平板式汽車制動檢驗臺的使用探究

錢杰

摘 要：汽車制動性能檢驗是汽車安全技術檢驗的重要組成，也是汽車運行安全的基本保障。目前主要采用臺式檢驗設備進行檢驗，其中平板式汽車制動檢驗臺是運用較多的設備之一。在實際的機汽車制動性能檢驗工作中，由于檢驗人員對檢驗原理、檢驗標準、設備使用等理解不夠，導致出現使用不當、數據偏離等現象，不能真實反映汽車制動系統狀況。如何正確使用平板式汽車制動檢驗臺進行檢驗，是檢驗機構從業人員應該認真學習、領會的技能。下面筆者從汽車制動原理切入，描述汽車在檢驗臺的測試過程，并根據實踐總結影響檢驗臺測試結果的因素，以及如何正確使用檢驗臺。

關鍵詞：汽車 制動性能 檢驗 測量 過程

0 引言

平板式汽車制動檢驗臺是一種集制動力、輪重多種檢測于一體的設備，通過模擬汽車實際道路制動過程對制動力進行動態檢測，可同步分析多個車輪制動性能，具有較為真實的反映汽車制動性能的特點。想要分析影響其檢驗過程的因素，就必須對汽車的動態制動過程有系統的了解。在汽車制動時，駕駛員操縱制動踏板使制動器夾緊制動盤產生摩擦力矩，克服該摩擦力矩所需的力稱為制動器制動力，制動器制動力通過輪胎作用于地面，地面反作用給汽車一個與行進方向相反的、使汽車降速或是停車的力，這個力稱為地面制動力，也就是平板制動檢驗臺測得的力。

1 汽車制動過程分析

圖1為汽車制動時的受力圖，Tμ是車輪制動器中摩擦片與制動鼓或制動盤相對滑轉時的摩擦力矩，Fx是地面給輪胎的反作用力，稱為地面制動力，Fz為地面對車輪的法向反作用力。從力矩平衡可得：Fx=，r為車輪半徑。地面制動力大小取決于兩個摩擦副的摩擦力；一是制動器與制動盤的摩擦力，一是輪胎與地面間的摩擦力（即附著力）。在車輪制動時，當制動器摩擦力矩Tμ不大時，地面制動力Fx足以克服制動器摩擦力矩而使車輪滾動，此時地面制動力等于制動器制動力Fμ，并伴隨踏板力的增長成正比增長，此時Fx=Fμ。但由于地面制動力是滑動摩擦力的約束反力，其值不能超過地面附著力Fφ，即Fx≤Fφ=φFz =φmg，其中m為輪荷，φ為地面附著系數。當制動踏板力上升到某一值時，地面制動力Fx到達附著力Fφ的值，車輪將抱死不轉出現拖滑現象。此時制動器制動力隨踏板力的上升繼續上升，地面制動力在達到附著力的值后就不再增加了。

汽車以一定的車速實施制動時，由于慣性的存在，會使汽車產生一個與行進方向一致的慣性力，此時軸荷由于慣性力的影響會向汽車行進方向轉移，伴隨軸荷轉移，汽車前后輪作用于地面的載荷即發生變化，此時的輪荷被稱為動態輪荷，顯然前輪的動態輪荷要大于其自然狀態下的靜態輪荷，而后輪的動態輪荷會小于其靜態輪荷，即前輪輪荷增大，后輪輪荷減小。如圖所示：

G為汽車所受重力，h為汽車質心高度；Fx1、Fx2分別為汽車前后輪所受地面制動力；

Fz1、Fz2為汽車前后輪所受地面法相反作用力；L為汽車軸距，L1、L2為汽車質心至前后軸的距離；

Fi為汽車質心的慣性力，大小為m，其中：m為汽車質量，為汽車制動減速度。由力矩平衡可得：

Fz1·L = G?L2+m·h ，Fz2·L = G?L1-m·h

引入制動強度z，z=/g，即制動強度等于制動減速度與重力加速度之比，代入上式得：

Fz1=G（L2+z·h）/L ， Fz2=G（L1-z·h）/L

由以上分析可知，地面對車輪的法相反作用力的大小與制動減速度有關，隨制動減速度增大，軸荷向前轉移加劇，前輪法相反作用力增大，附著力φFz1也隨之增大；后輪法向反作用力減小，附著力φFz2隨之減小，更易抱死。

