平板式與滾筒反力式制動(dòng)檢測臺的對比研究

胡明沖，楊志發(fā)

（1.眉山市公安局交警支隊(duì)機(jī)動(dòng)車安全技術(shù)檢測中心，四川 眉山 620010；2.吉林大學(xué)交通學(xué)院，吉林 長春 130022）

0 引 言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和交通運(yùn)輸業(yè)的不斷壯大，機(jī)動(dòng)車保有量與日俱增。機(jī)動(dòng)車檢測行業(yè)作為行業(yè)管理中一個(gè)重要組成部分，也蓬勃發(fā)展起來。在機(jī)動(dòng)車檢測過程中，機(jī)動(dòng)車制動(dòng)性能的好壞是機(jī)動(dòng)車安全性能的重要組成部分，制動(dòng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性對機(jī)動(dòng)車安全性能的評價(jià)尤為重要。機(jī)動(dòng)車制動(dòng)性能檢測可分為動(dòng)態(tài)路試方法和靜態(tài)臺試方法兩種[1]。路試方法的優(yōu)點(diǎn)是可以直觀地反映出車輛制動(dòng)效果，缺點(diǎn)是受環(huán)境和人員的影響因素較大且重復(fù)性差；臺試方法的優(yōu)點(diǎn)是檢測數(shù)據(jù)系統(tǒng)、準(zhǔn)確且重復(fù)性較好，缺點(diǎn)是無法真實(shí)地模擬出車輛動(dòng)態(tài)下制動(dòng)情況。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)[2-4]有關(guān)規(guī)定：當(dāng)車輛經(jīng)臺試后，對其制動(dòng)性能有質(zhì)疑時(shí)，可用規(guī)定的路試方法進(jìn)行復(fù)檢，并以滿載路試的結(jié)果為準(zhǔn)。為避免實(shí)際路試帶來的潛在危險(xiǎn)，在進(jìn)行臺試機(jī)動(dòng)車制動(dòng)性能檢測時(shí)，盡量將可能導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)失真的影響因素降低，保證制動(dòng)性能檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

目前，機(jī)動(dòng)車安全技術(shù)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)在臺架檢測中廣泛使用的制動(dòng)檢測設(shè)備主要有滾筒反力式制動(dòng)檢測臺與平板式制動(dòng)檢測臺，兩種制動(dòng)檢測臺對車輛制動(dòng)性能的檢測評價(jià)從原理來說具有較高的準(zhǔn)確性[5-6]。該文將對兩種檢測臺檢測原理及實(shí)際車輛檢測效果進(jìn)行對比分析。

1 檢測原理及方法對比

1.1 結(jié)構(gòu)和工作原理

平板式制動(dòng)檢測臺結(jié)構(gòu)相對簡單，無外力驅(qū)動(dòng)，主要由測試平板、測力傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成。檢測原理基于牛頓第二定理，即制動(dòng)力等于質(zhì)量乘（負(fù)）加速度。檢測時(shí)車輛以10～15km/h的速度駛?cè)肫桨澹米兯倨饔诳論?，水平方向測力傳感器測取被測車輪空擋滑行阻力，垂直方向稱重傳感器同步測量被測車輪動(dòng)態(tài)輪荷。制動(dòng)測試時(shí)，在慣性作用下，通過車輪在平板上附加與制動(dòng)力大小相等、方向相反的作用力，使平板產(chǎn)生水平方向位移，通過傳感器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和記錄，完成制動(dòng)性能測試[7]。

滾筒反力式制動(dòng)檢測臺主要是由左右兩套相同的車輪制動(dòng)力測試和控制單元組成，每套測試和控制單元由框架、滾筒組、驅(qū)動(dòng)裝置、舉升裝置和測量控制裝置組成。其具體工作原理如下：制動(dòng)性能測試時(shí)，通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)滾筒組轉(zhuǎn)動(dòng)，滾筒組帶動(dòng)被測車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)行速度達(dá)到測試要求時(shí)，檢驗(yàn)人員踩下制動(dòng)踏板，車輪在制動(dòng)器產(chǎn)生的摩擦力矩作用下開始減速轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的滾筒對車輪的輪胎周緣產(chǎn)生一個(gè)切向作用力以克服制動(dòng)器所產(chǎn)生的摩擦力矩，維持車輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)輪胎對驅(qū)動(dòng)滾筒也產(chǎn)生一個(gè)等值的反作用力，在反作用力矩作用下減速器與測力杠桿一起朝著滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)相反方向擺動(dòng)，通過測力傳感器實(shí)現(xiàn)有關(guān)數(shù)據(jù)傳輸和記錄。

