一種駐車制動(dòng)性能檢驗(yàn)裝置的研制

于浩淼 徐 弢 高文翔

(上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院1，上海 200093;上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究院2，上海 200233)

0 引言

制動(dòng)性是保障汽車安全運(yùn)行、取得預(yù)期運(yùn)行效果的基本使用性能［1］，駐車制動(dòng)性能檢驗(yàn)是機(jī)動(dòng)車輛檢驗(yàn)的重要檢驗(yàn)項(xiàng)目。根據(jù)《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》(GB 7258-2004)的規(guī)定，駐車制動(dòng)性能檢驗(yàn)有坡道檢驗(yàn)和制動(dòng)檢驗(yàn)臺檢驗(yàn)兩種方法［2］。對于能夠上制動(dòng)檢驗(yàn)臺的車輛可采用制動(dòng)試驗(yàn)臺檢驗(yàn)，對于無法上制動(dòng)檢驗(yàn)臺的車輛，采用坡道檢驗(yàn)［3］。

目前，城市機(jī)動(dòng)車機(jī)構(gòu)由于受試驗(yàn)場地限制，建立試驗(yàn)坡道存在一定的困難(試驗(yàn)坡道所需場地面積最少也要400 m2)［4］。本文采用機(jī)械牽引裝置和檢測儀表來測量機(jī)動(dòng)車駐車制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力，通過牽引裝置將坡道上的駐車制動(dòng)測量轉(zhuǎn)換為平坦路面駐車制動(dòng)測量［5］，為駐車制動(dòng)性能檢驗(yàn)提供了一種方便準(zhǔn)確的檢驗(yàn)手段。

1 工作原理

當(dāng)采用坡道檢驗(yàn)方法時(shí)，國標(biāo)規(guī)定在空載狀態(tài)下，駐車制動(dòng)裝置應(yīng)能保證機(jī)動(dòng)車在坡度為20%(對總質(zhì)量為整備質(zhì)量的1.2倍以下的機(jī)動(dòng)車為15%)、輪胎與路面間的附著系數(shù)不小于0.7的坡道上，正反兩個(gè)方向保持固定不動(dòng)，其時(shí)間不少于5 min。對于允許掛接掛車的汽車，其駐車制動(dòng)裝置必須使汽車列車在滿載狀態(tài)下時(shí)能停在坡度12%的坡道上［6］。

當(dāng)車輛停在坡道上時(shí)，車輛的整車重力G可分解成垂直于坡道的力F1和平行于坡道的力F2。重力分解圖如圖1所示。

圖1 重力分解圖Fig.1 Decomposition of gravity

每輛車均可按照國標(biāo)規(guī)定的坡度和其車重計(jì)算F2。如坡道坡度為20%，則有如下關(guān)系式:

式中:F2為平行于坡道的重力分量，N;G為車輛的整車重力，N。

當(dāng)車輛的駐車制動(dòng)力大于F2時(shí)，車輛就能停留在坡道上;反之，當(dāng)車輛的駐車制動(dòng)力小于F2時(shí)，車輛就會下滑。根據(jù)以上工作原理，得出以下關(guān)系式:

式中:F為駐車制動(dòng)力，N。

由此，我們可將坡道測試轉(zhuǎn)換為平路測試，避免了坡道檢驗(yàn)和臺式檢驗(yàn)的不足。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

駐車制動(dòng)檢驗(yàn)裝置主要包括機(jī)械牽引裝置和檢測儀表兩部分，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中，檢測儀表連接拉力傳感器。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.2 Architecture of the system

2.1 機(jī)械牽引裝置

機(jī)械牽引裝置主要包括底座支架、升降機(jī)構(gòu)、測力機(jī)構(gòu)、拉力傳感器和連接線(即鋼絲繩)等。底座支架用來將整個(gè)裝置固定在地面上，并為整個(gè)裝置提供剛性支撐。升降機(jī)構(gòu)用以調(diào)節(jié)測力機(jī)構(gòu)和拉力傳感器的位置，使之與車輛受力點(diǎn)保持在一個(gè)水平面上，以排除因夾角帶來的測量誤差。測力機(jī)構(gòu)用于產(chǎn)生牽引力，拉力傳感器用于測量拉力的大小，其中傳感器選擇高靈敏度、應(yīng)變式的拉力傳感器。

2.2 檢測儀表

檢測儀表由智能化信息處理單元、無線通信等組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

圖3 檢測儀表結(jié)構(gòu)框圖Fig.3 Block diagram of the detection instrument

測試人員通過操作按鍵設(shè)定待測車輛的車型、車牌、質(zhì)量等信息，檢測儀表根據(jù)國標(biāo)要求換算出該待測車輛的合格駐車制動(dòng)力，以待測試。C8051F060芯片對拉力傳感器信號進(jìn)行處理換算，得到車輛的實(shí)際牽引力和駐車制動(dòng)力，從而與國標(biāo)計(jì)算值進(jìn)行比較，判斷駐車制動(dòng)力是否合格，并進(jìn)行報(bào)警和顯示。此外，該檢測儀表還具備無線通信功能，可將檢測結(jié)果遠(yuǎn)傳至電腦進(jìn)行保存［7］。

2.3 裝置操作

駐車制動(dòng)裝置的操作步驟具體介紹如下。

首先，設(shè)定檢測儀表，檢測人員通過操作按鍵設(shè)定待測車輛的車型、車牌、質(zhì)量等信息，檢測儀表自動(dòng)換算出該待測車輛的合格駐車制動(dòng)力，以待測試。

其次，將待測車輛停放于水平路面上，待測車輛通過鋼絲繩與測試儀的測力傳感器連接，通過轉(zhuǎn)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)手輪調(diào)整測力手機(jī)和測力傳感器的高度，使連接線保持水平。

