制动性能是保障汽车安全运行、取得预期运行效果的基本使用性能, 驻车制动性能检验是机动车辆检验的重要检验项目。按照相关标准要求, 目前机动车安全性能检测机构及综合性能检测机构对车辆驻车制动性能检测主要有两种方法:一是通过检测线内的“制动检验台”对车辆驻车制动性能进行检验。二是通过标准坡道进行检验。
坡道法检验主要是利用车辆停止在规定坡度的坡道上, 由车辆自身重力所产生的向下分力的自然物理原理实现驻车制动定性检验的, 坡道法能够直观地体现车辆的驻车性能, 通常只对无法上线检验的车辆进行。
在现实生活中机动车安检机构大多建在城市的平原地带, 要按现行标准中规定的试验方法进行试验必将通过建设人工坡道来实现检验目的。在建设符合要求的坡道时, 会遇到场地面积的限制, 大多数没有空余场地建设驻车坡道。另外, 对于大轴距、超长车辆的检验必需增设足够长的过渡坡道以防止车辆“拖底”的现象;在大型车辆上、下坡道和驻车检验的过程中还存在着严重的安全隐患。所以多年来形成了机动车驻车制动性能的检验时在“无坡道”的状况下进行的。
GB 725 8-201 2《机动车安全检验技术条件》中7.10.4规定:“驻车制动性能检验:在空载状态下, 驻车制动装置应能保证机动车在坡度为20% (对总质量为整备质量的1.2倍以下的机动车为15%) 。注2:在不具备试验坡道的情况下, 在用车可参照相关标准使用符合规定的仪器测试驻车制动性能。[1]”此外GB12676-19 99《汽车制动系统结构、性能和试验方法》中6.14.1条文也规定了“驻车制动静态试验可采用坡道试验或牵引试验之一方法进行”[2]。采用牵引力测量驻车制动性能可将坡道测量方法转换为平坦路面的测量, 为驻车制动性能检验提供一种方便准确的检测手段, 可实现简单易行、节约成本、无须土建、占用场地少的目的。
牵引法驻车制动性能检验主要工作原理是通过牵引力发生装置, 对被检车辆施加一匀速变化的牵引力, 通过测力传感器测得的牵引力结合车辆的总质量, 就可以计算得到国标技术条件中台试检验所要求的驻车制动率和坡道检验所要求的驻车坡度。此外, 由于该方法将测试过程转化为平坦路面测试, 不受车辆轴距长短、重量过重等车辆类型因素的限制, 可覆盖所有车型。
首先对坡道上的车进行受力分析[3], 把车身在理想位置断开, 分别对车前后两个部分进行受力分析, 受力情况如图1所示。
图1中, G1和G2分别为机动车质重G在前后轴上的压力;P1和P2分别为车身前、后部分的互相作用力, N1和N2分别为坡道前、后轮的支撑力:f1和f2分别为坡道对前、后轮的摩擦力。
假设机动车在坡道上能够可靠停驻, 由于后轮有制动蹄, 因此可以把车后身部分视为不动, 由图1可以看出:
车后身部分所受的力都通过后轴作用在后轮上, 于是再对后轮进行受力分析, 如图2所示, 这里1G′、2G′sinθ分别为1G、2Gsinθ在此轮上的分力。
不难看出, 车轮沿平行坡道方向所受力f1和G1′sinθ+G2′sinθ形成一对力偶, 力偶臂为车轮半径R, 它促使车轮向下运动, 其力偶距为R (G1′sinθ+G2′sinθ) , 而阻止车轮运动的力距为此车轮的制动力矩Mb, 由于车轮静止不动, 根据力矩平衡原理则有:
1-测力传感器;2-测力手轮机构;3-升降手轮机构;4-底座;5-三角架;6-测力蜗杆;7-数据显示装置;8-升降蜗杆;9-钢丝绳, 用于连接被测车辆
同理对另一后轮进行受力分析, 可以得出:
式中, G1′和G2′sinθ分别为G1、G 2 sinθ在此轮上的分力, Mb′为此后轮的制动力矩。将式 (1) 和式 (2) 相加, 可以得到:
接着, 同理对机动车在水平路面, 施加水平牵引力F的情况下进行受力分析, 不难得到:Mb+Mb′=R (F1+F2)
式中, 1F和2F分别为牵引力F在后两轮上的分力, 且:
F1+F2=F
所以有:Mb+Mb′=RF
则可以得到:F=Gsinθ