平板式制動(dòng)檢測臺屬于一種動(dòng)態(tài)慣性式制動(dòng)檢驗(yàn)臺，能夠更加客觀地模擬路面實(shí)際情況的動(dòng)態(tài)檢驗(yàn)；滾筒反力式制動(dòng)檢測臺屬于一種靜態(tài)式制動(dòng)檢驗(yàn)臺，是在模擬狀態(tài)下對機(jī)動(dòng)車制動(dòng)性能的置信檢驗(yàn)，即臺試檢驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果與路試效果具有一致性和相關(guān)性。結(jié)構(gòu)上平板式制動(dòng)檢測臺在體積、安裝、維護(hù)等方面較滾筒反力式制動(dòng)檢測臺簡便，兩者對比可簡單列為表1中所示。

表1 平板式與滾筒反力式制動(dòng)檢測臺工作原理對比

1.2 測試方法

1.2.1 平板式制動(dòng)檢測臺

將被檢車輛以規(guī)定的速度（或制動(dòng)檢驗(yàn)臺生產(chǎn)廠家推薦的速度）滑行，置變速器于空檔后，正直平穩(wěn)駛上平板；客觀上由于制動(dòng)平板（目前國內(nèi)制動(dòng)平板結(jié)構(gòu)尺寸較?。┯行y試距離較短，空擋自由滑行實(shí)際距離較小，因此不能準(zhǔn)確反映車輛實(shí)際行駛中產(chǎn)生的行駛阻力，測得的阻滯力與實(shí)際不符合。

當(dāng)各車輪均駛上平板時(shí)，急踩制動(dòng)，使車輛停止，測得輪重、制動(dòng)力等各項(xiàng)數(shù)值。在計(jì)算時(shí)，軸制動(dòng)率為測得的該軸左、右車輪最大制動(dòng)力之和與該軸軸荷之百分比，對乘用車軸荷取左、右輪制動(dòng)力最大時(shí)刻所分別對應(yīng)的左、右輪荷（動(dòng)態(tài)輪荷）之和，對其他機(jī)動(dòng)車軸荷取該軸靜態(tài)軸荷。

對左右輪制動(dòng)不平衡率、整車制動(dòng)率、駐車制動(dòng)力百分比等參數(shù)的計(jì)算與滾筒反力式制動(dòng)檢測臺測量結(jié)果計(jì)算一致。

駐車制動(dòng)率為測得的駐車制動(dòng)力與該車各軸（靜態(tài)）軸荷之和的百分比。

1.2.2 滾筒反力式制動(dòng)檢測臺

被檢車輛正直居中行駛，將被測車輪停放在兩滾筒上，變速器置于空檔，起動(dòng)滾筒電機(jī)，使車輪在滾筒上自由空轉(zhuǎn)一周以上，測取左、右輪自由空轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的阻滯力（模擬車輛自由滑行時(shí)的行駛阻力）。根據(jù)GB 7258-2004《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》的規(guī)定——在進(jìn)行制動(dòng)力檢驗(yàn)時(shí)各車輪阻滯力均不應(yīng)大于車輪所在軸軸荷的5%，計(jì)算各軸左右輪阻滯率，車輪阻滯率為測得的該車輪阻滯力與該車輪所在軸（靜態(tài)）軸荷之百分比。

阻滯力測試完畢后，檢驗(yàn)人員按規(guī)定要求將制動(dòng)踏板逐漸踩到底（對氣壓制動(dòng)車輛）或踩到制動(dòng)性能檢驗(yàn)時(shí)規(guī)定的制動(dòng)踏板力，測得各軸左、右輪制動(dòng)力增長全過程的數(shù)值。根據(jù)GB 7258-2004的要求，測取左、右輪制動(dòng)力增長全過程中左、右輪最大值及最大差值，依據(jù)相應(yīng)公式計(jì)算各軸軸制動(dòng)率和左、右輪不平衡率。軸制動(dòng)率為測得的該軸左、右車輪最大制動(dòng)力之和與該軸（靜態(tài)）軸荷之百分比；左、右輪不平衡率取制動(dòng)力增長過程中測得的同時(shí)刻左、右輪制動(dòng)力差最大值為左、右車輪制動(dòng)力差的最大值，用該值除以左、右車輪最大制動(dòng)力中的大值或（靜態(tài)）軸荷，得到左、右輪制動(dòng)力差最大值百分比。

用滾筒反力式制動(dòng)檢測臺檢驗(yàn)時(shí)，被測車輛處于空載狀態(tài)，且制動(dòng)時(shí)不會(huì)因慣性作用而引起車輛軸荷前移，軸荷為靜態(tài)軸荷。行車制動(dòng)項(xiàng)目包括車輪阻滯率、軸制動(dòng)率、軸制動(dòng)不平衡率、軸協(xié)調(diào)時(shí)間、整車制動(dòng)率等指標(biāo)。駐車制動(dòng)項(xiàng)目只有駐車制動(dòng)率一個(gè)指標(biāo)。

