基于道路試驗(yàn)的制動(dòng)管路壓力復(fù)原值研究

柴智勇，張 元，王 崢

（中國汽車技術(shù)研究中心，天津300300，中國）

基于道路試驗(yàn)的制動(dòng)管路壓力復(fù)原值研究

柴智勇，張 元，王 崢

（中國汽車技術(shù)研究中心，天津300300，中國）

通過整車行車制動(dòng)道路試驗(yàn)，測試制動(dòng)過程中制動(dòng)踏板力、制動(dòng)管路壓力、制動(dòng)減速度與行駛車速等數(shù)據(jù)，分析制動(dòng)管路壓力與制動(dòng)減速度之間的線性關(guān)系，研究制動(dòng)管路壓力復(fù)原值確定方法，為進(jìn)一步鑒定由于交通事故碰撞受損，制動(dòng)總泵或制動(dòng)管路被破壞，但四個(gè)車輪及其制動(dòng)器均完好的一類涉案車輛制動(dòng)性能提供理論基礎(chǔ)。

制動(dòng)管路壓力；制動(dòng)性能；司法鑒定；交通事故車輛

0 引 言

近年來，北京中機(jī)車輛司法鑒定中心接受司法鑒定委托的一些道路交通事故涉案車輛由于碰撞損壞，制動(dòng)總泵或制動(dòng)管路被破壞，但四個(gè)車輪及其制動(dòng)器均未受損。目前，此類事故車輛的制動(dòng)性能往往只能依靠技術(shù)人員的鑒定經(jīng)驗(yàn)，通過外觀檢視的方法［1-2］，定性地觀察車輪制動(dòng)器狀態(tài)，從而得出整車制動(dòng)性能是否存在問題的鑒定意見。但由于以上檢測方法非定量化，全憑肉眼，由技術(shù)人員主觀判斷，其檢測結(jié)果經(jīng)常受到質(zhì)疑。

道路試驗(yàn)是檢驗(yàn)車輛制動(dòng)性能好壞的一種基本方法，也是最終方法。在GB 7258中也規(guī)定，如果用戶對(duì)臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果有異議，可以采用道路試驗(yàn)方法進(jìn)行復(fù)試，并作為最終判定依據(jù)［3］。針對(duì)上述涉案車輛，可以將制動(dòng)管路壓力進(jìn)行復(fù)原，然后通過道路試驗(yàn)鑒定其整車制動(dòng)性能。以上方法的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)在于事故車輛制動(dòng)管路壓力的復(fù)原值如何確定？

本項(xiàng)目通過實(shí)車道路試驗(yàn)，獲得試驗(yàn)車輛在整個(gè)制動(dòng)過程中的制動(dòng)踏板力、制動(dòng)管路壓力、制動(dòng)減速度和行駛車速的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而研究涉案車輛同型車在制動(dòng)過程中制動(dòng)管路壓力與制動(dòng)減速度的變化情況，為確定涉案車輛制動(dòng)管路壓力的復(fù)原值提供理論基礎(chǔ)。

圖1 非接觸式五輪儀工作原理示意圖

1 試驗(yàn)設(shè)備及其工作原理

第五輪儀，簡稱五輪儀，是用于汽車道路試驗(yàn)的一種常用儀器。隨著五輪儀技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的五輪儀分為接觸式和非接觸式兩種。

接觸式第五輪儀，應(yīng)用較多的是單片機(jī)采控的五輪儀，由第五輪儀、傳感器、二次儀表（信號(hào)處理、記錄、顯示等）及安裝機(jī)架等部分組成，是用于汽車道路試驗(yàn)的一種常用儀器。試驗(yàn)時(shí)，它安裝在汽車的尾部或側(cè)面的適當(dāng)位置，用一個(gè)小巧的輪子接觸路面，好像是汽車的第五個(gè)車輪，所以叫做第五輪儀。試驗(yàn)中，它可以準(zhǔn)確地測定汽車行駛的距離并計(jì)算出車速，以紙帶方式記錄或用數(shù)字顯示。因此常用于汽車加速性能試驗(yàn)、滑行試驗(yàn)及燃油經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)中。但路面稍許不平會(huì)引起輪盤跳動(dòng)或打滑， 因?yàn)檐囕v顛簸造成的“卷起”使第五輪滾回去然后停下來，使得測量時(shí)間比其他傳感器記錄的長一些， 從而帶來測量誤差［4］。

