一种驻车制动性能检验装置的研制

于浩淼 徐 弢 高文翔

(上海理工大学光电信息与计算机工程学院1，上海 200093;上海工业自动化仪表研究院2，上海 200233)

0 引言

制动性是保障汽车安全运行、取得预期运行效果的基本使用性能［1］，驻车制动性能检验是机动车辆检验的重要检验项目。根据《机动车运行安全技术条件》(GB 7258-2004)的规定，驻车制动性能检验有坡道检验和制动检验台检验两种方法［2］。对于能够上制动检验台的车辆可采用制动试验台检验，对于无法上制动检验台的车辆，采用坡道检验［3］。

目前，城市机动车机构由于受试验场地限制，建立试验坡道存在一定的困难(试验坡道所需场地面积最少也要400 m2)［4］。本文采用机械牵引装置和检测仪表来测量机动车驻车制动时的制动力，通过牵引装置将坡道上的驻车制动测量转换为平坦路面驻车制动测量［5］，为驻车制动性能检验提供了一种方便准确的检验手段。

1 工作原理

当采用坡道检验方法时，国标规定在空载状态下，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%)、轮胎与路面间的附着系数不小于0.7的坡道上，正反两个方向保持固定不动，其时间不少于5 min。对于允许挂接挂车的汽车，其驻车制动装置必须使汽车列车在满载状态下时能停在坡度12%的坡道上［6］。

当车辆停在坡道上时，车辆的整车重力G可分解成垂直于坡道的力F1和平行于坡道的力F2。重力分解图如图1所示。

图1 重力分解图Fig.1 Decomposition of gravity

每辆车均可按照国标规定的坡度和其车重计算F2。如坡道坡度为20%，则有如下关系式:

式中:F2为平行于坡道的重力分量，N;G为车辆的整车重力，N。

当车辆的驻车制动力大于F2时，车辆就能停留在坡道上;反之，当车辆的驻车制动力小于F2时，车辆就会下滑。根据以上工作原理，得出以下关系式:

式中:F为驻车制动力，N。

由此，我们可将坡道测试转换为平路测试，避免了坡道检验和台式检验的不足。

2 系统结构

驻车制动检验装置主要包括机械牵引装置和检测仪表两部分，其结构如图2所示。其中，检测仪表连接拉力传感器。

图2 系统结构Fig.2 Architecture of the system

2.1 机械牵引装置

机械牵引装置主要包括底座支架、升降机构、测力机构、拉力传感器和连接线(即钢丝绳)等。底座支架用来将整个装置固定在地面上，并为整个装置提供刚性支撑。升降机构用以调节测力机构和拉力传感器的位置，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。测力机构用于产生牵引力，拉力传感器用于测量拉力的大小，其中传感器选择高灵敏度、应变式的拉力传感器。

2.2 检测仪表

检测仪表由智能化信息处理单元、无线通信等组成，其结构框图如图3所示。

图3 检测仪表结构框图Fig.3 Block diagram of the detection instrument

测试人员通过操作按键设定待测车辆的车型、车牌、质量等信息，检测仪表根据国标要求换算出该待测车辆的合格驻车制动力，以待测试。C8051F060芯片对拉力传感器信号进行处理换算，得到车辆的实际牵引力和驻车制动力，从而与国标计算值进行比较，判断驻车制动力是否合格，并进行报警和显示。此外，该检测仪表还具备无线通信功能，可将检测结果远传至电脑进行保存［7］。

2.3 装置操作

驻车制动装置的操作步骤具体介绍如下。

首先，设定检测仪表，检测人员通过操作按键设定待测车辆的车型、车牌、质量等信息，检测仪表自动换算出该待测车辆的合格驻车制动力，以待测试。

其次，将待测车辆停放于水平路面上，待测车辆通过钢丝绳与测试仪的测力传感器连接，通过转动升降机构手轮调整测力手机和测力传感器的高度，使连接线保持水平。

最后，通过转动测力机构给车辆施加拉力，同时检测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，仪表就发出报警提示，此时即停止检验。如果车辆没有移动，说明车辆的驻车制动性能合格;如果在测力机构给车辆施加拉力过程中，牵引力尚未达到车辆规定值时车辆已经移动，说明车辆的驻车制动性能不合格，也应停止检验。

在检验过程中，检测仪表可实时显示测量的拉力值和最大拉力值。每次检验后，均可将检验数据保存并远传至电脑。

3 软件编写

系统软件编写采用模块化设计、菜单式处理。系统软件部分主要包括按键模块、数据采集、数据处理、数据显示、蜂鸣报警和无线通信等，其结构框图如图4所示。

图4 软件框图Fig.4 Block diagram of the software

4 测试结果

在上海宝钢有限股份公司运输部机动车安全性能检测站，使用该驻车制动性能测试装置分别对9辆在用汽车和沪B040XX轻型普通货车进行了驻车制动性能测试，并同时测取了反力滚筒式制动试验台测试数据，测试数据如表1所示。

表1 测试数据Tab.1 Test Data

对沪B040XX轻型普通货车(品牌为兰箭LJC1041ABD)进行了车辆由正常调节至临界合格、不合格的针对性试验。试验数据如表2所示，待测车辆整车质量为2421 kg。

表2 测试数据Tab.2 Test Data

测试结果表明，对于反力滚筒式制动试验台、试验坡道和该驻车制动性能测试装置，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。因此，对无法在反力滚筒式制动试验台测试驻车制动力的三轴车、多轴车，可使用该设备进行测试。

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驻车制动力时，易出现误判现象。对此，通常可采用在车厢后部加载(加载物或人，加载重量不计入后轴重)的方法，解决后轴附着重量轻对测试的影响。而采用驻车制动性能测试仪测量不受此影响，可直接得到测试结果。

此外，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。

综合上述试验结果，在缺乏驻车坡道、无法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，采用该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。

5 结束语

根据《机动车运行安全技术条件》(GB 7258-2004)和《机动车安全检验项目和方法》(GB 21861-2008)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》(GB 12676-1999)的规定［7］，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。

［1］王维，刘建农，何光里.汽车制动性能检测［M］.北京:人民交通出版社，2005:1－3.

［2］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB 21861-2008机动车安全检验项目和方法［S］.2004:10－13.

［3］国家质量监督检验检疫总局.GB 12676-1999汽车制动系统结构、性能和试验方法［S］.1999:10－22.

［4］王瑛，郭清胜.用牵引法检测汽车驻车制动性能的试验研究［J］.东北汽车运输，1992(3):35－38.

［5］王晓春.牵引法在汽车驻车制动性能中的检测与应用［J］.黑龙江科技信息，2004(12):72－73.

［6］国家质量监督检验检疫总局.GB 7258-2004机动车运行安全技术条件［S］.2004:14－15.

［7］蒋宇晨，周剑敏.MBK-01型便携式制动性能测试仪的应用［C］//第七届工业仪表与自动化学术会议论文集，2006:374－376.