于浩淼 徐 弢 高文翔

(上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院1，上海 200093;上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究院2，上海 200233)

0 引言

制動(dòng)性是保障汽車(chē)安全運(yùn)行、取得預(yù)期運(yùn)行效果的基本使用性能［1］，駐車(chē)制動(dòng)性能檢驗(yàn)是機(jī)動(dòng)車(chē)輛檢驗(yàn)的重要檢驗(yàn)項(xiàng)目。根據(jù)《機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件》(GB 7258-2004)的規(guī)定，駐車(chē)制動(dòng)性能檢驗(yàn)有坡道檢驗(yàn)和制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)檢驗(yàn)兩種方法［2］。對(duì)于能夠上制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)的車(chē)輛可采用制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)檢驗(yàn)，對(duì)于無(wú)法上制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)的車(chē)輛，采用坡道檢驗(yàn)［3］。

目前，城市機(jī)動(dòng)車(chē)機(jī)構(gòu)由于受試驗(yàn)場(chǎng)地限制，建立試驗(yàn)坡道存在一定的困難(試驗(yàn)坡道所需場(chǎng)地面積最少也要400 m2)［4］。本文采用機(jī)械牽引裝置和檢測(cè)儀表來(lái)測(cè)量機(jī)動(dòng)車(chē)駐車(chē)制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力，通過(guò)牽引裝置將坡道上的駐車(chē)制動(dòng)測(cè)量轉(zhuǎn)換為平坦路面駐車(chē)制動(dòng)測(cè)量［5］，為駐車(chē)制動(dòng)性能檢驗(yàn)提供了一種方便準(zhǔn)確的檢驗(yàn)手段。

1 工作原理

當(dāng)采用坡道檢驗(yàn)方法時(shí)，國(guó)標(biāo)規(guī)定在空載狀態(tài)下，駐車(chē)制動(dòng)裝置應(yīng)能保證機(jī)動(dòng)車(chē)在坡度為20%(對(duì)總質(zhì)量為整備質(zhì)量的1.2倍以下的機(jī)動(dòng)車(chē)為15%)、輪胎與路面間的附著系數(shù)不小于0.7的坡道上，正反兩個(gè)方向保持固定不動(dòng)，其時(shí)間不少于5 min。對(duì)于允許掛接掛車(chē)的汽車(chē)，其駐車(chē)制動(dòng)裝置必須使汽車(chē)列車(chē)在滿(mǎn)載狀態(tài)下時(shí)能停在坡度12%的坡道上［6］。

當(dāng)車(chē)輛停在坡道上時(shí)，車(chē)輛的整車(chē)重力G可分解成垂直于坡道的力F1和平行于坡道的力F2。重力分解圖如圖1所示。

圖1 重力分解圖Fig.1 Decomposition of gravity

每輛車(chē)均可按照國(guó)標(biāo)規(guī)定的坡度和其車(chē)重計(jì)算F2。如坡道坡度為20%，則有如下關(guān)系式:

式中:F2為平行于坡道的重力分量，N;G為車(chē)輛的整車(chē)重力，N。

當(dāng)車(chē)輛的駐車(chē)制動(dòng)力大于F2時(shí)，車(chē)輛就能停留在坡道上;反之，當(dāng)車(chē)輛的駐車(chē)制動(dòng)力小于F2時(shí)，車(chē)輛就會(huì)下滑。根據(jù)以上工作原理，得出以下關(guān)系式:

式中:F為駐車(chē)制動(dòng)力，N。

由此，我們可將坡道測(cè)試轉(zhuǎn)換為平路測(cè)試，避免了坡道檢驗(yàn)和臺(tái)式檢驗(yàn)的不足。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

駐車(chē)制動(dòng)檢驗(yàn)裝置主要包括機(jī)械牽引裝置和檢測(cè)儀表兩部分，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中，檢測(cè)儀表連接拉力傳感器。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.2 Architecture of the system

2.1 機(jī)械牽引裝置

機(jī)械牽引裝置主要包括底座支架、升降機(jī)構(gòu)、測(cè)力機(jī)構(gòu)、拉力傳感器和連接線(xiàn)(即鋼絲繩)等。底座支架用來(lái)將整個(gè)裝置固定在地面上，并為整個(gè)裝置提供剛性支撐。升降機(jī)構(gòu)用以調(diào)節(jié)測(cè)力機(jī)構(gòu)和拉力傳感器的位置，使之與車(chē)輛受力點(diǎn)保持在一個(gè)水平面上，以排除因夾角帶來(lái)的測(cè)量誤差。測(cè)力機(jī)構(gòu)用于產(chǎn)生牽引力，拉力傳感器用于測(cè)量拉力的大小，其中傳感器選擇高靈敏度、應(yīng)變式的拉力傳感器。

2.2 檢測(cè)儀表

檢測(cè)儀表由智能化信息處理單元、無(wú)線(xiàn)通信等組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

