自行车制动性能测试方法比对

李桂景 袁兴启 许 斌

（昆山出入境检验检疫局 江苏昆山 215300）

1 前言

自行车作为一种便捷的交通工具，已经融入人们的社会生活之中，骑自行车出行，不仅可以减轻城市交通压力和减少汽车尾气污染，而且还可以作为一项很好的健身运动，可以说，现代自行车已不仅是交通工具，而是一种时尚。制动性能是自行车最重要的功能项目之一，制动性能优劣关系到自行车能否平稳紧急制动。因此，对自行车制动性能的测试，是一项十分重要的试验项目。本文针对自行车制动性能的两种方法——道路试验法和机器试验法，分别阐述标准要求和试验方法，并对两种方法进行了结果比对。

2 各国标准要求

2.1 道路试验法

不同标准道路试验法的测试要求见表1。由表1可以看出，各标准的制动性能试验方法仅表现在测试时骑行速度及骑行者、仪器和自行车总重量等差异。

表1 不同标准道路试验法的测试要求

GB 3565—2005[1]、ISO 4210—2015[2]和 JIS D9301—2013[3]标准中测试方法完全相同，骑行速度25 km/h，且都考虑到了自行车本身的自重因素，而AS 1927—2010[4]和 CPSC1512—2016[5]对自行车重量没有考量。 根据上述分析，BS=1/2（W+△W）/g.v02，制动距离与质量成正比，所以两个标准都提出了质量换算系数的计算，即可以用一定换算关系来间接计算出骑行者重量变化对制动性能的影响。针对AS 1927—2010的标准要求，骑行者和仪器的总重量超过70 kg，测得的制动距离减少为70 kg以上为0.07 m/kg；相对于CPSC 1512—2016，允许的制动距离以每4.5 kg增加0.3 m的比率增加。

根据上述理论公式 BS=1/2（W+△W）/g.v02，骑行速度对制动距离的贡献是成平方比的关系，因此，各国家和地区的标准采用速度换算时均采用如下公式：

其中 SC＝校正制动距离（单位：m）

VS＝规定的测试速度（单位：km/h）

VM＝测定的测试速度（单位：km/h）

SM＝测定的制动距离（单位：m）

综合上述，各国家和地区的标准中制动性能试验方法（道路试验法）基本相同，其差异点之间完全可以通过符合标准的转换来等同代替。

2.2 机器试验法

机器法测试制动性能时，ISO 4210—2015、EN 14764—2005[6]等标准有要求，EN 14764—2005、EN14765—2005[7]、EN14766—2005[8]、EN14781—2005[9]已经被EN ISO 4210—2015替代，但依旧是有效标准。EN 14764—2005等标准测量原理是通过测量刹车时制动力的大小来换算制动距离，具体要求见表2。ISO 4210—2015是直接用制动力来表述，更加直观，具体要求见表3。除了制动力或制动距离的要求，对于城市车、青少年车和山地车，湿态和干态制动性能之比率应超过4︰10，且制动力应与逐渐施加的握闸力成线性比例（在±20%以内）。

表2 EN标准机器试验法制动距离要求（单位：m）

表3 ISO 4210—2015机器试验法测试要求

3 道路试验法

道路试验法是实际的骑行者在道路上骑行和刹车，通过测量制动距离来评价制动性能优劣的方法。也就制动距离评价法。在标准中，为了求得试验条件的一致性，对环境中温度、风速都有统一的规定，且对制动力特别大的情况作了一定限制 （防止骑行人员被抛向前方的事发生）。

4 机器试验法

最早的机器试验法起源于德国的DIN 79100[10]标准。测试原理是在机器上模拟正常骑行下，测量刹车时产生制动力和减速度。要求自行车刹车测试时，减速度不小于3.44 m/s2和不大于5.88 m/s2（也就是不会导致骑行者被抛向前方，近似于0.6 g，g=9.8）。后来欧盟根据实际测试的数据进行修正，得出统计公式，根据测试制动力值的大小，换算成制动距离。

除了满足急刹车时，制动性能效果的测试外，在机器试验法中，为了体现在普通骑行时，小幅度调整刹车力也能产生调整制动力的作用效果，在试验机试验时，其平稳、安全停住的特性应以是否符合规定的线性要求为准；并且在试验机上试验后，须进行简单的路试，逐渐增加握闸力，检验自行车是否能平稳而安全地停住。

4.1 闸面磨合

在性能试验前对每个车闸进行磨合。

为了确定磨合试验施加的力，将自行车装载在试验机上，让试验机的皮带或圆筒按规定的速度运转，在手闸把或脚蹬上施加足以达到200N±10%的制动力，且至少保持该施加的力达2.5s，并注意施加的力值。