最后，通過轉(zhuǎn)動(dòng)測力機(jī)構(gòu)給車輛施加拉力，同時(shí)檢測儀表測量并顯示此拉力值。當(dāng)拉力值大于車輛規(guī)定的牽引力時(shí)，儀表就發(fā)出報(bào)警提示，此時(shí)即停止檢驗(yàn)。如果車輛沒有移動(dòng)，說明車輛的駐車制動(dòng)性能合格;如果在測力機(jī)構(gòu)給車輛施加拉力過程中，牽引力尚未達(dá)到車輛規(guī)定值時(shí)車輛已經(jīng)移動(dòng)，說明車輛的駐車制動(dòng)性能不合格，也應(yīng)停止檢驗(yàn)。

在檢驗(yàn)過程中，檢測儀表可實(shí)時(shí)顯示測量的拉力值和最大拉力值。每次檢驗(yàn)后，均可將檢驗(yàn)數(shù)據(jù)保存并遠(yuǎn)傳至電腦。

3 軟件編寫

系統(tǒng)軟件編寫采用模塊化設(shè)計(jì)、菜單式處理。系統(tǒng)軟件部分主要包括按鍵模塊、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示、蜂鳴報(bào)警和無線通信等，其結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。

圖4 軟件框圖Fig.4 Block diagram of the software

4 測試結(jié)果

在上海寶鋼有限股份公司運(yùn)輸部機(jī)動(dòng)車安全性能檢測站，使用該駐車制動(dòng)性能測試裝置分別對9輛在用汽車和滬B040XX輕型普通貨車進(jìn)行了駐車制動(dòng)性能測試，并同時(shí)測取了反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺測試數(shù)據(jù)，測試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 測試數(shù)據(jù)Tab.1 Test Data

對滬B040XX輕型普通貨車(品牌為蘭箭LJC1041ABD)進(jìn)行了車輛由正常調(diào)節(jié)至臨界合格、不合格的針對性試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示，待測車輛整車質(zhì)量為2421 kg。

表2 測試數(shù)據(jù)Tab.2 Test Data

測試結(jié)果表明，對于反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺、試驗(yàn)坡道和該駐車制動(dòng)性能測試裝置，車輛的駐車制動(dòng)在同一狀態(tài)時(shí)(原正常運(yùn)行狀態(tài)、調(diào)松至合格值臨界狀態(tài)和不合格狀態(tài))的測試結(jié)果和變化趨勢基本一致。

駐車制動(dòng)性能測試裝置能較方便地采用牽引力的方法測試各型號車輛的駐車制動(dòng)力。因此，對無法在反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺測試駐車制動(dòng)力的三軸車、多軸車，可使用該設(shè)備進(jìn)行測試。

對于駐車制動(dòng)軸(后軸)的軸重比前軸的軸重明顯輕的小型貨車，在反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺測試后軸駐車制動(dòng)力時(shí)，易出現(xiàn)誤判現(xiàn)象。對此，通常可采用在車廂后部加載(加載物或人，加載重量不計(jì)入后軸重)的方法，解決后軸附著重量輕對測試的影響。而采用駐車制動(dòng)性能測試儀測量不受此影響，可直接得到測試結(jié)果。

此外，對駐車制動(dòng)力作用在傳動(dòng)軸上的汽車，且無法在反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺測試的，宜用駐車式制動(dòng)性能測試儀測試。

綜合上述試驗(yàn)結(jié)果，在缺乏駐車坡道、無法駛上駐車坡道的機(jī)動(dòng)車、無法在反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺測試的車輛，采用該駐車式制動(dòng)性能測試設(shè)備測量駐車制動(dòng)力的方法是完全可行的。

5 結(jié)束語

根據(jù)《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》(GB 7258-2004)和《機(jī)動(dòng)車安全檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法》(GB 21861-2008)對機(jī)動(dòng)車駐車制動(dòng)性能檢驗(yàn)的要求，結(jié)合《汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法》(GB 12676-1999)的規(guī)定［7］，該駐車制動(dòng)性能檢測裝置采用牽引力的測試方法，省卻了建設(shè)試車坡道的場地和費(fèi)用，避免了臺式檢驗(yàn)的不足，能夠滿足各種類型(包括無法上制動(dòng)檢驗(yàn)臺和試車坡道)機(jī)動(dòng)車的驗(yàn)車要求。

整套設(shè)備具有使用方便、占地面積小、測量準(zhǔn)確和安裝方便的特點(diǎn)，可用于機(jī)動(dòng)車檢測機(jī)構(gòu)、事故車輛檢驗(yàn)、修理廠等。

［1］王維，劉建農(nóng)，何光里.汽車制動(dòng)性能檢測［M］.北京:人民交通出版社，2005:1－3.

［2］中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB 21861-2008機(jī)動(dòng)車安全檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法［S］.2004:10－13.

［3］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 12676-1999汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法［S］.1999:10－22.

［4］王瑛，郭清勝.用牽引法檢測汽車駐車制動(dòng)性能的試驗(yàn)研究［J］.東北汽車運(yùn)輸，1992(3):35－38.

［5］王曉春.牽引法在汽車駐車制動(dòng)性能中的檢測與應(yīng)用［J］.黑龍江科技信息，2004(12):72－73.

［6］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 7258-2004機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件［S］.2004:14－15.

［7］蔣宇晨，周劍敏.MBK-01型便攜式制動(dòng)性能測試儀的應(yīng)用［C］//第七屆工業(yè)儀表與自動(dòng)化學(xué)術(shù)會議論文集，2006:374－376.