車輛重心后移和接觸面積變化對移動坡臺檢驗結果的影響

穆文浩，麻偉明，王毅，曹偉平，藍岳明，程炎星

（1.公安部交通管理科學研究所，江蘇 無錫 214000；2.麗水市公安局交通警察支隊，浙江 麗水 323000；3.麗水學院工程與設計學院，浙江 麗水 323000；4.麗水市綠谷車影汽車俱樂部，浙江 麗水 323000；5.浙江省青田縣交警大隊，浙江 麗水 323900）

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車輛重心后移和接觸面積變化對移動坡臺檢驗結果的影響

穆文浩1，麻偉明2，王毅3，曹偉平3，藍岳明4，程炎星5

（1.公安部交通管理科學研究所，江蘇 無錫 214000；2.麗水市公安局交通警察支隊，浙江 麗水 323000；3.麗水學院工程與設計學院，浙江 麗水 323000；4.麗水市綠谷車影汽車俱樂部，浙江 麗水 323000；5.浙江省青田縣交警大隊，浙江 麗水 323900）

摘 要：文章通過理論計算和試驗，分析了車輛重心后移對移動坡臺檢驗駐車制動性能結果的影響，進一步論證了使用移動坡臺和標準駐車坡道檢驗車輛駐車制動性能是等效的。通過試驗分析發現車輪與坡臺接觸面積變化對移動坡臺檢驗駐車制動性能結果的影響可忽略。

關鍵詞：移動坡臺；駐車制動；重心后移；接觸面積

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.03.042

曹偉平，副教授，博士，就職于，麗水學院工程與設計學院。

CLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)03-125-03

前言

國家標準《機動車運行安全技術條件》（GB 7258-2012）[1]和《機動車安全技術檢驗項目和方法》（GB21861-2014）[2]規定機動車駐車制動性能可以通過駐車制動試驗坡道和制動檢驗臺兩種方式進行檢驗。但目前，國內部分機動車安全技術檢驗機構受場地和資金限制，存在無駐車制動試驗坡道或雖有駐車制動試驗坡道但坡道長度無法滿足對多軸貨車、汽車列車等車輛進行駐車制動檢驗的現象。針對上述問題，作者曾經提出用移動坡臺替代駐車制動試驗坡道[3-4]來檢驗車輛駐車制動性能。移動坡臺采用復合材料制作，其坡度與標準坡道相同，但尺寸較小，即將駐車制動試驗坡道小型化，在測試車輛駐車制動性能時，在每個車輪下放置一個移動坡臺，檢驗車輪能否行駛上并停駐在坡臺上。我們通過理論計算和試驗，對移動坡臺與駐車制動試驗坡道或牽引試驗方法進行比較，并得到上述三種方法測試車輛駐車制動性能是等效的結論。

本文在此前研究的基礎上，進一步研究分析車輛重心后移、車輪與移動坡臺接觸面積的變化對移動坡臺檢驗結果的影響。

1、車輛重心后移對檢驗結果的影響

用駐車制動試驗坡道檢驗駐車制動性能時，車身呈傾斜狀態，車輛存在重心后移情形，而使用移動坡臺檢驗車輛駐車制動性能時，車身呈水平狀態，重心不存在后移現象。因此有必要分析車輛重心后移對移動坡臺檢驗結果的影響，以確定移動坡臺與駐車制動試驗坡道對檢驗車輛駐車制動性能結果是否等效。

1.1 理論計算分析

假設車輛為兩軸汽車，后軸為駐車制動軸。車輛總重量為G，車輪半徑為R，軸距為S，質心到后軸和前軸中心的水平距離之比為a:b；前輪可滾動，最大滾動摩擦力為f1，后輪為駐車制動輪，后輪的靜摩擦力為f2，坡臺斜面對前后輪的法向作用力分別為N1和N2。

圖1　車輛水平停駐在移動坡臺示意圖

當車輛靜止在移動坡臺上時，沿斜面方向和垂直斜面方向合力均為零：

其中，δ是滾動摩擦系數，μ是后輪的最大靜摩擦系數。通過查找手冊得知，輪胎與混凝土的滾動摩擦系數δ約為0.0002（新胎）和0.0004（舊胎）。而輪胎的滑動摩擦系數μ 為1.00（新胎）和0.60（舊胎）。考慮到滾動摩擦系數很小，相對于滑動摩擦系數可以忽略不計，因此本文不考慮前輪滾動摩擦力，即f1=0。

