一種駐車制動性能檢驗裝置的研制

于浩淼 徐 弢 高文翔

(上海理工大學光電信息與計算機工程學院1，上海 200093;上海工業自動化儀表研究院2，上海 200233)

0 引言

制動性是保障汽車安全運行、取得預期運行效果的基本使用性能［1］，駐車制動性能檢驗是機動車輛檢驗的重要檢驗項目。根據《機動車運行安全技術條件》(GB 7258-2004)的規定，駐車制動性能檢驗有坡道檢驗和制動檢驗臺檢驗兩種方法［2］。對于能夠上制動檢驗臺的車輛可采用制動試驗臺檢驗，對于無法上制動檢驗臺的車輛，采用坡道檢驗［3］。

目前，城市機動車機構由于受試驗場地限制，建立試驗坡道存在一定的困難(試驗坡道所需場地面積最少也要400 m2)［4］。本文采用機械牽引裝置和檢測儀表來測量機動車駐車制動時的制動力，通過牽引裝置將坡道上的駐車制動測量轉換為平坦路面駐車制動測量［5］，為駐車制動性能檢驗提供了一種方便準確的檢驗手段。

1 工作原理

當采用坡道檢驗方法時，國標規定在空載狀態下，駐車制動裝置應能保證機動車在坡度為20%(對總質量為整備質量的1.2倍以下的機動車為15%)、輪胎與路面間的附著系數不小于0.7的坡道上，正反兩個方向保持固定不動，其時間不少于5 min。對于允許掛接掛車的汽車，其駐車制動裝置必須使汽車列車在滿載狀態下時能停在坡度12%的坡道上［6］。

當車輛停在坡道上時，車輛的整車重力G可分解成垂直于坡道的力F1和平行于坡道的力F2。重力分解圖如圖1所示。

圖1 重力分解圖Fig.1 Decomposition of gravity

每輛車均可按照國標規定的坡度和其車重計算F2。如坡道坡度為20%，則有如下關系式:

式中:F2為平行于坡道的重力分量，N;G為車輛的整車重力，N。

當車輛的駐車制動力大于F2時，車輛就能停留在坡道上;反之，當車輛的駐車制動力小于F2時，車輛就會下滑。根據以上工作原理，得出以下關系式:

式中:F為駐車制動力，N。

由此，我們可將坡道測試轉換為平路測試，避免了坡道檢驗和臺式檢驗的不足。

2 系統結構

駐車制動檢驗裝置主要包括機械牽引裝置和檢測儀表兩部分，其結構如圖2所示。其中，檢測儀表連接拉力傳感器。

圖2 系統結構Fig.2 Architecture of the system

2.1 機械牽引裝置

機械牽引裝置主要包括底座支架、升降機構、測力機構、拉力傳感器和連接線(即鋼絲繩)等。底座支架用來將整個裝置固定在地面上，并為整個裝置提供剛性支撐。升降機構用以調節測力機構和拉力傳感器的位置，使之與車輛受力點保持在一個水平面上，以排除因夾角帶來的測量誤差。測力機構用于產生牽引力，拉力傳感器用于測量拉力的大小，其中傳感器選擇高靈敏度、應變式的拉力傳感器。

2.2 檢測儀表

檢測儀表由智能化信息處理單元、無線通信等組成，其結構框圖如圖3所示。

圖3 檢測儀表結構框圖Fig.3 Block diagram of the detection instrument

測試人員通過操作按鍵設定待測車輛的車型、車牌、質量等信息，檢測儀表根據國標要求換算出該待測車輛的合格駐車制動力，以待測試。C8051F060芯片對拉力傳感器信號進行處理換算，得到車輛的實際牽引力和駐車制動力，從而與國標計算值進行比較，判斷駐車制動力是否合格，并進行報警和顯示。此外，該檢測儀表還具備無線通信功能，可將檢測結果遠傳至電腦進行保存［7］。

2.3 裝置操作

駐車制動裝置的操作步驟具體介紹如下。

首先，設定檢測儀表，檢測人員通過操作按鍵設定待測車輛的車型、車牌、質量等信息，檢測儀表自動換算出該待測車輛的合格駐車制動力，以待測試。

其次，將待測車輛停放于水平路面上，待測車輛通過鋼絲繩與測試儀的測力傳感器連接，通過轉動升降機構手輪調整測力手機和測力傳感器的高度，使連接線保持水平。

最后，通過轉動測力機構給車輛施加拉力，同時檢測儀表測量并顯示此拉力值。當拉力值大于車輛規定的牽引力時，儀表就發出報警提示，此時即停止檢驗。如果車輛沒有移動，說明車輛的駐車制動性能合格;如果在測力機構給車輛施加拉力過程中，牽引力尚未達到車輛規定值時車輛已經移動，說明車輛的駐車制動性能不合格，也應停止檢驗。

