氣制動(dòng)客車(chē)制動(dòng)踏板力與管路壓力試驗(yàn)分析

楊俊華

Yang Junhua

（重慶車(chē)輛檢測(cè)研究院 國(guó)家客車(chē)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心 重慶 401122）

0 引 言

汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的性能對(duì)車(chē)輛行車(chē)安全具有十分重要的意義，不同國(guó)家對(duì)汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的強(qiáng)制性要求不完全相同，我國(guó)關(guān)于制動(dòng)性方面的標(biāo)準(zhǔn)主要有“GB 12676—1999 汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法”[1]和“GB 21670—2008 乘用車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法”[2]，并且GB 12676—1999目前正在修訂當(dāng)中[1-7]。歐洲/歐盟執(zhí)行的整車(chē)制動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)主要有E-mark認(rèn)證所使用的UN/ECE法規(guī)ECE R13、ECE R13H和E-mark認(rèn)證所使用的歐盟指令 71/320/EEC[8]。在這些制動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)中都對(duì)試驗(yàn)時(shí)的踏板力做了明確的要求。氣制動(dòng)客車(chē)制動(dòng)時(shí)的踏板力要求不超過(guò)700 N，并且很多人認(rèn)為在不超過(guò)700 N的前提下，制動(dòng)時(shí)踏板力越大，制動(dòng)效果越好。文中結(jié)合某氣制動(dòng)客車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)，描繪出氣制動(dòng)客車(chē)踏板力與管路壓力的關(guān)系曲線，為企業(yè)及檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)提供參考。

1 制動(dòng)試驗(yàn)對(duì)踏板力的要求

文獻(xiàn)[1]是我國(guó)對(duì)大型氣制動(dòng)客車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的強(qiáng)制性專(zhuān)項(xiàng)法規(guī)要求，在產(chǎn)品認(rèn)證過(guò)程中必須滿足才能上公告。其中規(guī)定：制動(dòng)性能必須在車(chē)輪不抱死，任何部位不偏離出3.7 m通道寬且無(wú)異常振動(dòng)的條件下獲得，當(dāng)車(chē)輛的車(chē)速低于15 km/h時(shí)，允許車(chē)輪抱死；并且最大控制力不得超過(guò)規(guī)定值，對(duì)M3類(lèi)氣制動(dòng)客車(chē)的規(guī)定值為不超過(guò)700 N。

歐洲/歐盟對(duì) M3類(lèi)氣制動(dòng)客車(chē)的要求為UN/ECE法規(guī)ECE R13和E-mark認(rèn)證所使用的歐盟指令71/320/EEC，汽車(chē)要滿足0型、Ⅱ型以及行車(chē)制動(dòng)的傳能裝置失效后的剩余制動(dòng)性能等的要求時(shí)，制動(dòng)力不超過(guò)700N，和我國(guó)的法規(guī)要求一致。

2 管路壓力與制動(dòng)器制動(dòng)力的關(guān)系

根據(jù)汽車(chē)?yán)碚撝溃苿?dòng)器制動(dòng)力僅由制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)決定，即取決于制動(dòng)器的型式、結(jié)構(gòu)尺寸、制動(dòng)器摩擦副的摩擦因數(shù)以及車(chē)輪半徑，并與制動(dòng)力即制動(dòng)器的液壓或空氣壓力成正比[9]。

在制動(dòng)試驗(yàn)中，假設(shè)滿足地面制動(dòng)力Fxb小于等于地面摩擦力Fφ，那么隨著管路壓力的增加，地面制動(dòng)力增加，制動(dòng)效能會(huì)更好，制動(dòng)距離會(huì)減少，制動(dòng)減速度會(huì)增加。

管路壓力的增加是通過(guò)駕駛員踩制動(dòng)踏板來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在試驗(yàn)過(guò)程中，為了達(dá)到更好的制動(dòng)效果，駕駛員在操作時(shí)往往會(huì)猛踩制動(dòng)踏板，使制動(dòng)踏板力迅速增加。那么制動(dòng)踏板力與管路壓力的關(guān)系是怎樣的？是不是隨著制動(dòng)踏板力的增加，管路的壓力會(huì)隨著增加？文中對(duì)某氣制動(dòng)大客車(chē)進(jìn)行了踏板力與管路壓力的試驗(yàn)，探尋二者之間的關(guān)系。

3 踏板力與管路壓力關(guān)系試驗(yàn)分析

3.1 試驗(yàn)對(duì)象

對(duì)某氣制動(dòng)客車(chē)（M3類(lèi)）進(jìn)行了上述項(xiàng)目的試驗(yàn)測(cè)試。其中，外形尺寸為（長(zhǎng)×寬×高）：9050 mm×2500 mm×3570 mm，整車(chē)整備質(zhì)量及前后軸荷分別為9190 kg、2730/6460 kg，整車(chē)最大總質(zhì)量及前后軸荷分別為12000 kg、4000/8000 kg，輪胎型號(hào)為9R22.5，輪胎氣壓為810 kPa，行車(chē)制動(dòng)采用前盤(pán)后鼓式雙回路壓縮空氣制動(dòng)，制動(dòng)力采用ABS調(diào)節(jié)，應(yīng)急制動(dòng)和駐車(chē)制動(dòng)均為后輪儲(chǔ)能彈簧斷氣制動(dòng)。該車(chē)型的制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是比較典型的大型氣制動(dòng)客車(chē)制動(dòng)結(jié)構(gòu)。

