摩托車ABS 系統及測試中的影響因素分析*

（國家摩托車質量監督檢驗中心（天津）天津 300072）

引言

隨著全球經濟的發展，人們對生活品質的要求越來越高。近年來，摩托車向娛樂化方向發展的趨勢越來越明顯，使得大排量、高性能的摩托車市場占有率越來越高。這種趨勢造成了摩托車事故的安全隱患增大，考慮到這種情況，在大排量摩托車上越來越多的主動安全系統被應用，以此來保護使用者的安全，ABS 就是最為有效的手段之一。世界范圍內一些大型的公司和機構（AZT、BOSH 和NHTSA 等）在歐盟、印度和美國等地，對摩托車ABS 系統進行了長時間的調查和研究，結果表明，安裝ABS 的車輛制動穩定性和安全性更高，事故率明顯降低，ABS 對保護駕駛員安全起到了積極的作用。

1 ABS 制動系統的應用

由于ABS 對安全的影響巨大，世界范圍內的發達國家和摩托車使用大國，都先后對摩托車安裝ABS 制動系統做出了強制要求，具體實施情況見表1。中國作為一個摩托車生產和使用大國，也對摩托車ABS 制動系統做出了強制性要求，在最新的GB 20073-2018《摩托車和輕便摩托車制動性能要求及試驗方法》中，要求“兩輪摩托車（L3 類，發動機實際排量＞250 mL），前、后輪均應安裝防抱死制動系統”。因此，本文對ABS 系統的工作原理、測試方法和影響因素做一些簡要介紹。

2 摩托車ABS 系統工作原理

2.1 摩托車ABS 系統

防抱死制動系統（antilock brake system）簡稱ABS。它是一種具有防滑、防鎖死等優點的摩托車安全控制系統。防抱死制動系統（ABS）是一種當車輛制動時，使地面與摩托車車輪的滑動摩擦盡可能轉變為靜摩擦（制動時車輪與地面的接觸部分保持相對靜止，車輛沒有停止時，車輪是滾動而不是抱死的，制動系統可在車輛上實施接近于最大靜摩擦力大小的制動力，這時保持轉動的車輪與地面的靜摩擦是滾動摩擦），以此增大制動效力，達到更好的制動效果。同時，由于車輪不會抱死，能使車輛保持直線行駛，不發生側滑和偏移而導致事故發生。

表1 世界范圍內制動法規的導入情況和高級制動系統的安裝要求[1-3]

2.2 摩托車ABS 系統的構成

ABS 系統由控制單元、車輪速度傳感器、碼盤（傳感器轉子）、制動油缸、制動卡鉗和制動油管組成，如圖1 所示。

圖1 ABS 系統的構成

簡單來說就是，通過車輪速度傳感器的信號來判斷車輪滑移狀態，控制單元通過調節油壓對卡鉗的開合進行控制，從而達到控制制動過程的目的。

2.3 ABS 系統的安裝位置

根據車輛的結構差異，ABS 控制系統安裝位置主要為前立管下方、座墊下部或燃油箱下部，振動和溫度對于控制單元的影響較大，通常需加裝橡膠墊和隔熱板；車輪速度傳感器和碼盤（傳感器轉子）分別位于前后車輪上；制動控制器和制動卡鉗通過制動油管和控制單元相連接，構成完整的制動系統。圖2 為典型的控制單元在座椅下方的ABS 系統布置圖。

圖2 ABS 系統布置圖

2.4 ABS 系統的控制原理

如圖3 所示，當制動器進行制動，ABS 不工作時，常開電磁閥打開，常閉電磁閥關閉，油壓直接通過常開電磁閥，進入制動卡鉗，達到制動效果；當ABS 工作時，常閉電磁閥開啟，常開電磁閥關閉，油壓通過常閉電磁閥流入容積可變的儲液罐，然后通過控制單元電機（控制兩個單向閥的開啟和閉合，起到泵的作用）將制動液泵回主油路。通過控制2 個電磁閥的開啟和關閉頻率，達到控制制動卡鉗的開合頻率，來達到防抱死的效果。

