平板式汽车制动检验台的使用探究

钱杰

摘 要：汽车制动性能检验是汽车安全技术检验的重要组成，也是汽车运行安全的基本保障。目前主要采用台式检验设备进行检验，其中平板式汽车制动检验台是运用较多的设备之一。在实际的机汽车制动性能检验工作中，由于检验人员对检验原理、检验标准、设备使用等理解不够，导致出现使用不当、数据偏离等现象，不能真实反映汽车制动系统状况。如何正确使用平板式汽车制动检验台进行检验，是检验机构从业人员应该认真学习、领会的技能。下面笔者从汽车制动原理切入，描述汽车在检验台的测试过程，并根据实践总结影响检验台测试结果的因素，以及如何正确使用检验台。

关键词：汽车 制动性能 检验 测量 过程

0 引言

平板式汽车制动检验台是一种集制动力、轮重多种检测于一体的设备，通过模拟汽车实际道路制动过程对制动力进行动态检测，可同步分析多个车轮制动性能，具有较为真实的反映汽车制动性能的特点。想要分析影响其检验过程的因素，就必须对汽车的动态制动过程有系统的了解。在汽车制动时，驾驶员操纵制动踏板使制动器夹紧制动盘产生摩擦力矩，克服该摩擦力矩所需的力称为制动器制动力，制动器制动力通过轮胎作用于地面，地面反作用给汽车一个与行进方向相反的、使汽车降速或是停车的力，这个力称为地面制动力，也就是平板制动检验台测得的力。

1 汽车制动过程分析

图1为汽车制动时的受力图，Tμ是车轮制动器中摩擦片与制动鼓或制动盘相对滑转时的摩擦力矩，Fx是地面给轮胎的反作用力，称为地面制动力，Fz为地面对车轮的法向反作用力。从力矩平衡可得：Fx=，r为车轮半径。地面制动力大小取决于两个摩擦副的摩擦力；一是制动器与制动盘的摩擦力，一是轮胎与地面间的摩擦力（即附着力）。在车轮制动时，当制动器摩擦力矩Tμ不大时，地面制动力Fx足以克服制动器摩擦力矩而使车轮滚动，此时地面制动力等于制动器制动力Fμ，并伴随踏板力的增长成正比增长，此时Fx=Fμ。但由于地面制动力是滑动摩擦力的约束反力，其值不能超过地面附着力Fφ，即Fx≤Fφ=φFz =φmg，其中m为轮荷，φ为地面附着系数。当制动踏板力上升到某一值时，地面制动力Fx到达附着力Fφ的值，车轮将抱死不转出现拖滑现象。此时制动器制动力随踏板力的上升继续上升，地面制动力在达到附着力的值后就不再增加了。

汽车以一定的车速实施制动时，由于惯性的存在，会使汽车产生一个与行进方向一致的惯性力，此时轴荷由于惯性力的影响会向汽车行进方向转移，伴随轴荷转移，汽车前后轮作用于地面的载荷即发生变化，此时的轮荷被称为动态轮荷，显然前轮的动态轮荷要大于其自然状态下的静态轮荷，而后轮的动态轮荷会小于其静态轮荷，即前轮轮荷增大，后轮轮荷减小。如图所示：

G为汽车所受重力，h为汽车质心高度；Fx1、Fx2分别为汽车前后轮所受地面制动力；

Fz1、Fz2为汽车前后轮所受地面法相反作用力；L为汽车轴距，L1、L2为汽车质心至前后轴的距离；

Fi为汽车质心的惯性力，大小为m，其中：m为汽车质量，为汽车制动减速度。由力矩平衡可得：

Fz1·L = G?L2+m·h ，Fz2·L = G?L1-m·h

引入制动强度z，z=/g，即制动强度等于制动减速度与重力加速度之比，代入上式得：

Fz1=G（L2+z·h）/L ， Fz2=G（L1-z·h）/L

由以上分析可知，地面对车轮的法相反作用力的大小与制动减速度有关，随制动减速度增大，轴荷向前转移加剧，前轮法相反作用力增大，附着力φFz1也随之增大；后轮法向反作用力减小，附着力φFz2随之减小，更易抱死。