2 平板式汽車制動檢驗臺的工作原理與使用

圖２為平板式汽車制動檢驗臺的檢驗示意圖，根據要求，檢驗員將被檢車輛以5 km/h～10 km/h的速度滑行，置變速器于空擋后（對自動變速器車輛可位于“D”擋），正直平穩駛上檢驗臺平板；當被測試車輪均駛上平板時，急踩制動，使車輛停止。制動過程中，輪胎會持續給平板臺面施加兩個力：一個是與車輛行進方向一致的切向力，其反作用力即為地面制動力Fx；另一個則是向下垂直傳遞的車輪正壓力，其反作用力即為地面給車輪的法相反作用力Fz。從實施制動至車輛停止，這兩個力始終不斷變化，稱重傳感器與力傳感器測量整個過程中各車輪的制動力及輪重變化情況，并分析得到各車輪的最大制動力及輪荷［對小（微）型載客汽車、總質量小于或等于3500kg的其他汽車（三輪汽車除外）應為制動力最大時刻對應的動態輪荷］、同軸左右車輪制動力差最大值等，由計算機按規定計算軸制動率、不平衡率、整車制動率等指標并輸出。

平板式汽車制動檢驗臺就是模擬汽車在道路行駛時的制動狀態，測量輪胎對制動臺臺面的切向力，根據測得的結果判定制動性能是否符合標準要求。上面講到，汽車制動時由于慣性作用會產生軸荷轉移，軸荷轉移的強弱程度與制動減速度的大小相關，制動減速度越大，則軸荷轉移越強烈，伴隨軸荷轉移，汽車前輪與平板檢驗臺臺面間的附著力增大，后輪與臺面間的附著力減小。從理論上講，對于前輪來說，隨附著力的增大，地面制動力可能達到更大的數值；對于后輪來講，隨地面附著力的減小，地面制動力也跟著下降。

3 影響平板式汽車制動檢驗臺測試結果的因素

3.1 制動初速度的影響

機動車安全技術檢驗機構使用汽車平板制動檢驗臺檢驗汽車制動時，當制動初速度較小時，不需要太大的制動力就足以使車輛停在制動臺臺面上，此時汽車制動減速度不大，軸荷轉移不劇烈，地面制動力也不大；隨著制動初速度的增大，要想使車輛停在制動臺臺面上，就必須使車輛獲得足夠的減速度，伴隨減速度的增加，軸荷轉移加劇，前輪地面制動力將增大，后輪地面制動力減小。對于制動系統工作可靠的汽車來說，急踩制動踏板后，百分之幾秒就能將車輛停止，當制動初速度在一定的范圍內時，制動系統能夠產生滿足要求的制動減速度使車輛停在檢驗臺臺面上，并且制動初速度越大，需要的減速度就越大，則地面制動力就越大；對于制動力不足的汽車，由于不能提供有效的制動力，其輪胎與檢驗臺臺面會發生相對滾動，這就降低了地面制動力，并且增加了制動距離，甚至導致駛出臺面造成無效測試。

筆者使用名爵CSA6463NEAQ小型普通客車以不同制動初速度進行試驗，根據實驗數據得出，前輪地面制動力隨著制動初速度的增大，呈一定的增長態勢，后輪地面制動力的變化則不明顯；隨著制動初速度的增大，制動力增長全過程的時間有所延長，制動開始時間也更加提前。所以制動初速度的變化只是地面制動力變化的“誘因”，更大的制動初速度之所以會產生更大的制動力，是因為制動初速度的增大，需要迫使被檢車輛提供更大的制動減速度才不至于駛出制動臺臺面而造成檢測結果無效，這才導致更大的地面制動力產生，這樣測得的制動力單從數據上看雖然比低速時的略大，實則并不能真實反映車輛的制動性能，只不過是人為放大了某些數據，于車輛最終的制動性能結果判定沒有直接影響。因為制動性能的判定依據是軸制動率，即左右輪最大制動力之和與該軸軸荷的百分比，對于小微型載客汽車，軸荷為動態軸荷，而最大制動力對應的動態軸荷往往也是動態軸荷最大的點，制動率的比值不會發生太大變化，相反猛烈的減速會導致軸荷嚴重轉移，甚至后軸跳起，更易引起較大的測量誤差。