2 實(shí)際檢測數(shù)據(jù)對比分析

該文研究中，分別利用平板式制動(dòng)檢測臺和滾筒反力式制動(dòng)檢測臺對6輛桑塔納SVW7180車型進(jìn)行檢測，所得數(shù)據(jù)如表2和表3所示。

從檢測數(shù)據(jù)可知，各軸制動(dòng)率和不平衡率評價(jià)中，通過平板式制動(dòng)檢測臺檢測得出的數(shù)據(jù)明顯好于通過滾筒反力式制動(dòng)檢測臺檢測得出的數(shù)據(jù)。究其原因，主要是制動(dòng)臺的不同結(jié)構(gòu)和不同工作原理所致。具體原因可歸為以下3個(gè)方面：

表2 桑塔納SVW7180車型平板式制動(dòng)檢測臺制動(dòng)性能檢測數(shù)據(jù)

表3 桑塔納SVW7180車型滾筒反力式制動(dòng)檢測臺制動(dòng)性能檢測數(shù)據(jù)

（1）前軸驅(qū)動(dòng)的乘用車前軸制動(dòng)力比例高，用滾筒反力式制動(dòng)檢測臺測試時(shí)很難測取到真正的前軸最大制動(dòng)力。

（2）平板式制動(dòng)檢測臺檢驗(yàn)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，制動(dòng)過程數(shù)據(jù)變化很快，當(dāng)前軸左、右輪制動(dòng)力達(dá)到最大時(shí)各輪對應(yīng)輪重也基本是最大值，但制動(dòng)力與輪重最大時(shí)刻并不嚴(yán)格一致，而后軸左右輪制動(dòng)力達(dá)到最大時(shí)各輪對應(yīng)輪重在最小值附近。

圖1 前軸制動(dòng)曲線

圖2 后軸制動(dòng)曲線

（3）平板式制動(dòng)檢測臺檢測的汽車制動(dòng)力是地面的制動(dòng)力而不是制動(dòng)器的制動(dòng)力，檢測時(shí)，其用制動(dòng)力“和”的形式表達(dá)了汽車地面制動(dòng)力的大小，同時(shí)還測量了制動(dòng)過程的協(xié)調(diào)時(shí)間和阻滯力，并在動(dòng)態(tài)測量的基礎(chǔ)上，分別用左、右制動(dòng)力的“差”和側(cè)滑量來評價(jià)車輛制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。

GB 21861-2008《機(jī)動(dòng)車安全技術(shù)檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法》對不同制動(dòng)檢測臺的制動(dòng)性能參數(shù)計(jì)算方法進(jìn)行了規(guī)定。對乘用車，計(jì)算軸制動(dòng)率時(shí)軸荷取動(dòng)態(tài)軸荷計(jì)算，具體而言應(yīng)取左、右輪制動(dòng)力最大時(shí)刻所分別對應(yīng)的左、右輪荷之和為動(dòng)態(tài)軸荷。但是，對乘用車計(jì)算駐車制動(dòng)率、整車制動(dòng)率、制動(dòng)不平衡率均按靜態(tài)軸荷計(jì)算；其中，制動(dòng)不平衡率計(jì)算時(shí)應(yīng)取從踩制動(dòng)開始到同軸左、右輪任一車輪達(dá)到最大制動(dòng)力的時(shí)刻作為取值區(qū)間。制動(dòng)曲線如圖1、圖2。

3 結(jié)束語

平板式制動(dòng)檢測臺更能正確反映車輛的實(shí)際制動(dòng)性能。在滾筒反力式制動(dòng)檢測臺上檢測時(shí)，汽車某一軸車輪靜止地停在滾筒上，作用在滾筒上的載荷為車輛的靜軸荷。在道路上行駛的車輛制動(dòng)時(shí)，由于慣性的作用將發(fā)生質(zhì)量前移，前軸的動(dòng)軸荷大大增加，后軸的動(dòng)軸荷相對降低。另一方面，滾筒反力式制動(dòng)檢測臺是分別對前后橋進(jìn)行檢測，而汽車在道路上制動(dòng)時(shí)，前后橋同時(shí)起作用。因此，平板式制動(dòng)檢測臺使臺試模擬技術(shù)與車輛在道路上的制動(dòng)狀況更為相似，檢測更加準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)更加可信。

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[4]GB/T 13564—2005滾筒反力式汽車制動(dòng)檢驗(yàn)臺[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

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