滚筒反力式制动检验台静态与动态制动力检定方法

林夕腾 张洪宝 郑晓晓/上海市计量测试技术研究院

0 引言

滚筒反力式制动检验台是GB 7258-2017《机动车运行安全技术条件》和GB 21861-2014《机动车安全技术检验项目和方法》规定，机动车检验检测机构必备的检测设备之一。机动车安全运行最重要的保障是机动车应有良好、可靠的制动性能。因此，机动车安检机构中最主要的检测设备应为滚筒反力式制动检验台（以下简称制动台）。然而，由于制动台响应时间、结构性能的不同以及采用静态检定方法（即用标准力传感器在静态状态下检定其力值准确性），所以，无法反映其“动态检测”状态下车辆制动性能的实际情况，也就造成了机动车安全性能检测的“不可比性”[1-2]。

1 滚筒式反力制动检验台的检定方法

根据JJG 906-2015《滚筒反力式制动检验台》的规定，滚筒反力式制动检验台的计量主要包括外观、静态误差、动态误差、滚筒滑动附着系数、滑移率。计量机构利用静态制动力检定装置进行静态力传感器的检定，利用动态制动力检定装置进行滚筒滚动状态的检定，根据静态制动力和动态制动力两方面测得的数据来综合评价滚筒反力式制动检验台的性能。

1.1 静态检定

滚筒反力式制动检验台的检测原理是将被检机动车的车轮置于制动台的两个滚筒上，用电动机带动减速机构驱动滚筒，再带动车轮旋转，进而车轮也给制动台滚筒一个与旋转方向相反的力，并通过传感器测量及放大后，制动台仪表上显示出被检机动车的制动力，检定过程如图1。

图1 检定示意图

制动台的检定是模拟车轮给其一个反力，采用专用测力杠杆和测力传感器，通过螺旋副产生拉力，专用测力杠杆对制动台滚筒产生力矩，相当于车轮给滚筒的一个反转的力，制动台的示值误差为

式中：δi—— 第i测量点的示值误差；

fi——第i测量点制动台三次示值的平均值，N；

r——制动台滚筒半径，mm；

Fi——第i测量点时测力传感器仪表示值，N；

L—— 专用测力杠杆有效力臂长度，mm

在滚筒反力式制动检验台静态制动力检定的过程中，按照JJG 906-2015可以检定结果，但根据笔者长期的检定经验，有许多环节需要引起重视。

1）不能反映出行驶车辆制动时的轴荷分配。一般行驶车辆在进行制动（特别是紧急制动）时，其重心都会发生前移，所以制动力也会发生分配，静态检测就不能反映这一事实，前制动力测量值不高，整车制动力偏低，另外对于小吨位的车辆由于地面附着系数不高，制动时车辆会随滚筒拖起，测得的制动力明显偏低，不能准确反映实际制动性能。

2）四轮不能同时检测。车轮在静态制动时，受力情况与车轮在路面上制动时没有动态制动试验台模拟技术更接近实际。动态检定可以使车辆前后轴车轮同时测试，这与车辆在路面上制动试验一样，能反映前后轴的制动同步情况，能比较实际地测取制动力特性曲线及整车的制动协调时间。

3）测量重复性差。由于制动台的不同结构性能以及采用静态检定方法（即用标准力传感器在静态状态下检定其力值准确性），在机动车减速过程中减速度的最大点就是制动力的最大点，制动时减速的变化过程就是制动力的变化过程，因此，测量重复性差与检测员紧急制动的过程有密切的关系。由于检测人员动作不一致性，会造成检测结果的重复性差。

1.2 动态检定

将动态制动力检定装置中的左右标准轮分别安装在液压制动机动车后轴的两边，连接好动态装置的信号线。该机动车驶上制动台，制动台开机，滚筒带动标准轮转动，记录左右制动台显示的阻滞力，动态制动力检定装置清零。当制动台显示屏提示踩刹车时，操作人员在5 ～ 8 s内连续慢踩刹车，应确保车轮处于非抱死状态（如抱死可采用加载重量的方式使其处于非抱死状态），完成制动力测试，分别记录动态制动力检定装置测得的制动力标准值，制动台测得的制动力和阻滞力，计算动态制动力示值误差：