而非接觸式第五輪儀以計(jì)算機(jī)為核心部件，配以相應(yīng)的I/O接口及外設(shè)，不需要路面接觸或設(shè)置任何測量標(biāo)志，采用光電相關(guān)濾波技術(shù)，安裝在車上的光電路面探測器（簡稱光電頭）照射路面，把路面圖像變換為頻率信號(hào)。它主要由光電頭、二次儀表（微處理器、鍵盤、LED顯示器、微型打印機(jī)及接口等）及安裝機(jī)架等組成，主要用于汽車動(dòng)力性、制動(dòng)性和燃油經(jīng)濟(jì)性能的測試。

非接觸式五輪儀的工作原理如圖1所示：

車輛行駛時(shí)，非接觸式五輪儀光源發(fā)出的光垂直照射地面，空間濾波器式傳感器接受地面反射來的光信號(hào)，把其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸送到主機(jī)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理，得到速度電壓模擬量，輸入車輛數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，由車輛數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)把速度電壓模擬量轉(zhuǎn)換為速度電壓數(shù)字量，并把結(jié)果保存為二進(jìn)制文件。

綜合比較以上兩種五輪儀優(yōu)缺點(diǎn)，項(xiàng)目組決定采用精度更高的日本某品牌LC-5200型非接觸式五輪儀測試制動(dòng)減速度和行駛車速。

試驗(yàn)車輛選定某品牌乘用車，該車前輪為盤式制動(dòng)器，后輪為鼓式制動(dòng)器，實(shí)際行駛里程為5500余公里，制動(dòng)系統(tǒng)及輪胎完好，制動(dòng)總泵及各管路工作正常。另外，在試驗(yàn)車輛制動(dòng)管路上安裝油壓傳感器（如圖2所示），同時(shí)，在制動(dòng)踏板上安裝壓力傳感器，與五輪儀（如圖3所示）一并接入數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)（如圖4所示）。

圖2 制動(dòng)管路壓力測量裝置裝車圖

圖3 五輪儀裝車圖

圖4 數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)裝車圖

2 試驗(yàn)過程與試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)過程中，嚴(yán)格按照GB 7258-2012《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》相關(guān)技術(shù)要求，選取平坦、硬實(shí)、清潔、干燥且輪胎與地面間的附著系數(shù)大于等于 0.7的瀝青路面，在空載狀態(tài)下，將車速穩(wěn)定至50km/h左右，試驗(yàn)人員急踩制動(dòng)踏板，直至車輛完全停止。測量充分發(fā)出的平均減速度MFDD值、制動(dòng)距離，同時(shí)實(shí)時(shí)記錄制動(dòng)踏板力、制動(dòng)管路壓力、制動(dòng)減速度和行駛車速等試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

經(jīng)過多次試驗(yàn)，測試結(jié)果較為穩(wěn)定，其制動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示：

四次試驗(yàn)所得到的充分發(fā)出的平均減速度MFDD值均大于6.2 m/s2、制動(dòng)距離均小于19m且每次制動(dòng)過程中試驗(yàn)車輛沒有部位超出2.5m試驗(yàn)通道的邊緣線，參照GB 7258-2012《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》的相應(yīng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可以判定該試驗(yàn)車輛制動(dòng)性能合格。