按照GB7258-2012规定, 现以20%坡度为例, 可以计算得到F的值:
当车辆的驻车制动力大于F时, 车辆就能停留在坡道上;反之, 当车辆的驻车制动力小于F时, 车辆就会下滑。因此, 只有在驻车制动力大于等于F时, 驻车制动力才符合要求[6]。根据原理, 可以将坡道测试转换为平路测试, 避免了坡道测试和台式检验的不足。
根据这个原理, 就可以设计平路的驻车测试方法来替代坡道驻车测试[4~5]。结构图如图3所示。
测试时, 将被测车辆通过钢丝绳与测试仪的测力传感器连接。摇动升降手轮调整测力传感器的高低, 使之与车辆受力点保持在一个水平面上, 以排除因夹角带来的测量误差。通过转动测力手轮给车辆施加拉力, 同时仪表测量并显示此拉力值。当拉力值大于车辆规定的牵引力时, 测试仪发鸣声提示, 此时即停止转动测力手轮。如车辆没有移动, 说明车辆的驻车制动性能合格;如在转动测力手轮给车辆施加拉力的过程中, 尚未达到车辆规定的牵引力时, 车辆已经移动, 说明车辆的驻车制动性能不合格。
根据于浩淼等[6]对该测试装置进行试验和对反力滚筒式制动试验台、试验坡道进行比较, 发现车辆的驻车制动在同一状态时 (原正常运行状态、调松至合格值临界状态和不合格状态) 的测试结果和变化趋势基本一致。驻车制动性能测试装置能较方便地采用牵引力的方法测试各型号车辆的驻车制动力, 包括无法在滚筒反力式制动试验台测试驻车制动力的三轴车、多轴车。对于驻车制动轴 (后轴) 的轴重比前轴的轴重明显轻的小型货车, 在反力滚筒式制动试验台测试后轴制动力时, 易出现误判现象, 而采用驻车制动性能测试仪测量不受此影响, 可以直接得到测试结果。对驻车制动力作用在传动轴上的汽车, 且无法在反力滚筒式制动试验台测试的, 宜用驻车式制动性能测试仪测试。
因此, 在缺乏驻车坡道、无法行驶上驻车坡道的机动车、无法在反力滚筒式制动试验台测试的车辆, 采用驻车式制动性能测试设备测量驻车制动力的方法是完全可行的。
根据《机动车运行安全技术条件》 (GB 7258-2012) [1]和《机动车安全检验项目和方法》 (GB 21861-2008) [7]对机动车驻车制动性能检验的要求, 结合《汽车制动系统结构、性能和试验方法》 (GB12676-1999) [2]的规定, 该驻车制动性能检测装置采用牵引力的测试方法, 省却了建设试车坡道的场地和费用, 避免了台式检验的不足, 能够满足各种类型 (包括无法上制动检验台和试车坡道) 机动车的验车要求。整套设备具有使用方便、占地面积小、测量准确和安装方便的特点, 可用于机动车检测机构、事故车辆检验、修理厂等。
摘要：坡道检验法是驻车性能检验的常见方法, 但其在日常应用中存在不少不足之处。本文描述了一种驻车坡道等效测量装置, 并与坡道检验法进行比较, 采用该装置进行驻车制动性能测试的结果与制动试验台测试基本一致, 且装置具有操作简单、安装方便、精确度高等特点。
关键词：制动性能,驻车试验,坡道检验法,牵引法
[1] GB 7258-2012, 机动车安全检验技术条件[S].
[2] GB 12676-1999, 汽车制动系统结构、性能和试验方法[S].
[3] 阎小方, 党国军, 熊庆哲.驻车制动力的检验方法分析[J].汽车技术, 1997, 7:50-52.
[4] 蒋宇晨, 徐弢, 袁雄鹤.驻车制动性能及装置[P].中国专利:ZL201010137877.7.
[5] 吴云强, 秦东炜, 邹永良.平坦路面驻车制动测量方法研究[J].道路交通管理, 2012, 6:44-45.
[6] 于浩淼, 徐弢, 高文翔.一种驻车制动性能检验装置的研制[J].自动化仪表, 2011, 32 (12) :72-74.
[7] GB 21861-2008, 机动车安全检验项目和方法[S].
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