浅析现行制动检验台和往返平板式制动检验台

新疆交通科学研究院 葛 在

现行测试汽车制动性能的台架有2种，分别为滚筒式制动检验台和平板式制动检验台。本文简单介绍一下滚筒式制动检验台和平板式制动检验台各自存在的优缺点，并提出一种往返平板式制动检验台的技术方案和结构。

1 滚筒式制动检验台

滚筒式制动检验台采用静态的测试方式，将汽车的被测试车轮停在前、后滚筒之间，电动机带动前、后滚筒朝同一个方向旋转，被测试车轮也随之旋转。当检验人员对车辆施加制动后，检测装置测出车轮上的制动力。滚筒式制动检验台具有检测值稳定、检测数据重复性好、适用范围广等优点，目前在汽车检验站得到了广泛的应用。但是在实际检测过程中，往往发现制动时制动力上升曲线“失真”较严重，上升曲线变得平缓，同时检测的最大制动力往往偏小。

为了便于分析问题产生的原因，将汽车的被测试车轮停在滚筒式制动检验台上，进行制动检验时被测试车轮的受力情况如图1所示。前、后滚筒与车轮间的2个切向力（作用力方向沿滚筒的切线方向），即制动力，将其简化为水平方向的合力Fb。前、后滚筒对车轮负荷的2个支反力，将其简化为垂直方向的合力N2。另外，非测试轮的水平约束反力为Ff，非测试轮的地面支反力为N1，汽车重力为P。分析认为，在制动检测过程中，若Fb=Ff，则车辆保持静止状态；若Fb＞Ff，则车辆会向后运动。

图1 滚筒式制动检验台上被检车的受力分析

接下来简单介绍一下制动检测过程中汽车向后运动会产生的影响。轮胎是一个弹性体，当制动踏板刚被踩下时，制动强度不大，与滚筒接触的胎面会产生弹性变形，产生的制动力合力Fb较小；当制动踏板完全被踩下时，制动强度很大，胎面会产生局部滑动或完全滑动，产生的制动力合力Fb很大。同一辆汽车在干沥青路面、松砾石路面、光滑冰路面上的制动力合力Fb差别很大，就是由于在不同路面接触胎面的弹性变形或滑动程度不同所导致的。汽车在滚筒上制动时，如果汽车出现后退，则必然会减轻接触胎面的弹性变形或滑动程度，因此制动力合力Fb变小。汽车后退速度愈大，则制动力合力Fb减小得愈多。与在实际道路上的制动测试相比，同一时刻，在滚筒上的制动力合力Fb变小，因此脚制动力上升时间要延长。

以下简单说明一下汽车后退速度对滚筒式制动检验台测试精度的影响。

（1）当在同一滚筒式制动检验台上测试乘用车和大型货车的制动力时，不难发现乘用车的制动力曲线比大型货车的制动力曲线“失真”要小，这主要是由于乘用车的安置角较大，车辆后退的同时被测试轮要抬高较多，车辆后退的阻力增大，后退速度较小，故制动力曲线“失真”小。

（2）在检测汽车驻车制动力时，由于非测试车轮不存在制动力，汽车会快速后退，测得的驻车制动力往往比真实的制动力小，较难达到国标规定的驻车制动力要求。但如果使用三角木垫块塞在前轮后方，则可以减小汽车后退速度，进而提高一些制动力。

（3）由图1可知，在制动性能测试过程中，只有非测试车轮产生的制动力Ff足够大，才能阻止汽车移动，被测试车轮才能测得较真实的最大制动力。如果非测试车轮的制动性能不佳，将直接影响测试车轮的制动性能，也就是说被测试车轮测得的制动力还取决于非测试车轮的制动性能。另外，现行的滚筒都进行了粘沙处理，滚筒附着系数明显高于地面附着系数，非测试车轮产生的制动力要想阻止汽车移动显得更加不容易，这是滚筒式制动检验台的缺点之一。

值得注意的是，被测试车轮的制动力大小还与非测试车轮的轴荷有关（车轮产生的制动力=轴荷×摩擦系数）。如果被测试车轮的轴荷大于非测试车轮的轴荷，则非测试车轮约束反力Ff一定小于被测试车轮的最大制动力，那么汽车后退是必然的，即存在系统无法克服的、不可避免的因素，妨碍测得真实的制动力。

