氣制動客車制動踏板力與管路壓力試驗分析

楊俊華

Yang Junhua

（重慶車輛檢測研究院 國家客車質量監督檢驗中心 重慶 401122）

0 引 言

汽車制動系統的性能對車輛行車安全具有十分重要的意義，不同國家對汽車制動系統的強制性要求不完全相同，我國關于制動性方面的標準主要有“GB 12676—1999 汽車制動系統結構、性能和試驗方法”[1]和“GB 21670—2008 乘用車制動系統技術要求及試驗方法”[2]，并且GB 12676—1999目前正在修訂當中[1-7]。歐洲/歐盟執行的整車制動標準主要有E-mark認證所使用的UN/ECE法規ECE R13、ECE R13H和E-mark認證所使用的歐盟指令 71/320/EEC[8]。在這些制動標準中都對試驗時的踏板力做了明確的要求。氣制動客車制動時的踏板力要求不超過700 N，并且很多人認為在不超過700 N的前提下，制動時踏板力越大，制動效果越好。文中結合某氣制動客車制動試驗，描繪出氣制動客車踏板力與管路壓力的關系曲線，為企業及檢測機構進行相關試驗提供參考。

1 制動試驗對踏板力的要求

文獻[1]是我國對大型氣制動客車制動系統的強制性專項法規要求，在產品認證過程中必須滿足才能上公告。其中規定：制動性能必須在車輪不抱死，任何部位不偏離出3.7 m通道寬且無異常振動的條件下獲得，當車輛的車速低于15 km/h時，允許車輪抱死；并且最大控制力不得超過規定值，對M3類氣制動客車的規定值為不超過700 N。

歐洲/歐盟對 M3類氣制動客車的要求為UN/ECE法規ECE R13和E-mark認證所使用的歐盟指令71/320/EEC，汽車要滿足0型、Ⅱ型以及行車制動的傳能裝置失效后的剩余制動性能等的要求時，制動力不超過700N，和我國的法規要求一致。

2 管路壓力與制動器制動力的關系

根據汽車理論知道，制動器制動力僅由制動器結構參數決定，即取決于制動器的型式、結構尺寸、制動器摩擦副的摩擦因數以及車輪半徑，并與制動力即制動器的液壓或空氣壓力成正比[9]。

在制動試驗中，假設滿足地面制動力Fxb小于等于地面摩擦力Fφ，那么隨著管路壓力的增加，地面制動力增加，制動效能會更好，制動距離會減少，制動減速度會增加。

管路壓力的增加是通過駕駛員踩制動踏板來實現的。在試驗過程中，為了達到更好的制動效果，駕駛員在操作時往往會猛踩制動踏板，使制動踏板力迅速增加。那么制動踏板力與管路壓力的關系是怎樣的？是不是隨著制動踏板力的增加，管路的壓力會隨著增加？文中對某氣制動大客車進行了踏板力與管路壓力的試驗，探尋二者之間的關系。

3 踏板力與管路壓力關系試驗分析

3.1 試驗對象

對某氣制動客車（M3類）進行了上述項目的試驗測試。其中，外形尺寸為（長×寬×高）：9050 mm×2500 mm×3570 mm，整車整備質量及前后軸荷分別為9190 kg、2730/6460 kg，整車最大總質量及前后軸荷分別為12000 kg、4000/8000 kg，輪胎型號為9R22.5，輪胎氣壓為810 kPa，行車制動采用前盤后鼓式雙回路壓縮空氣制動，制動力采用ABS調節，應急制動和駐車制動均為后輪儲能彈簧斷氣制動。該車型的制動系統結構是比較典型的大型氣制動客車制動結構。

3.2 試驗儀器

采用的車輛性能綜合測試儀為本中心自行研制的GPS車輛測試系統GCM 06 plus，易于攜帶和操作方便，性能穩定；踏板力計型號為PK100/HT2.0；壓力傳感器型號為5436（0～1）MPa。

3.3 測試方法

車輛在靜止狀態，在制動踏板上接上踏板力測試儀，車輛前后氣室接上壓力傳感器。踏板力測試儀和壓力傳感器均接入 GPS車輛測試系統GCM 06 plus。在測試時GCM 06 plus主機上能顯示踏板力和管路壓力。

試驗時逐步增加踏板力，當踏板力達到某一數值時，管路壓力從零開始增加，記錄下管路壓力臨界點處的踏板力。考慮到文獻[1]及歐洲/歐盟的法規/指令對氣制動大客車制動力的要求均為不超過700 N，所以選取踏板力的幾個代表點分別為60 N、100 N、200 N、300 N、400 N、500 N、600 N、700 N，記錄對應踏板力下的前后氣室壓力。測量出的數據如表1所示。

表1 踏板力與管路壓力關系

根據表1繪出踏板力與前后氣室壓力關系圖，如圖1。

3.4 測試結果分析

從圖1可以看出，當制動踏板力在0～300 N時，隨著踏板力的增加，管路壓力基本呈線性增加。當踏板力達到300 N時前氣室壓力達到550 kPa，后氣室壓力達到580 kPa；當踏板力達到400 N時前氣室壓力達到最大的580 kPa，后氣室壓力達到最大的590 kPa；當踏板力繼續增加直至700 N時，隨著踏板力的增加，管路壓力不再增加，處于平穩狀態。

由此可見，駕駛員踩制動踏板時，當踏板力小于400 N時，施加在制動踏板上的力越大，制動系統管路壓力越大，制動效能越好，制動距離會越短，制動減速度會更大。當踏板力超過400 N時，管路壓力不再增加，制動力的增加不會影響管路壓力。

綜上所述，踏板力與管路壓力的關系并非線性關系，當制動踏板力達到一定數值后，管路壓力趨于平穩。駕駛員在制動試驗時，不需要使出全力進行制動，只需要輸出一個適合的踏板力就能輸出最大的管路壓力，從而提供最大的制動力。

4 結束語

其他氣制動客車的踏板力和管路壓力試驗結果表明，踏板力與管路壓力的關系曲線與上述試驗結果趨勢相同，只是管路壓力的臨界點和拐點對應的踏板力數值有所不同。

文中探尋了制動踏板力與管路壓力的關系，為企業及檢測機構試驗人員做制動試驗提供了參考。但是汽車的地面制動力不僅取決于制動器制動力，還受地面附著條件的限制。只有汽車具有足夠的制動器制動力，同時地面又能提供高的附著力時，才能獲得足夠的地面制動力[9]。因此，試驗時還應綜合考慮各種因素，才能提供最大的地面制動力進行制動，達到車輛的最佳制動性能。

[1]GB 12676—1999 汽車制動系統結構、功能和試驗方法[S].

[2]GB 21670—2008 乘用車制動系統技術要求及試驗方法[S] .

[3]JT/T 487—2003 貨運掛車氣壓制動系統技術要求和試驗方法 [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. 汽車理論 第3版[M]. 北京：機械工業出版社，2000：72-73.