在檢驗過程中，檢測儀表可實時顯示測量的拉力值和最大拉力值。每次檢驗后，均可將檢驗數據保存并遠傳至電腦。

3 軟件編寫

系統軟件編寫采用模塊化設計、菜單式處理。系統軟件部分主要包括按鍵模塊、數據采集、數據處理、數據顯示、蜂鳴報警和無線通信等，其結構框圖如圖4所示。

圖4 軟件框圖Fig.4 Block diagram of the software

4 測試結果

在上海寶鋼有限股份公司運輸部機動車安全性能檢測站，使用該駐車制動性能測試裝置分別對9輛在用汽車和滬B040XX輕型普通貨車進行了駐車制動性能測試，并同時測取了反力滾筒式制動試驗臺測試數據，測試數據如表1所示。

表1 測試數據Tab.1 Test Data

對滬B040XX輕型普通貨車(品牌為蘭箭LJC1041ABD)進行了車輛由正常調節至臨界合格、不合格的針對性試驗。試驗數據如表2所示，待測車輛整車質量為2421 kg。

表2 測試數據Tab.2 Test Data

測試結果表明，對于反力滾筒式制動試驗臺、試驗坡道和該駐車制動性能測試裝置，車輛的駐車制動在同一狀態時(原正常運行狀態、調松至合格值臨界狀態和不合格狀態)的測試結果和變化趨勢基本一致。

駐車制動性能測試裝置能較方便地采用牽引力的方法測試各型號車輛的駐車制動力。因此，對無法在反力滾筒式制動試驗臺測試駐車制動力的三軸車、多軸車，可使用該設備進行測試。

對于駐車制動軸(后軸)的軸重比前軸的軸重明顯輕的小型貨車，在反力滾筒式制動試驗臺測試后軸駐車制動力時，易出現誤判現象。對此，通常可采用在車廂后部加載(加載物或人，加載重量不計入后軸重)的方法，解決后軸附著重量輕對測試的影響。而采用駐車制動性能測試儀測量不受此影響，可直接得到測試結果。

此外，對駐車制動力作用在傳動軸上的汽車，且無法在反力滾筒式制動試驗臺測試的，宜用駐車式制動性能測試儀測試。

綜合上述試驗結果，在缺乏駐車坡道、無法駛上駐車坡道的機動車、無法在反力滾筒式制動試驗臺測試的車輛，采用該駐車式制動性能測試設備測量駐車制動力的方法是完全可行的。

5 結束語

根據《機動車運行安全技術條件》(GB 7258-2004)和《機動車安全檢驗項目和方法》(GB 21861-2008)對機動車駐車制動性能檢驗的要求，結合《汽車制動系統結構、性能和試驗方法》(GB 12676-1999)的規定［7］，該駐車制動性能檢測裝置采用牽引力的測試方法，省卻了建設試車坡道的場地和費用，避免了臺式檢驗的不足，能夠滿足各種類型(包括無法上制動檢驗臺和試車坡道)機動車的驗車要求。

整套設備具有使用方便、占地面積小、測量準確和安裝方便的特點，可用于機動車檢測機構、事故車輛檢驗、修理廠等。

［1］王維，劉建農，何光里.汽車制動性能檢測［M］.北京:人民交通出版社，2005:1－3.

［2］中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB 21861-2008機動車安全檢驗項目和方法［S］.2004:10－13.

［3］國家質量監督檢驗檢疫總局.GB 12676-1999汽車制動系統結構、性能和試驗方法［S］.1999:10－22.

［4］王瑛，郭清勝.用牽引法檢測汽車駐車制動性能的試驗研究［J］.東北汽車運輸，1992(3):35－38.

［5］王曉春.牽引法在汽車駐車制動性能中的檢測與應用［J］.黑龍江科技信息，2004(12):72－73.

［6］國家質量監督檢驗檢疫總局.GB 7258-2004機動車運行安全技術條件［S］.2004:14－15.

［7］蔣宇晨，周劍敏.MBK-01型便攜式制動性能測試儀的應用［C］//第七屆工業儀表與自動化學術會議論文集，2006:374－376.