基于道路試驗的制動管路壓力復(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）

基于道路試驗的制動管路壓力復(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）

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

制動管路壓力；制動性能；司法鑒定；交通事故車輛

0 引 言

近年來，北京中機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，制動總泵或制動管路被破壞，但四個車輪及其制動器均未受損。目前，此類事故車輛的制動性能往往只能依靠技術(shù)人員的鑒定經(jīng)驗，通過外觀檢視的方法［1-2］，定性地觀察車輪制動器狀態(tài)，從而得出整車制動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。

道路試驗是檢驗車輛制動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，如果用戶對臺架試驗結(jié)果有異議，可以采用道路試驗方法進(jìn)行復(fù)試，并作為最終判定依據(jù)［3］。針對上述涉案車輛，可以將制動管路壓力進(jìn)行復(fù)原，然后通過道路試驗鑒定其整車制動性能。以上方法的關(guān)鍵技術(shù)難點在于事故車輛制動管路壓力的復(fù)原值如何確定？

本項目通過實車道路試驗，獲得試驗車輛在整個制動過程中的制動踏板力、制動管路壓力、制動減速度和行駛車速的對應(yīng)關(guān)系，從而研究涉案車輛同型車在制動過程中制動管路壓力與制動減速度的變化情況，為確定涉案車輛制動管路壓力的復(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)用較多的是單片機采控的五輪儀，由第五輪儀、傳感器、二次儀表（信號處理、記錄、顯示等）及安裝機架等部分組成，是用于汽車道路試驗的一種常用儀器。試驗時，它安裝在汽車的尾部或側(cè)面的適當(dāng)位置，用一個小巧的輪子接觸路面，好像是汽車的第五個車輪，所以叫做第五輪儀。試驗中，它可以準(zhǔn)確地測定汽車行駛的距離并計算出車速，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、滑行試驗及燃油經(jīng)濟(jì)性試驗中。但路面稍許不平會引起輪盤跳動或打滑， 因為車輛顛簸造成的“卷起”使第五輪滾回去然后停下來，使得測量時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算機為核心部件，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。它主要由光電頭、二次儀表（微處理器、鍵盤、LED顯示器、微型打印機及接口等）及安裝機架等組成，主要用于汽車動力性、制動性和燃油經(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，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，把其轉(zhuǎn)換為電信號輸送到主機，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，項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減速度和行駛車速。

試驗車輛選定某品牌乘用車，該車前輪為盤式制動器，后輪為鼓式制動器，實際行駛里程為5500余公里，制動系統(tǒng)及輪胎完好，制動總泵及各管路工作正常。另外，在試驗車輛制動管路上安裝油壓傳感器（如圖2所示），同時，在制動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 試驗過程與試驗結(jié)果

試驗過程中，嚴(yán)格按照GB 7258-2012《機動車運行安全技術(shù)條件》相關(guān)技術(shù)要求，選取平坦、硬實、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，試驗人員急踩制動踏板，直至車輛完全停止。測量充分發(fā)出的平均減速度MFDD值、制動距離，同時實時記錄制動踏板力、制動管路壓力、制動減速度和行駛車速等試驗數(shù)據(jù)。

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

四次試驗所得到的充分發(fā)出的平均減速度MFDD值均大于6.2 m/s2、制動距離均小于19m且每次制動過程中試驗車輛沒有部位超出2.5m試驗通道的邊緣線，參照GB 7258-2012《機動車運行安全技術(shù)條件》的相應(yīng)評價標(biāo)準(zhǔn)，可以判定該試驗車輛制動性能合格。

表1 道路試驗結(jié)果

四次試驗過程中，制動踏板力、制動管路壓力、制動減速度和行駛車速等隨時間變化的趨勢分別如圖5所示：

圖5 四次道路試驗制動數(shù)據(jù)曲線

3 試驗數(shù)據(jù)分析

從圖5四組數(shù)據(jù)可以看出，試驗數(shù)據(jù)的重復(fù)性很好，系統(tǒng)最大制動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），最大制動減速度也都超過7m/s2，至車速完全為零的制動時間也都在3～4s之間（與制動初速度和駕駛員踩制動踏板的速度及力度有關(guān)）。從圖中也可以看出，四組試驗數(shù)據(jù)中，每次制動減速度、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)到最大值時均保持恒定。圖中在初始上升時刻、開始保持時刻以及開始下降時刻，制動減速度相對于管路油壓有一定的響應(yīng)滯后符合實際正常情況。

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

圖6 四次道路試驗管路壓力與制動減速度線性回歸曲線

從圖6可以看出，道路試驗時制動系統(tǒng)管路壓力與制動減速度之間存在著非常明顯的線性對應(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。地面制動力由駕駛員通過踩踏制動踏板、對制動管路建立壓力，進(jìn)而通過四個車輪制動器產(chǎn)生。制動管路壓力與制動減速度線性對應(yīng)的試驗結(jié)果，說明在車輛制動過程中，如果忽略滾動阻力、空氣阻力等影響，則地面制動力與制動減速度之間存在對應(yīng)關(guān)系，符合牛頓定律。

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

4 結(jié) 論

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

［1］ 魏超， 苗曉昆， 王偉飛. 關(guān)于交通事故車輛制動系鑒定的探討［J］. 浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報， 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)檢驗鑒定.

［3］ GB 7258-2012. 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn). 機動車運行安全技術(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，2008 （3）：40-42.

柴智勇，工學(xué)碩士，高級工程師，主要研究方向為機動車司法鑒定技術(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