2 平板式制动检验台

汽车制动性能的第二种测试方法是使用平板式制动检验台检测。平板式制动检验台完全模拟实际道路，汽车以一定的速度驶过一段低矮的平台，平台上表面包含了4块相互不关联的测试板，当汽车前、后轮分别位于4块测试板上时，驾驶人踩下制动踏板或施加驻车制动，在测试板下方的传感器将制动力转变为电信号，进而获得各车轮上的制动力。由于4个车轮同时测试，该检测装置能真实地反映制动全过程，但也存在以下一些不足。

（1）完整的测试参数包括车轮阻滞力、脚制动力、驻车制动力及制动时间等参数，需要多次检测才能完成。

（2）整个测试过程必须满足4个车轮在各自的测试板上。对于某一个具体尺寸的检验台，要满足这个条件对于被检车的轴距有所限制，超出范围（轴距过大或过小）的车辆则不能进行测试，使得能测试的汽车范围受到较大的限制。

（3）测试时，施加制动的时机要恰当，否则需要重新测试，这对检验人员的要求较高。

（4）在制动测试过程中，汽车载荷前移，前轮负荷加重，后轮负荷变轻，于是货车空车时后轮测得的制动力相对于设计的制动力所占的比例进一步减小，测试结果用于评价货车后轮的制动性能意义不大，尽管它是完全模拟空车实际道路测试。

（5）对于结构为并装双后桥的重型汽车，由于平板式制动检验台结构和制动操作的限制，无法分轴测得每一个后桥车轮的制动参数，只能测得双后桥总的制动参数，这是平板式制动检验台的又一缺憾。

基于上述原因，目前平板式制动检验台主要用于检测乘用车，不能覆盖全部车型。另外，《机动车运行安全技术条件》（GB 7258—2017）对使用平板式制动检验台测试后轮的合格标准也定得较低，这也是不得已而为之。

3 往返平板式制动检验台

针对上述2种制动检验台在检测过程中存在的不足，我们设计的往返平板式制动检验台，能够很好地解决检测过程中遇到的汽车后退问题。其设计思想是制动测试过程中让各个车轮受到的制动力相互抵消，这样车辆受到的合力接近于0 N，车辆移动速度自然也就接近于

0 km/h，该技术方案能获得制动时真实的动态过程。

如图2所示，测试时将被检车停在往返平板式制动检验台的4块运动平板上，气缸推动运动平板作往返运动，从而带动车轮正、反旋转。为了让车辆受到的合力接近于0 N，运动平板的运动规律如图3所示，其中，运动平板的速度为v。对于两轴汽车，脚制动力测试时同轴左、右车轮的旋转方向相反，4个车轮同时测试脚制动力时，还应满足前、后轴同侧车轮的旋转方向相反。这样使同轴、同侧车轮的制动力相互抵消，能较准确地检测两轴汽车制动性能的全部参数，包括车轮阻滞力、最大脚制动力、驻车制动力、脚制动力上升时间及脚制动力下降时间，进而完整地得到汽车制动的动态过程。

图2 车辆停在往返平板式制动检验台上

图3 运动平板的运动规律

采用运动平板作为承载部件，可以很容易地做到对一定轴距范围的车辆进行四轮同时检测，而使用滚筒作为承载部件是不可能做到的。对于二轴汽车制动性能的检测，既可以做到四轮同时检测，也可以进行单轴检测。为了得到运动平板的低速往返直线运动，最合适的方式是采用气动方式，采用气缸作为动力源可以方便地满足对运动平板的运动学要求。

汽车制动性能的检测过程如下：汽车通过两条坡道驶上左、右两条基座，驶过盖板落入前、后运动平板上，气缸活塞杆通过测力装置与运动平板连接，气缸活塞往返运动，车轮在运动平板上制动，测力装置测得的力就是车轮制动力。

往返平板式制动检验台的详细内容可参见专利ZL 201210259415.1、ZL201921648475.6及201910961240.0的专利说明书。