2 平板式汽车制动检验台的工作原理与使用

图２为平板式汽车制动检验台的检验示意图，根据要求，检验员将被检车辆以5 km/h～10 km/h的速度滑行，置变速器于空挡后（对自动变速器车辆可位于“D”挡），正直平稳驶上检验台平板；当被测试车轮均驶上平板时，急踩制动，使车辆停止。制动过程中，轮胎会持续给平板台面施加两个力：一个是与车辆行进方向一致的切向力，其反作用力即为地面制动力Fx；另一个则是向下垂直传递的车轮正压力，其反作用力即为地面给车轮的法相反作用力Fz。从实施制动至车辆停止，这两个力始终不断变化，称重传感器与力传感器测量整个过程中各车轮的制动力及轮重变化情况，并分析得到各车轮的最大制动力及轮荷［对小（微）型载客汽车、总质量小于或等于3500kg的其他汽车（三轮汽车除外）应为制动力最大时刻对应的动态轮荷］、同轴左右车轮制动力差最大值等，由计算机按规定计算轴制动率、不平衡率、整车制动率等指标并输出。

平板式汽车制动检验台就是模拟汽车在道路行驶时的制动状态，测量轮胎对制动台台面的切向力，根据测得的结果判定制动性能是否符合标准要求。上面讲到，汽车制动时由于惯性作用会产生轴荷转移，轴荷转移的强弱程度与制动减速度的大小相关，制动减速度越大，则轴荷转移越强烈，伴随轴荷转移，汽车前轮与平板检验台台面间的附着力增大，后轮与台面间的附着力减小。从理论上讲，对于前轮来说，随附着力的增大，地面制动力可能达到更大的数值；对于后轮来讲，随地面附着力的减小，地面制动力也跟着下降。

3 影响平板式汽车制动检验台测试结果的因素

3.1 制动初速度的影响

机动车安全技术检验机构使用汽车平板制动检验台检验汽车制动时，当制动初速度较小时，不需要太大的制动力就足以使车辆停在制动台台面上，此时汽车制动减速度不大，轴荷转移不剧烈，地面制动力也不大；随着制动初速度的增大，要想使车辆停在制动台台面上，就必须使车辆获得足够的减速度，伴随减速度的增加，轴荷转移加剧，前轮地面制动力将增大，后轮地面制动力减小。对于制动系统工作可靠的汽车来说，急踩制动踏板后，百分之几秒就能将车辆停止，当制动初速度在一定的范围内时，制动系统能够产生满足要求的制动减速度使车辆停在检验台台面上，并且制动初速度越大，需要的减速度就越大，则地面制动力就越大；对于制动力不足的汽车，由于不能提供有效的制动力，其轮胎与检验台台面会发生相对滚动，这就降低了地面制动力，并且增加了制动距离，甚至导致驶出台面造成无效测试。

笔者使用名爵CSA6463NEAQ小型普通客车以不同制动初速度进行试验，根据实验数据得出，前轮地面制动力随着制动初速度的增大，呈一定的增长态势，后轮地面制动力的变化则不明显；随着制动初速度的增大，制动力增长全过程的时间有所延长，制动开始时间也更加提前。所以制动初速度的变化只是地面制动力变化的“诱因”，更大的制动初速度之所以会产生更大的制动力，是因为制动初速度的增大，需要迫使被检车辆提供更大的制动减速度才不至于驶出制动台台面而造成检测结果无效，这才导致更大的地面制动力产生，这样测得的制动力单从数据上看虽然比低速时的略大，实则并不能真实反映车辆的制动性能，只不过是人为放大了某些数据，于车辆最终的制动性能结果判定没有直接影响。因为制动性能的判定依据是轴制动率，即左右轮最大制动力之和与该轴轴荷的百分比，对于小微型载客汽车，轴荷为动态轴荷，而最大制动力对应的动态轴荷往往也是动态轴荷最大的点，制动率的比值不会发生太大变化，相反猛烈的减速会导致轴荷严重转移，甚至后轴跳起，更易引起较大的测量误差。