當車輛停駐在駐車試驗坡道上時，車身與水平方向的夾角β與移動坡臺夾角相同，即為θ（θ=arctan0.2或arctan0.15）。

圖2　車輛重心后移示意圖

同理，當車輛靜止時，不考慮前輪滾動摩擦力，即f1=0。那么仍有

以車輛后輪接觸點為力矩轉動點，只有N1和G產生力矩，由力矩平衡方程：

通過以上分析，我們得出以下結論：當車身與水平面存在一定夾角β，但停駐在相同傾角的移動坡臺斜面上時，車輛前輪法向反作用力減小，后輪法向反作用力增大，即重心后移。如不考慮前輪的滾動摩擦力，那么后輪與坡臺斜面間的最大靜摩擦力（即駐車制動力）均為與車身的傾角β無關，即：使用移動坡臺檢驗駐車制動力時，重心后移對檢驗結果幾乎無影響。

1.2 試驗分析

2015年12月18日，我們在浙江麗水開展試驗，通過抬高測試車輛左、右前輪模擬車輛重心后移，對號牌為浙K157XX、浙K377XX的小型轎車的駐車制動性能進行測試對比，同時還將車輛駛上制動檢驗臺上（在標定狀態下）進行制動性能測試，將測試數據與前面的測試結果進行驗證。將測試車輛浙K157XX左、右前輪駛上舉升臺面上，車輛左、右后輪停在地面上，接著將4個移動坡臺分別放置在車輛的4個車輪下面，車輛駛上并停駐在移動坡臺上，調節車輛手剎棘輪格數使其處于靜止臨界狀態的停駐點，手剎棘輪格數為4格，再啟動電機，緩慢舉升舉升臺，使舉升臺離地高度分別上升至車輛軸距的5%、10%、15%、20%（見圖3）。在舉升臺上升過程中，我們觀察到車輛制動輪沒有發生下滑或者后溜現象。用同樣的方法，我們對號牌為浙K377XX的測試車輛也進行了試驗，在調節車輛手剎棘輪格數在9格時的靜止臨界狀態停駐點，車輛制動輪也未發生下滑或者后溜現象，具體試驗結果見表1。

試驗結果表明使用移動坡臺檢驗駐車制動性能時，重心后移對試驗結果無影響。制動檢驗臺上測試的駐車制動率與在移動坡臺上檢驗的結果趨勢也基本吻合，佐證了移動坡臺的測試結果。如號牌為浙K37XX的測試車輛手剎棘輪格數在8格時，駐車制動率為19%左右，達不到標準要求，手剎棘輪格數在9格時，駐車制動率為23%左右，滿足標準要求，很好得驗證了移動坡臺測試結果準確性。

表1　車輛前后輪停駐在不同高度的移動坡臺上和在制動檢驗臺上的試驗結果

圖3　抬高測試車輛左、右前輪模擬車輛重心后移

2、車輪與坡臺接觸面積變化對檢驗結果的影響

2.1 移動坡臺試驗分析

2015年11月28日，作者在浙江遂昌縣大眾機動車輛檢測站，對號牌為浙KF94XX的輕型貨車駐車制動性能進行測試對比。先在車輛后軸左、右雙式車輪下各放置2個移動坡臺，即每個輪胎下面對應放置1個移動坡臺，前軸左、右單式車輪下面各放置1個移動坡臺，分別三次調整手剎棘輪格數使車輛處于停駐和后溜的臨界狀態。最后在車輛后軸左、右雙式車輪的外側車輪下面各放置1個移動坡臺，同樣在前軸左、右單式車輪下面各放置1個移動坡臺，分別三次調整手剎棘輪的格數，使車輛處于停駐和后溜的臨界狀態（見圖4），經試驗比較，在車輛處于停駐和后溜的臨界狀態時，它們各三次調整手剎棘輪的格數是相同的，試驗結果見表2。

