气制动客车制动踏板力与管路压力试验分析

杨俊华

Yang Junhua

（重庆车辆检测研究院 国家客车质量监督检验中心 重庆 401122）

0 引 言

汽车制动系统的性能对车辆行车安全具有十分重要的意义，不同国家对汽车制动系统的强制性要求不完全相同，我国关于制动性方面的标准主要有“GB 12676—1999 汽车制动系统结构、性能和试验方法”[1]和“GB 21670—2008 乘用车制动系统技术要求及试验方法”[2]，并且GB 12676—1999目前正在修订当中[1-7]。欧洲/欧盟执行的整车制动标准主要有E-mark认证所使用的UN/ECE法规ECE R13、ECE R13H和E-mark认证所使用的欧盟指令 71/320/EEC[8]。在这些制动标准中都对试验时的踏板力做了明确的要求。气制动客车制动时的踏板力要求不超过700 N，并且很多人认为在不超过700 N的前提下，制动时踏板力越大，制动效果越好。文中结合某气制动客车制动试验，描绘出气制动客车踏板力与管路压力的关系曲线，为企业及检测机构进行相关试验提供参考。

1 制动试验对踏板力的要求

文献[1]是我国对大型气制动客车制动系统的强制性专项法规要求，在产品认证过程中必须满足才能上公告。其中规定：制动性能必须在车轮不抱死，任何部位不偏离出3.7 m通道宽且无异常振动的条件下获得，当车辆的车速低于15 km/h时，允许车轮抱死；并且最大控制力不得超过规定值，对M3类气制动客车的规定值为不超过700 N。

欧洲/欧盟对 M3类气制动客车的要求为UN/ECE法规ECE R13和E-mark认证所使用的欧盟指令71/320/EEC，汽车要满足0型、Ⅱ型以及行车制动的传能装置失效后的剩余制动性能等的要求时，制动力不超过700N，和我国的法规要求一致。

2 管路压力与制动器制动力的关系

根据汽车理论知道，制动器制动力仅由制动器结构参数决定，即取决于制动器的型式、结构尺寸、制动器摩擦副的摩擦因数以及车轮半径，并与制动力即制动器的液压或空气压力成正比[9]。

在制动试验中，假设满足地面制动力Fxb小于等于地面摩擦力Fφ，那么随着管路压力的增加，地面制动力增加，制动效能会更好，制动距离会减少，制动减速度会增加。

管路压力的增加是通过驾驶员踩制动踏板来实现的。在试验过程中，为了达到更好的制动效果，驾驶员在操作时往往会猛踩制动踏板，使制动踏板力迅速增加。那么制动踏板力与管路压力的关系是怎样的？是不是随着制动踏板力的增加，管路的压力会随着增加？文中对某气制动大客车进行了踏板力与管路压力的试验，探寻二者之间的关系。

3 踏板力与管路压力关系试验分析

3.1 试验对象

对某气制动客车（M3类）进行了上述项目的试验测试。其中，外形尺寸为（长×宽×高）：9050 mm×2500 mm×3570 mm，整车整备质量及前后轴荷分别为9190 kg、2730/6460 kg，整车最大总质量及前后轴荷分别为12000 kg、4000/8000 kg，轮胎型号为9R22.5，轮胎气压为810 kPa，行车制动采用前盘后鼓式双回路压缩空气制动，制动力采用ABS调节，应急制动和驻车制动均为后轮储能弹簧断气制动。该车型的制动系统结构是比较典型的大型气制动客车制动结构。

3.2 试验仪器

采用的车辆性能综合测试仪为本中心自行研制的GPS车辆测试系统GCM 06 plus，易于携带和操作方便，性能稳定；踏板力计型号为PK100/HT2.0；压力传感器型号为5436（0～1）MPa。

3.3 测试方法

车辆在静止状态，在制动踏板上接上踏板力测试仪，车辆前后气室接上压力传感器。踏板力测试仪和压力传感器均接入 GPS车辆测试系统GCM 06 plus。在测试时GCM 06 plus主机上能显示踏板力和管路压力。

试验时逐步增加踏板力，当踏板力达到某一数值时，管路压力从零开始增加，记录下管路压力临界点处的踏板力。考虑到文献[1]及欧洲/欧盟的法规/指令对气制动大客车制动力的要求均为不超过700 N，所以选取踏板力的几个代表点分别为60 N、100 N、200 N、300 N、400 N、500 N、600 N、700 N，记录对应踏板力下的前后气室压力。测量出的数据如表1所示。

表1 踏板力与管路压力关系

根据表1绘出踏板力与前后气室压力关系图，如图1。

3.4 测试结果分析

从图1可以看出，当制动踏板力在0～300 N时，随着踏板力的增加，管路压力基本呈线性增加。当踏板力达到300 N时前气室压力达到550 kPa，后气室压力达到580 kPa；当踏板力达到400 N时前气室压力达到最大的580 kPa，后气室压力达到最大的590 kPa；当踏板力继续增加直至700 N时，随着踏板力的增加，管路压力不再增加，处于平稳状态。

由此可见，驾驶员踩制动踏板时，当踏板力小于400 N时，施加在制动踏板上的力越大，制动系统管路压力越大，制动效能越好，制动距离会越短，制动减速度会更大。当踏板力超过400 N时，管路压力不再增加，制动力的增加不会影响管路压力。

综上所述，踏板力与管路压力的关系并非线性关系，当制动踏板力达到一定数值后，管路压力趋于平稳。驾驶员在制动试验时，不需要使出全力进行制动，只需要输出一个适合的踏板力就能输出最大的管路压力，从而提供最大的制动力。

4 结束语

其他气制动客车的踏板力和管路压力试验结果表明，踏板力与管路压力的关系曲线与上述试验结果趋势相同，只是管路压力的临界点和拐点对应的踏板力数值有所不同。

文中探寻了制动踏板力与管路压力的关系，为企业及检测机构试验人员做制动试验提供了参考。但是汽车的地面制动力不仅取决于制动器制动力，还受地面附着条件的限制。只有汽车具有足够的制动器制动力，同时地面又能提供高的附着力时，才能获得足够的地面制动力[9]。因此，试验时还应综合考虑各种因素，才能提供最大的地面制动力进行制动，达到车辆的最佳制动性能。

[1]GB 12676—1999 汽车制动系统结构、功能和试验方法[S].

[2]GB 21670—2008 乘用车制动系统技术要求及试验方法[S] .

[3]JT/T 487—2003 货运挂车气压制动系统技术要求和试验方法 [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. 汽车理论 第3版[M]. 北京：机械工业出版社，2000：72-73.