3.2 人员操作的影响

人员是实施检测的主体，其操作对检测结果的影响最为直接，是否能够严格准确的按照仪器设备操作规程进行检验，是检测结果可信与否的关键。人员的不当操作主要表现在以下几点：

a、加速、快速驶上平板。刚才已经讲到，制动初速度的大小对车辆制动性能合格与否的结果判定没有直接影响，加速、快速驶上平板只是人为干预规范检测的现象，属于违规操作，相反过低或过高的车速都会造成较大的偏差，无法反映车辆实际的制动性能，对车辆制动安全性能的判定造成偏离，给车辆的安全带来隐患。

b、驾驶不正确。检测时要将汽车“正直平稳”驶上平板，即汽车行驶方向要与制动台台面受力方向一致且不能产生过大夹角，而且不能出现左右乱晃、乱打方向等现象，否则容易造成轮胎与台面的切向力与力传感器的采集方向不一致，即产生侧向力，这会使得测量结果产生较大偏差。

c、制动方式及时机不准确。车轮必须全部驶上台面后再实施制动，如果提前踩制动踏，会导致车轮在驶上平板前就产生了制动力，使得制动力曲线没有完整的上升过程；板驶上台面后要“急踩制动”，如果缓踩，则会造成制动力取值时间延长，并且最大制动力相对较小；汽车停车后，所有车轮必须停在平板台面之上，否则影响制动计算，导致无效测量。

3.3 设备自身的影响

所谓“工欲善其事，必先利其器”，对于检测工作来说，检测设备的性能及可靠直接影响检测结果。平板式汽车制动检验台整体要求：制动平板水平度在任意方向上不大于3mm/m，制动平板间水平差不大于8mm，附着系数不小于0.75；制动力示值误差在±3%以内，轮重示值误差在±2%以内等。只有满足要求的检测设备，出具的检测结果才可信。另外，制动台面的粘砂应完整，不应有严重磨损，台面不应有砂石等异物，否则影响附着力。

3.4 受检车辆的影响

汽车制动是由制动系统多部件共同参与的结果，零部件的好坏直接影响制动效果。这就像是体检，如果不调整好身体，检查出的结果也就具有不确定性。首先是制动系统各部件应良好可靠，制动主缸、轮缸、管路等不应漏气、漏油现象；其次轮胎气压应符合要求，气压过高会导致轮胎与制动台的接触面的附着力降低，胎压过低则可能造成方向跑偏，引起侧向力。

4 总结

平板式汽车制动检验台结构简单，工作可靠性高，测试过程接近实际，能反映车辆的实际制动性能；然而，不同的制动初速度、不同的操纵过程都会产生不同的制动数据，很难将结果控制在一定的范围内。使用平板式汽车制动检验台应理解以下几点：

（1）不同车速的汽车实施紧急制动时，车辆停止的时间和距离不同，车速越快制动距离和制动时间就越长。较高的车速会增加车轮在制动台面移动的距离，且使测力传感器受力时间延长，并不影响实际判定。机动车安全技术检验机构应加强人员培训，强化工作人员的认知，在实际检测工作中，能够严格按照要求对车辆进行检测，排除检测结果的人为影响。

（2）平板式制动检验台测量的是汽车的动态制动力，得出的检测数据可能高于其他检测方法（如滚筒式制动台），这并代表平板制动检验台更好用，只是平板式制动台的测量结果更接近于汽车实际制动，其实只要被检车辆的制动系统工作良好，无论使用何种方法进行检验，其结果都是满足要求的。

（3）应加强检验人员的理论知识与检验技能的培训与考核，使检验人员理解并掌握包括汽车原理、检验设备的使用与维护、检验标准方法的应用等内容；加强检验人员的素质教育，监督其严格按照检验标准、技术法规对车辆的制动性能进行检验，避免出现不当甚至是违规操作导致检测结果的偏离，给车辆实际的制动性能判定带来不利影响。

（4）应对检验台体进行周期性的检定和维护保养，通过计量、自校等方式定期对制动台板的水平度及稳定性、力传感器的示值误差等进行检查，确保其准确性；按时对台面表面进行清理，防止制动板与台体框架之间存在障碍物影响精度；定期对传感器的固定螺丝进行检查，防止松动；对检测板下滑动钢珠定期润滑，以保证台面的灵动性。

参考文献：

[1]高延龄.汽车运用工程[M].北京：人民交通出版社，2004（02）．

[2]中华人民共和国国家计量检定规程《JJG 1020-2017平板式制动检验台》.

[3]刘跃明.汽车制动性能平板式试验台原理分析[J].云南农业大学学报，2004（08）．

[4]中华人民共和国国家标准《机动车安全技术检验项目和方法》（GB38900-2020）．

[5]中华人民共和国国家标准《机动车安全技术检验项目和方法》（GB38900-2020）适用指南．