表1 道路試驗(yàn)結(jié)果

四次試驗(yàn)過程中，制動(dòng)踏板力、制動(dòng)管路壓力、制動(dòng)減速度和行駛車速等隨時(shí)間變化的趨勢分別如圖5所示：

圖5 四次道路試驗(yàn)制動(dòng)數(shù)據(jù)曲線

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

從圖5四組數(shù)據(jù)可以看出，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性很好，系統(tǒng)最大制動(dòng)管路壓力基本都維持在11MPa與12MPa之間（除第四組數(shù)據(jù)較低在10MPa左右，因踏板力較低），最大制動(dòng)減速度也都超過7m/s2，至車速完全為零的制動(dòng)時(shí)間也都在3～4s之間（與制動(dòng)初速度和駕駛員踩制動(dòng)踏板的速度及力度有關(guān)）。從圖中也可以看出，四組試驗(yàn)數(shù)據(jù)中，每次制動(dòng)減速度、踏板力與管路壓力的變化趨勢都非常吻合，隨著踏板力的增大，制動(dòng)減速度與管路油壓也隨之增大，并在踏板力達(dá)到最大值時(shí)均保持恒定。圖中在初始上升時(shí)刻、開始保持時(shí)刻以及開始下降時(shí)刻，制動(dòng)減速度相對(duì)于管路油壓有一定的響應(yīng)滯后符合實(shí)際正常情況。

在制動(dòng)管路壓力上升階段，針對(duì)上述四組道路試驗(yàn)的管路壓力與制動(dòng)減速度數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸，線性回歸曲線如圖6所示：

圖6 四次道路試驗(yàn)管路壓力與制動(dòng)減速度線性回歸曲線

從圖6可以看出，道路試驗(yàn)時(shí)制動(dòng)系統(tǒng)管路壓力與制動(dòng)減速度之間存在著非常明顯的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，四組數(shù)據(jù)線性回歸的相關(guān)系數(shù)R分別達(dá)到了0.9974、0.9962、0.9973、0.9987，可見二者之間的相關(guān)性非常高。地面制動(dòng)力由駕駛員通過踩踏制動(dòng)踏板、對(duì)制動(dòng)管路建立壓力，進(jìn)而通過四個(gè)車輪制動(dòng)器產(chǎn)生。制動(dòng)管路壓力與制動(dòng)減速度線性對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果，說明在車輛制動(dòng)過程中，如果忽略滾動(dòng)阻力、空氣阻力等影響，則地面制動(dòng)力與制動(dòng)減速度之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，符合牛頓定律。

通過以上行車制動(dòng)道路試驗(yàn)，可以確定試驗(yàn)車輛在行車制動(dòng)性能合格狀態(tài)下的制動(dòng)管路壓力數(shù)據(jù)，以此為參考值，對(duì)與試驗(yàn)車輛同型的交通事故車輛進(jìn)行制動(dòng)管路壓力復(fù)原，以便進(jìn)一步研究、評(píng)價(jià)。

4 結(jié) 論

針對(duì)由于碰撞受損，制動(dòng)總泵或制動(dòng)管路被破壞，但四個(gè)車輪及其制動(dòng)器均完好的一類道路交通事故涉案車輛制動(dòng)性能鑒定，理論上可以利用其同型車的道路試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定其制動(dòng)管路壓力的復(fù)原值，從而對(duì)其制動(dòng)管路壓力進(jìn)行復(fù)原，然后通過GB 7258-2012《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》規(guī)定的道路試驗(yàn)鑒定其整車制動(dòng)性能。

［1］ 魏超， 苗曉昆， 王偉飛. 關(guān)于交通事故車輛制動(dòng)系鑒定的探討［J］. 浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2007，7（1）∶ 63-65.

［2］ GA/T642-2006. 中華人民共和國公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).交通事故車輛安全技術(shù)檢驗(yàn)鑒定.

［3］ GB 7258-2012. 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn). 機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件.

［4］ 張利鵬，祁炳楠，趙棟杰.幾種車速測量裝置的工作原理與性能比較［J］. 公路與汽運(yùn)，2008 （3）：40-42.

柴智勇，工學(xué)碩士，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)闄C(jī)動(dòng)車司法鑒定技術(shù)等。

Research of the brake line pressure recovery value based on road test

CHAI Zhiyong，ZHANG Yuan，WANG Zheng
（China Automotive Technology and Research Center，Tianjin 300300， China）

Measure the brake pedal force， brake pipe pressure， the brake deceleration and driving speed and other data through the service brake road test. Analyze the linear relationship between the brake line pressure and the brake deceleration. Study the brake line pressure recovery value determination method. Provide a theoretical basis for the further authentication of braking performance that involved the master cylinder or brake pipe was damaged during traffic accident， but four wheels and brakes are in good condition.

Brake pipe pressure； braking performance； judicial authentication； accident vehicle

U467.5+1

A 國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)科分類代碼： 580.2010