3.2 試驗(yàn)儀器

采用的車(chē)輛性能綜合測(cè)試儀為本中心自行研制的GPS車(chē)輛測(cè)試系統(tǒng)GCM 06 plus，易于攜帶和操作方便，性能穩(wěn)定；踏板力計(jì)型號(hào)為PK100/HT2.0；壓力傳感器型號(hào)為5436（0～1）MPa。

3.3 測(cè)試方法

車(chē)輛在靜止?fàn)顟B(tài)，在制動(dòng)踏板上接上踏板力測(cè)試儀，車(chē)輛前后氣室接上壓力傳感器。踏板力測(cè)試儀和壓力傳感器均接入 GPS車(chē)輛測(cè)試系統(tǒng)GCM 06 plus。在測(cè)試時(shí)GCM 06 plus主機(jī)上能顯示踏板力和管路壓力。

試驗(yàn)時(shí)逐步增加踏板力，當(dāng)踏板力達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，管路壓力從零開(kāi)始增加，記錄下管路壓力臨界點(diǎn)處的踏板力?？紤]到文獻(xiàn)[1]及歐洲/歐盟的法規(guī)/指令對(duì)氣制動(dòng)大客車(chē)制動(dòng)力的要求均為不超過(guò)700 N，所以選取踏板力的幾個(gè)代表點(diǎn)分別為60 N、100 N、200 N、300 N、400 N、500 N、600 N、700 N，記錄對(duì)應(yīng)踏板力下的前后氣室壓力。測(cè)量出的數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 踏板力與管路壓力關(guān)系

根據(jù)表1繪出踏板力與前后氣室壓力關(guān)系圖，如圖1。

3.4 測(cè)試結(jié)果分析

從圖1可以看出，當(dāng)制動(dòng)踏板力在0～300 N時(shí)，隨著踏板力的增加，管路壓力基本呈線性增加。當(dāng)踏板力達(dá)到300 N時(shí)前氣室壓力達(dá)到550 kPa，后氣室壓力達(dá)到580 kPa；當(dāng)踏板力達(dá)到400 N時(shí)前氣室壓力達(dá)到最大的580 kPa，后氣室壓力達(dá)到最大的590 kPa；當(dāng)踏板力繼續(xù)增加直至700 N時(shí)，隨著踏板力的增加，管路壓力不再增加，處于平穩(wěn)狀態(tài)。

由此可見(jiàn)，駕駛員踩制動(dòng)踏板時(shí)，當(dāng)踏板力小于400 N時(shí)，施加在制動(dòng)踏板上的力越大，制動(dòng)系統(tǒng)管路壓力越大，制動(dòng)效能越好，制動(dòng)距離會(huì)越短，制動(dòng)減速度會(huì)更大。當(dāng)踏板力超過(guò)400 N時(shí)，管路壓力不再增加，制動(dòng)力的增加不會(huì)影響管路壓力。

綜上所述，踏板力與管路壓力的關(guān)系并非線性關(guān)系，當(dāng)制動(dòng)踏板力達(dá)到一定數(shù)值后，管路壓力趨于平穩(wěn)。駕駛員在制動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，不需要使出全力進(jìn)行制動(dòng)，只需要輸出一個(gè)適合的踏板力就能輸出最大的管路壓力，從而提供最大的制動(dòng)力。

4 結(jié)束語(yǔ)

其他氣制動(dòng)客車(chē)的踏板力和管路壓力試驗(yàn)結(jié)果表明，踏板力與管路壓力的關(guān)系曲線與上述試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)相同，只是管路壓力的臨界點(diǎn)和拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的踏板力數(shù)值有所不同。

文中探尋了制動(dòng)踏板力與管路壓力的關(guān)系，為企業(yè)及檢測(cè)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)人員做制動(dòng)試驗(yàn)提供了參考。但是汽車(chē)的地面制動(dòng)力不僅取決于制動(dòng)器制動(dòng)力，還受地面附著條件的限制。只有汽車(chē)具有足夠的制動(dòng)器制動(dòng)力，同時(shí)地面又能提供高的附著力時(shí)，才能獲得足夠的地面制動(dòng)力[9]。因此，試驗(yàn)時(shí)還應(yīng)綜合考慮各種因素，才能提供最大的地面制動(dòng)力進(jìn)行制動(dòng)，達(dá)到車(chē)輛的最佳制動(dòng)性能。

[1]GB 12676—1999 汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和試驗(yàn)方法[S].

[2]GB 21670—2008 乘用車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法[S] .

[3]JT/T 487—2003 貨運(yùn)掛車(chē)氣壓制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)要求和試驗(yàn)方法 [S] .

[4]Vehicle Standard （Australian Design Rule 35/03 - Commercial Vehicle Brake Systems）2009[S] .

[5]ECE R13 Uniform provisions concerning the approval of vehicles of categories M，N and O with regard to braking，2009 [S].

[6]ISO 7635：2006 Road vehicles-Air and air/hydraulic braking systems of motor vehicles，including those with electronic control functions-Test procedures [S] .

[7]ISO 12161：2006 Road vehicles-Endurance braking systems of motor vehicles and towed vehicles-Test procedures [S] .

[8]71/320/EEC on the approximation of the laws of the Member States relating to the braking devices of certain categories of motor vehicles and of their trailers [S] .

[9]余志生. 汽車(chē)?yán)碚?第3版[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000：72-73.