表2　移動坡臺與車輪接觸面積變化測試結果

圖4　車輛后輪停駐在一個或兩個移動坡臺的試驗

在標準駐車坡道上，將車輛在雙式車輪和單式車輪（后軸左、右各拆卸一個車輪）狀態下，分別三次調整手剎棘輪的格數，使車輛處于停駐和后溜的臨界狀態，試驗結果見表3。

2.2 制動檢驗臺輔助試驗分析

為了進一步定量分析車輪與駐車面接觸面積變化對駐車制動力的影響，在浙江遂昌縣大眾機動車輛檢測站，作者將號牌為浙KF94XX的輕型貨車分別在雙式車輪和單式車輪（后軸左、右各拆卸一個車輪）狀況下，駛入制動檢驗臺上（在標定狀態下）進行駐車制動檢驗（手剎棘輪分別拉到9格和10格），試驗結果見表3。

表3　車輛后軸單雙式車輪在標準駐車坡道、制動檢驗臺上的試驗結果

從表3中制動檢驗臺測試結果可以看出車輛后軸分別在雙式、單式車輪兩種狀況下，駐車制動率的均值差別不大。我們通過分析認為：測試車輛在后軸為雙式車輪和單式車輪狀況下，盡管輪胎與滾筒表面之間的接觸面積有所不同，但輪胎與滾筒之間的最大附著力與車輛制動器制動力最大值相比有盈余，制動器的制動力能充分地通輪胎和滾筒傳遞給傳感器測力元件，因此輪胎和滾筒表面之間的接觸面積大小對駐車制動力影響可忽略。

試驗結果顯示車輪與移動坡臺接觸面積對測試駐車制動力幾乎沒有影響。當然，從安全角度來說，在檢驗車輛駐車制動性能時，應盡可能增加車輪與坡臺接觸面積。

3、結論

本文通過理論計算和試驗比對分析了車輛重心后移、車輪與移動坡臺接觸面積的變化對移動坡臺檢驗結果的影響，結果表明車輛重心后移對移動坡臺檢驗駐車制動力的影響可忽略，進一步論證了使用移動坡臺和使用駐車制動試驗坡道檢驗車輛駐車制動性能是等效的，同時發現車輪與坡臺接觸面積變化對移動坡臺檢驗駐車制動性能結果的影響很小。

參考文獻

[1] GB 7258-2012, 機動車安全運行技術條件[S].

[2] GB21861-2014, 機動車安全技術檢驗項目和方法[S].

[3] 曹偉平, 武旭平, 麻偉明, 藍岳明.關于汽車駐車制動性能檢驗三種模型的差異分析[J].科技資訊, 2014, 36: 61-62.

[4] 麻偉明, 武學平, 曹偉平, 藍岳明.小型駐車制動檢驗坡臺可行性分析[J].汽車維護與修理, 2015, 2: 77-78.

The effects of gravity center’s retroposition and contact area’s variety on test result for mobile ramp

MuWenHao1, MaWeiMing2, Wang Yi3, Cao Weiping3, LanYueming4, Cheng Yanxing5
( 1.Of the ministry of public security traffic management science research institute, Jiangsu Wuxi 214000; 2.The public security bureau traffic police detachment of lishui city, Zhejiang Lishui 323000; 3.Lishui institute of engineering and design institute, Zhejiang Lishui 323000; 4.The green valley of lishui city car shadow car club, Zhejiang Lishui 323000; 5.The traffic police brigade, qingtian county, Zhejiang province, Zhejiang Lishui 323900 )

Abstract:Combining the theoretical calculation and tests, we have analyzed the effects of gravity center’s retroposition on test result of parking braking property with mobile ramp.We have further proved that the mobile ramp is equivalent to standard parking ramp for testing the parking braking property.With the testing analysis on the mobile ramp, the effects of contact area between the wheel and ramp is negligible to the results for testing parking braking property.

Keywords:mobile ramp; parking braking; gravity center’s retroposition; contact area

基金項目：道路交通安全公安部重點實驗室開放基金資助（項目編號2015ZDSYSKFKT05）。

作者簡介：穆文浩，工程師，就職于公安部交通管理科學研究所，研究方向：機動車運行安全及保障技術。

中圖分類號：U467.3

文獻標識碼：A

文章編號：1671-7988(2016)03-125-03