式中 ：Ei——第i次测量的动态示值误差，（i=1，2，3，…，10），%；

fi0——第i次测量，动态制动力测量装置显示的制动力标准值，N；

fi1——第i次测量，制动台显示的制动力，N

对滚筒反力式制动检验台的检定主要是对示值误差的检定，其方法是通过检定杠杆对制动台的力传感器加载，用一定数量的标准砝码作为参考值，制动台的测量系统对这个力进行测量得到测量值。与参考值比较，如果相对误差在±3%以内[3]，这个制动台即视为合格。整个检定过程中，制动台的滚筒并没有转动，属于静态过程。而制动台在实际检测制动力时却是一个动态的过程。所以静态制动力检定仅能确定力传感器的输出信号与仪表显示值之间的关系，而忽略了实际检测时制动力在传递过程中其他环节的影响，传递过程如图2，所以动态检定制动台十分有必要。

图2 制动力传递过程

制动台在检测时使用的数据处理程序与检定时使用的数据处理程序不完全是同一个程序。因为制造厂商在制动台出厂时都是给出两种状态，即检定状态和检测状态。存在这样的情况，在检定制动台时，为了使显示的数据稳定，对采集的数据进行平滑处理,便于通过检定。而在制动台检测时，在测量电路中，由于电子电路引入的干扰，使测得的信号不稳定而引起测量值跳动。若同样对采集的数据进行平滑处理，则会使测得的制动力的峰值会有较大的损失，若不加平滑处理，又会使测得的制动力不稳定，重复性差[4]。

动态检定制动台制动力的过程，可以反映出机动车在行驶过程中车辆轴荷分配，不会出现静态检定过程发生的重心偏移现象，针对小吨位的机动车也可以解决地面附着系数不高而引起的制动力偏低问题。由于动态制动力检定装置的标准轮是分别安装在机动车后轴两边，可以同时进行测量滚筒反力式制动检验台的制动力。整个检定过程，更加接近车辆在路面上的制动，能够实际体现制动的曲线和协调时间，动态检定机动车在行驶过程中的制动力。

2 检定结果的验证

取上海市计量测试技术研究院的静态制动力检定装置和上一级计量标准（A套），对同一规格型号的滚筒式制动检验台在相同的条件进行静态制动力检定，结果如表1所示。

表1 静态检定制动力验证结果

从表1数据可以看出，数值结果的最大差值为7 N(0.23%）。本静态制动力检定装置Urel=0.6%，A套标准装置Urel=0.5%，按公式 |y1-y2|≤，0.23% ＜ 0.78%，计算符合要求，故静态制动力检定装置的检定结果得到验证。

取上海市计量测试技术研究院的动态制动力检定装置和上一级计量标准（A套），对同一规格型号的滚筒式制动检验台在相同的条件下进行动态制动力检定，结果如表2所示。

表2 动态检定制动力验证结果

从表2数据可以看出，数值结果的最大差值为1.0。本动态制动力检定装置Urel=6.0%，A套标准装置Urel=3.4%，按公式 |y1-y2|≤1.0%＜ 6.9%，计算符合要求，故动态制动力检定装置的检定结果得到验证。

3 结语

滚筒反力式制动检验台量值传递的准确性，对于检验机构检测机动车的制动性能极其重要。试验结果表明动态检定方法可以弥补静态检定的不足，用两种方法在进行滚筒反力式制动检验台的检定时，还存在许多问题，如操作不规范、数据处理不准确等。在检定时，计量机构应严格按照国家检定规程进行，注意静态和动态过程中设备安装、操作规范、分段计算允差、数据修约、测量不确定度评定等问题，以保证出具的校准结果准确有效。另外，定期进行标准器的结果验证可以加强检测机构间的技术交流，保障实验室校准能力的可靠性。