圖3 ABS 系統的控制原理

3 摩托車ABS 的測試方法和要求（新國標）[1]

3.1 試驗路面的要求

高摩擦系數路面:試驗區域應保持清潔、干燥，試驗路面應水平，坡度不大于1%；試驗路面的峰值制動力系數（PBC）為0.9±0.1。

低摩擦系數路面:試驗區域應保持清潔，試驗路面應水平，坡度不大于1%；試驗路面的峰值制動力系數（PBC）不大于0.45。

3.2 試驗條件的要求

環境溫度：環境溫度應在4 ℃和45 ℃之間；

制動器初始溫度：55～100 ℃；

試驗質量條件：高摩擦系數路面：整備質量+75 kg+15 kg；

低摩擦系數路面：整備質量+75 kg+30 kg。

3.3 ABS 警示燈要求

安裝一個黃色警示燈，警示燈的位置應方便駕駛員觀察。當車輛點火開關打開時點亮，功能檢查完畢后熄滅。如防抱死制動系統出現故障，警示燈應予以指示。并且只要故障存在且點火開關處于“開”位置，警示燈應一直指示。

3.4 試驗流程[1]

國家標準中針對ABS 的試驗項目主要包括以下幾項：

1）高摩擦系數路面制動試驗；

2）高摩擦系數路面車輪制動抱死檢查試驗；

3）低摩擦系數路面制動試驗；

4）低摩擦系數路面車輪制動抱死檢查試驗；

5）高摩擦系數路面到低摩擦系數路面車輪制動抱死檢查試驗；

6）低摩擦系數路面到高摩擦系數路面車輪制動抱死檢查試驗；

7）ABS 失效試驗。

相關流程及主要關注點如表2 所示，從表中可以看出，各項目的試驗初速度、制動系統控制狀態、性能限值、車輛狀態判定、試驗次數的要求均給出了明確的要求。在高摩擦系數路面和低摩擦系數路面車輪制動抱死檢查試驗中，給出了對制動器效率的性能要求。在低摩擦系數路面到高摩擦系數路面車輪制動抱死檢查試驗中，明確規定了減速度變化的要求。

表2 ABS 試驗流程及主要關注點

4 ABS 試驗的影響因素

4.1 ABS 性能影響因素的分析

通過以上介紹，可以清楚摩托車ABS 性能的好壞，取決于2 個方面，一是摩托車與路面本身的摩擦系數，摩擦系數越大，制動距離會越短，停下來得越快；二是摩托車ABS 的效率，效率越高，我們得到的真實摩擦系數越大，越接近摩托車的峰值摩擦系數。

4.2 摩擦系數影響因素

因為摩擦系數取決于接觸面的摩擦力和物體的質量，摩擦力又是由接觸面的材料及粗糙度決定的。因為路面性質是一定的，所以對摩擦系數的影響因素，分析2 個方面，一是車輛的質量，二是輪胎。車輛的質量又包括整車的整備質量和車輛前后軸荷分配，這將最終決定每個輪胎垂直地面的質量，這個主要是通過廠家的設計可以進行優化。輪胎主要是與地面接觸面的寬度、輪胎花紋、輪胎材質等決定接觸面粗糙度的因素，這些調整可以通過企業的輪胎選型來優化。圖4 為進行ABS 試驗的一些輪胎數據分析。

圖4 不同輪胎對PBC 的影響

4.3 ABS 效率的影響因素

ABS 效率由控制頻率、控制程度來決定，控制的頻率越高，控制的精度越高，制動效率越高，反之越低。這一項一般來說是需要ABS 廠家匹配來解決的，在匹配過程中，開發出適合車輛的控制程序，從而使車輛的制動效率最大化。

5 結束語

ABS 技術是未來摩托車發展的主要技術，影響企業的發展方向，對ABS 加深了解會降低企業開發成本，減少開發周期，使企業在市場競爭中占得先機。