重复此过程10次，（所加之力如上，精度为±5%）。如有需要可进行多次重复，直到最后3次试验，其平均制动力的偏差不大于±10%。

4.2 性能试验

以手闸为例，对自行车加上适当的垂直负荷，足以使轮胎在试验时不打滑，将驱动机构加速到规定的速度，然后施加握闸力，并以一系列20 N的增量由40 N逐渐加到180 N或者至少要达到700 N制动力的握闸力，两者取其小。但是，如果车轮卡住、或者握闸过量的装置启动，或者闸把碰到把横管，此时不要再加大握闸力。对于握闸力的每1个增量，需在1 min内进行3次握闸。在下一增量操作之前，允许让车闸冷却1 min。

4.3 数据输出

每一个记录下来的制动力FBr rec，因记录的握闸力与要施加的握闸力之间的差异而需要校正。被校正的制动力的计算应以记录的制动力FBr rec乘以校正系数。它是施加的握闸力FOP intend与记录的握闸力FOP rec的比值。根据修正后的制动力，可以计算3次的平均制动力。

5 比对与讨论

5.1 道路试验法数据比较

选用同一辆车，A车为轻快车（前后V闸）；B车为轻快车（前后V闸）；C车为城市车（前闸为钳型闸，后闸为抱闸）；D车为旅行车（前后碟闸）；E车为城市车（前为钳型闸，后为涨闸）。车自重16 kg。先以 GB 3565—2005（等同 ISO4210—2015城市车道路试验法、JIS D9301—2013）规定的骑行者（自行车+骑行者+仪器重量=100 kg）以25 km/h进行试验，再以AS 1927—2010和CPSC 1512—2016标准规定的骑行者以24 km/h进行试验。并且同以GB 3565—2005方法按公式换算成AS 1927—2010和CPSC 1512—2016测试结果进行比较。

换算过程如下：比如由GB数据换算为AS数

据，GB3565—2005中规定，自行车+骑行者+仪器重量=100 kg， 速度为 25 km/h，AS 1927—2010中规定，骑行者+仪器重量=70 kg，速度为24 km/h。这里自行车重量为16 kg，仪器重量为12 kg，AS中总重量为 86 kg。 首先进行速度修正 Sc=（VS/VM）2×SM=5.19×（24/25）2=4.78（m），然后进行质量修正，根据AS 1927：2010的标准要求，骑行者和仪器的总重量超过70 kg，测得的制动距离减少为，70 kg以上为0.07 m/kg，则 Sc=4.78-0.07×14=3.80（m）由表4可以看出，AS测试数据和换算数据之间有一定差异，差异约在10%左右，多数情况下，不影响判断结果。

表4 比对测试数据

5.2 道路试验法和机器试验法测试数据比较

选用同样上述的自行车，分别以GB 3565—2005进行道路试验和ISO4210—2015城市车进行机器试验，测试数据见表5。

表5 道路试验法数据和机器试验法数据比对表

道路试验法中是前后制动，机器试验法是前制动，没有可比性，这里对后闸数据进行比对。由表5可以看出，道路试验法得出的制动距离和机器试验法换算得出的制动距离差别较大，但是数据规律一致，都是 D＜B＜A＜C＜E。

6 结语

各国标准的道路试验法测试结果受环境影响比较大，对检测人员要求比较高，而且测试过程中存在潜在风险，机器试验法基本避免了环境因素影响和检测人员主观性影响，重现性良好。由于制动力与车轮荷重成正比，与车速平方成正比，不同标准之间制动性能的道路试验，可以通过质量和速度校正因子换算来互相代替。制动性能的道路试验法和机器试验法方法不同，对同一样品测试出的制动距离差别也比较大，两种方法得出的数据没有可比性。

[1] GB 3565-2005《自行车安全要求》[S].

[2] ISO 4210-2015 Cycles—Safety requirements for bicycles[S].

[3] JIS D9301：2013《普通自行车》[S].

[4] AS 1927：2010《踏板自行车.安全性要求》[S].

[5] CPSC 1512：2016 Requirements for Bicycles[S].

[6] EN 14764：2005 City and trekking Bicycles-Safety requirements and test methods[S].

[7] EN 14765：2005 Bicycles for young children-Safety requirements and test methods[S].

[8] EN 14766：2005 Mountain Bicycles-Safety requirements and test methods[S].

[9] EN 14781：2005 Racing Bicycles-Safety requirements and test methods[S].

[10]DIN 79100：2000 Bicycles-Safety requirements and test methods[S].