滾筒反力式制動檢驗臺靜態與動態制動力檢定方法

林夕騰 張洪寶 鄭曉曉/上海市計量測試技術研究院

0 引言

滾筒反力式制動檢驗臺是GB 7258-2017《機動車運行安全技術條件》和GB 21861-2014《機動車安全技術檢驗項目和方法》規定，機動車檢驗檢測機構必備的檢測設備之一。機動車安全運行最重要的保障是機動車應有良好、可靠的制動性能。因此，機動車安檢機構中最主要的檢測設備應為滾筒反力式制動檢驗臺（以下簡稱制動臺）。然而，由于制動臺響應時間、結構性能的不同以及采用靜態檢定方法（即用標準力傳感器在靜態狀態下檢定其力值準確性），所以，無法反映其“動態檢測”狀態下車輛制動性能的實際情況，也就造成了機動車安全性能檢測的“不可比性”[1-2]。

1 滾筒式反力制動檢驗臺的檢定方法

根據JJG 906-2015《滾筒反力式制動檢驗臺》的規定，滾筒反力式制動檢驗臺的計量主要包括外觀、靜態誤差、動態誤差、滾筒滑動附著系數、滑移率。計量機構利用靜態制動力檢定裝置進行靜態力傳感器的檢定，利用動態制動力檢定裝置進行滾筒滾動狀態的檢定，根據靜態制動力和動態制動力兩方面測得的數據來綜合評價滾筒反力式制動檢驗臺的性能。

1.1 靜態檢定

滾筒反力式制動檢驗臺的檢測原理是將被檢機動車的車輪置于制動臺的兩個滾筒上，用電動機帶動減速機構驅動滾筒，再帶動車輪旋轉，進而車輪也給制動臺滾筒一個與旋轉方向相反的力，并通過傳感器測量及放大后，制動臺儀表上顯示出被檢機動車的制動力，檢定過程如圖1。

圖1 檢定示意圖

制動臺的檢定是模擬車輪給其一個反力，采用專用測力杠桿和測力傳感器，通過螺旋副產生拉力，專用測力杠桿對制動臺滾筒產生力矩，相當于車輪給滾筒的一個反轉的力，制動臺的示值誤差為

式中：δi—— 第i測量點的示值誤差；

fi——第i測量點制動臺三次示值的平均值，N；

r——制動臺滾筒半徑，mm；

Fi——第i測量點時測力傳感器儀表示值，N；

L—— 專用測力杠桿有效力臂長度，mm

在滾筒反力式制動檢驗臺靜態制動力檢定的過程中，按照JJG 906-2015可以檢定結果，但根據筆者長期的檢定經驗，有許多環節需要引起重視。

1）不能反映出行駛車輛制動時的軸荷分配。一般行駛車輛在進行制動（特別是緊急制動）時，其重心都會發生前移，所以制動力也會發生分配，靜態檢測就不能反映這一事實，前制動力測量值不高，整車制動力偏低，另外對于小噸位的車輛由于地面附著系數不高，制動時車輛會隨滾筒拖起，測得的制動力明顯偏低，不能準確反映實際制動性能。

2）四輪不能同時檢測。車輪在靜態制動時，受力情況與車輪在路面上制動時沒有動態制動試驗臺模擬技術更接近實際。動態檢定可以使車輛前后軸車輪同時測試，這與車輛在路面上制動試驗一樣，能反映前后軸的制動同步情況，能比較實際地測取制動力特性曲線及整車的制動協調時間。

3）測量重復性差。由于制動臺的不同結構性能以及采用靜態檢定方法（即用標準力傳感器在靜態狀態下檢定其力值準確性），在機動車減速過程中減速度的最大點就是制動力的最大點，制動時減速的變化過程就是制動力的變化過程，因此，測量重復性差與檢測員緊急制動的過程有密切的關系。由于檢測人員動作不一致性，會造成檢測結果的重復性差。

1.2 動態檢定

將動態制動力檢定裝置中的左右標準輪分別安裝在液壓制動機動車后軸的兩邊，連接好動態裝置的信號線。該機動車駛上制動臺，制動臺開機，滾筒帶動標準輪轉動，記錄左右制動臺顯示的阻滯力，動態制動力檢定裝置清零。當制動臺顯示屏提示踩剎車時，操作人員在5 ～ 8 s內連續慢踩剎車，應確保車輪處于非抱死狀態（如抱死可采用加載重量的方式使其處于非抱死狀態），完成制動力測試，分別記錄動態制動力檢定裝置測得的制動力標準值，制動臺測得的制動力和阻滯力，計算動態制動力示值誤差：

