣壓升高后，則會導致附著率減小。

2.3 車輛行駛方向對檢測的影響

在平板式制動檢驗臺進行車輛檢測時，要求車輛行駛方向須與平板的方向保持一致，但由于操作上的原因，導致在駕駛車輛駛上平板的過程中，很難保證車輛行駛方向與平板方向完全一致。為分析該因素的影響，進行了對比試驗。試驗1中，保證車輛幾乎平行于平板的方向駛上平板;試驗2 中，人為地使車輛行駛方向與平板方向保持一定夾角斜向駛上平板。試驗數據的平均值見表5。

表5 不同行駛方向下的制動試驗數據

從表5 可明顯看出，當車輛斜向駛上平板制動檢測臺時，與正向駛上平板相比，制動力降低較大。分析其原因，是由于當車輛斜向駛上平板后，產生的制動力可分解為平行于平板和垂直于平板的2 個分力，而制動臺卻只能測量到平行于平板的分力，故導致檢測到的制動力偏小。

3 結 論

(1)車輛載荷在一定范圍內變化時，制動力會隨載荷的增加而變大，當重力增至足夠大后，制動力便會趨于穩定。所以，如果僅需使用制動率評判車輛的制動性能，則不需要改變車輛載荷;若要檢測車輛制動時所能獲取的最大制動力，則應該盡量增加車輛的載荷。

(2)附著率的變化對制動力的測量有一定影響。在檢測時，應注意保持車輪及滾筒的清潔、干燥，使二者具有良好的附著性能;同時，由于輪胎氣壓也會影響到附著率的大小，建議在相關制動檢測標準中加入對檢測車輛輪胎氣壓的規范和說明。

(3)車輛在駛上平板的過程中，若無法與平板方向保持基本一致，會導致檢測到的制動力數據偏小。因此在檢測中，需要保證車輛的行駛方向的準確性，必要時可在檢測機構配備相應的引車員協同駕駛員進行制動檢測。

［1］ 余志生.汽車理論［M］.4 版.北京:機械工業出版社，2009.

［2］ 安相璧.汽車檢測診斷技術［M］.2 版. 北京:北京理工大學出版社，2009.

［3］ 公安部道路交通管理標準化技術委員會. GB7258—2012 機動車運行安全技術條件［S］.北京:中國標準出版社，2004.

［4］ 夏均忠，王太勇，李樹珉. 汽車制動試驗臺測試性能分析與應用［J］.農業機械學報，2005，36(12):13-16.

［5］ 周德光.滾筒制動試驗臺和平板制動試驗臺的受力模型建立及其分析［J］.機械設計與制造，2005(1):50-52.

［6］ 張改.汽車制動性能測試方法分析與研究［J］. 中國測試，2010，36(4):34-37.

［7］ 胡明沖.平板式與滾筒反力式制動檢測臺的對比研究［J］.中國測試，2011，37(6):31-33，75.