3.2 人員操作的影響

人員是實施檢測的主體，其操作對檢測結果的影響最為直接，是否能夠嚴格準確的按照儀器設備操作規程進行檢驗，是檢測結果可信與否的關鍵。人員的不當操作主要表現在以下幾點：

a、加速、快速駛上平板。剛才已經講到，制動初速度的大小對車輛制動性能合格與否的結果判定沒有直接影響，加速、快速駛上平板只是人為干預規范檢測的現象，屬于違規操作，相反過低或過高的車速都會造成較大的偏差，無法反映車輛實際的制動性能，對車輛制動安全性能的判定造成偏離，給車輛的安全帶來隱患。

b、駕駛不正確。檢測時要將汽車“正直平穩”駛上平板，即汽車行駛方向要與制動臺臺面受力方向一致且不能產生過大夾角，而且不能出現左右亂晃、亂打方向等現象，否則容易造成輪胎與臺面的切向力與力傳感器的采集方向不一致，即產生側向力，這會使得測量結果產生較大偏差。

c、制動方式及時機不準確。車輪必須全部駛上臺面后再實施制動，如果提前踩制動踏，會導致車輪在駛上平板前就產生了制動力，使得制動力曲線沒有完整的上升過程；板駛上臺面后要“急踩制動”，如果緩踩，則會造成制動力取值時間延長，并且最大制動力相對較小；汽車停車后，所有車輪必須停在平板臺面之上，否則影響制動計算，導致無效測量。

3.3 設備自身的影響

所謂“工欲善其事，必先利其器”，對于檢測工作來說，檢測設備的性能及可靠直接影響檢測結果。平板式汽車制動檢驗臺整體要求：制動平板水平度在任意方向上不大于3mm/m，制動平板間水平差不大于8mm，附著系數不小于0.75；制動力示值誤差在±3%以內，輪重示值誤差在±2%以內等。只有滿足要求的檢測設備，出具的檢測結果才可信。另外，制動臺面的粘砂應完整，不應有嚴重磨損，臺面不應有砂石等異物，否則影響附著力。

3.4 受檢車輛的影響

汽車制動是由制動系統多部件共同參與的結果，零部件的好壞直接影響制動效果。這就像是體檢，如果不調整好身體，檢查出的結果也就具有不確定性。首先是制動系統各部件應良好可靠，制動主缸、輪缸、管路等不應漏氣、漏油現象；其次輪胎氣壓應符合要求，氣壓過高會導致輪胎與制動臺的接觸面的附著力降低，胎壓過低則可能造成方向跑偏，引起側向力。

4 總結

平板式汽車制動檢驗臺結構簡單，工作可靠性高，測試過程接近實際，能反映車輛的實際制動性能；然而，不同的制動初速度、不同的操縱過程都會產生不同的制動數據，很難將結果控制在一定的范圍內。使用平板式汽車制動檢驗臺應理解以下幾點：

（1）不同車速的汽車實施緊急制動時，車輛停止的時間和距離不同，車速越快制動距離和制動時間就越長。較高的車速會增加車輪在制動臺面移動的距離，且使測力傳感器受力時間延長，并不影響實際判定。機動車安全技術檢驗機構應加強人員培訓，強化工作人員的認知，在實際檢測工作中，能夠嚴格按照要求對車輛進行檢測，排除檢測結果的人為影響。

（2）平板式制動檢驗臺測量的是汽車的動態制動力，得出的檢測數據可能高于其他檢測方法（如滾筒式制動臺），這并代表平板制動檢驗臺更好用，只是平板式制動臺的測量結果更接近于汽車實際制動，其實只要被檢車輛的制動系統工作良好，無論使用何種方法進行檢驗，其結果都是滿足要求的。

（3）應加強檢驗人員的理論知識與檢驗技能的培訓與考核，使檢驗人員理解并掌握包括汽車原理、檢驗設備的使用與維護、檢驗標準方法的應用等內容；加強檢驗人員的素質教育，監督其嚴格按照檢驗標準、技術法規對車輛的制動性能進行檢驗，避免出現不當甚至是違規操作導致檢測結果的偏離，給車輛實際的制動性能判定帶來不利影響。

（4）應對檢驗臺體進行周期性的檢定和維護保養，通過計量、自校等方式定期對制動臺板的水平度及穩定性、力傳感器的示值誤差等進行檢查，確保其準確性；按時對臺面表面進行清理，防止制動板與臺體框架之間存在障礙物影響精度；定期對傳感器的固定螺絲進行檢查，防止松動；對檢測板下滑動鋼珠定期潤滑，以保證臺面的靈動性。

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