式中 ：Ei——第i次測量的動態示值誤差，（i=1，2，3，…，10），%；

fi0——第i次測量，動態制動力測量裝置顯示的制動力標準值，N；

fi1——第i次測量，制動臺顯示的制動力，N

對滾筒反力式制動檢驗臺的檢定主要是對示值誤差的檢定，其方法是通過檢定杠桿對制動臺的力傳感器加載，用一定數量的標準砝碼作為參考值，制動臺的測量系統對這個力進行測量得到測量值。與參考值比較，如果相對誤差在±3%以內[3]，這個制動臺即視為合格。整個檢定過程中，制動臺的滾筒并沒有轉動，屬于靜態過程。而制動臺在實際檢測制動力時卻是一個動態的過程。所以靜態制動力檢定僅能確定力傳感器的輸出信號與儀表顯示值之間的關系，而忽略了實際檢測時制動力在傳遞過程中其他環節的影響，傳遞過程如圖2，所以動態檢定制動臺十分有必要。

圖2 制動力傳遞過程

制動臺在檢測時使用的數據處理程序與檢定時使用的數據處理程序不完全是同一個程序。因為制造廠商在制動臺出廠時都是給出兩種狀態，即檢定狀態和檢測狀態。存在這樣的情況，在檢定制動臺時，為了使顯示的數據穩定，對采集的數據進行平滑處理,便于通過檢定。而在制動臺檢測時，在測量電路中，由于電子電路引入的干擾，使測得的信號不穩定而引起測量值跳動。若同樣對采集的數據進行平滑處理，則會使測得的制動力的峰值會有較大的損失，若不加平滑處理，又會使測得的制動力不穩定，重復性差[4]。

動態檢定制動臺制動力的過程，可以反映出機動車在行駛過程中車輛軸荷分配，不會出現靜態檢定過程發生的重心偏移現象，針對小噸位的機動車也可以解決地面附著系數不高而引起的制動力偏低問題。由于動態制動力檢定裝置的標準輪是分別安裝在機動車后軸兩邊，可以同時進行測量滾筒反力式制動檢驗臺的制動力。整個檢定過程，更加接近車輛在路面上的制動，能夠實際體現制動的曲線和協調時間，動態檢定機動車在行駛過程中的制動力。

2 檢定結果的驗證

取上海市計量測試技術研究院的靜態制動力檢定裝置和上一級計量標準（A套），對同一規格型號的滾筒式制動檢驗臺在相同的條件進行靜態制動力檢定，結果如表1所示。

表1 靜態檢定制動力驗證結果

從表1數據可以看出，數值結果的最大差值為7 N(0.23%）。本靜態制動力檢定裝置Urel=0.6%，A套標準裝置Urel=0.5%，按公式 |y1-y2|≤，0.23% ＜ 0.78%，計算符合要求，故靜態制動力檢定裝置的檢定結果得到驗證。

取上海市計量測試技術研究院的動態制動力檢定裝置和上一級計量標準（A套），對同一規格型號的滾筒式制動檢驗臺在相同的條件下進行動態制動力檢定，結果如表2所示。

表2 動態檢定制動力驗證結果

從表2數據可以看出，數值結果的最大差值為1.0。本動態制動力檢定裝置Urel=6.0%，A套標準裝置Urel=3.4%，按公式 |y1-y2|≤1.0%＜ 6.9%，計算符合要求，故動態制動力檢定裝置的檢定結果得到驗證。

3 結語

滾筒反力式制動檢驗臺量值傳遞的準確性，對于檢驗機構檢測機動車的制動性能極其重要。試驗結果表明動態檢定方法可以彌補靜態檢定的不足，用兩種方法在進行滾筒反力式制動檢驗臺的檢定時，還存在許多問題，如操作不規范、數據處理不準確等。在檢定時，計量機構應嚴格按照國家檢定規程進行，注意靜態和動態過程中設備安裝、操作規范、分段計算允差、數據修約、測量不確定度評定等問題，以保證出具的校準結果準確有效。另外，定期進行標準器的結果驗證可以加強檢測機構間的技術交流，保障實驗室校準能力的可靠性。