圖3 檢測(cè)儀表結(jié)構(gòu)框圖Fig.3 Block diagram of the detection instrument

測(cè)試人員通過(guò)操作按鍵設(shè)定待測(cè)車(chē)輛的車(chē)型、車(chē)牌、質(zhì)量等信息，檢測(cè)儀表根據(jù)國(guó)標(biāo)要求換算出該待測(cè)車(chē)輛的合格駐車(chē)制動(dòng)力，以待測(cè)試。C8051F060芯片對(duì)拉力傳感器信號(hào)進(jìn)行處理?yè)Q算，得到車(chē)輛的實(shí)際牽引力和駐車(chē)制動(dòng)力，從而與國(guó)標(biāo)計(jì)算值進(jìn)行比較，判斷駐車(chē)制動(dòng)力是否合格，并進(jìn)行報(bào)警和顯示。此外，該檢測(cè)儀表還具備無(wú)線(xiàn)通信功能，可將檢測(cè)結(jié)果遠(yuǎn)傳至電腦進(jìn)行保存［7］。

2.3 裝置操作

駐車(chē)制動(dòng)裝置的操作步驟具體介紹如下。

首先，設(shè)定檢測(cè)儀表，檢測(cè)人員通過(guò)操作按鍵設(shè)定待測(cè)車(chē)輛的車(chē)型、車(chē)牌、質(zhì)量等信息，檢測(cè)儀表自動(dòng)換算出該待測(cè)車(chē)輛的合格駐車(chē)制動(dòng)力，以待測(cè)試。

其次，將待測(cè)車(chē)輛停放于水平路面上，待測(cè)車(chē)輛通過(guò)鋼絲繩與測(cè)試儀的測(cè)力傳感器連接，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)升降機(jī)構(gòu)手輪調(diào)整測(cè)力手機(jī)和測(cè)力傳感器的高度，使連接線(xiàn)保持水平。

最后，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)力機(jī)構(gòu)給車(chē)輛施加拉力，同時(shí)檢測(cè)儀表測(cè)量并顯示此拉力值。當(dāng)拉力值大于車(chē)輛規(guī)定的牽引力時(shí)，儀表就發(fā)出報(bào)警提示，此時(shí)即停止檢驗(yàn)。如果車(chē)輛沒(méi)有移動(dòng)，說(shuō)明車(chē)輛的駐車(chē)制動(dòng)性能合格;如果在測(cè)力機(jī)構(gòu)給車(chē)輛施加拉力過(guò)程中，牽引力尚未達(dá)到車(chē)輛規(guī)定值時(shí)車(chē)輛已經(jīng)移動(dòng)，說(shuō)明車(chē)輛的駐車(chē)制動(dòng)性能不合格，也應(yīng)停止檢驗(yàn)。

在檢驗(yàn)過(guò)程中，檢測(cè)儀表可實(shí)時(shí)顯示測(cè)量的拉力值和最大拉力值。每次檢驗(yàn)后，均可將檢驗(yàn)數(shù)據(jù)保存并遠(yuǎn)傳至電腦。

3 軟件編寫(xiě)

系統(tǒng)軟件編寫(xiě)采用模塊化設(shè)計(jì)、菜單式處理。系統(tǒng)軟件部分主要包括按鍵模塊、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示、蜂鳴報(bào)警和無(wú)線(xiàn)通信等，其結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。

圖4 軟件框圖Fig.4 Block diagram of the software

4 測(cè)試結(jié)果

在上海寶鋼有限股份公司運(yùn)輸部機(jī)動(dòng)車(chē)安全性能檢測(cè)站，使用該駐車(chē)制動(dòng)性能測(cè)試裝置分別對(duì)9輛在用汽車(chē)和滬B040XX輕型普通貨車(chē)進(jìn)行了駐車(chē)制動(dòng)性能測(cè)試，并同時(shí)測(cè)取了反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試數(shù)據(jù)，測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 測(cè)試數(shù)據(jù)Tab.1 Test Data

對(duì)滬B040XX輕型普通貨車(chē)(品牌為蘭箭LJC1041ABD)進(jìn)行了車(chē)輛由正常調(diào)節(jié)至臨界合格、不合格的針對(duì)性試驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示，待測(cè)車(chē)輛整車(chē)質(zhì)量為2421 kg。

表2 測(cè)試數(shù)據(jù)Tab.2 Test Data

測(cè)試結(jié)果表明，對(duì)于反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、試驗(yàn)坡道和該駐車(chē)制動(dòng)性能測(cè)試裝置，車(chē)輛的駐車(chē)制動(dòng)在同一狀態(tài)時(shí)(原正常運(yùn)行狀態(tài)、調(diào)松至合格值臨界狀態(tài)和不合格狀態(tài))的測(cè)試結(jié)果和變化趨勢(shì)基本一致。

駐車(chē)制動(dòng)性能測(cè)試裝置能較方便地采用牽引力的方法測(cè)試各型號(hào)車(chē)輛的駐車(chē)制動(dòng)力。因此，對(duì)無(wú)法在反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試駐車(chē)制動(dòng)力的三軸車(chē)、多軸車(chē)，可使用該設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。

對(duì)于駐車(chē)制動(dòng)軸(后軸)的軸重比前軸的軸重明顯輕的小型貨車(chē)，在反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試后軸駐車(chē)制動(dòng)力時(shí)，易出現(xiàn)誤判現(xiàn)象。對(duì)此，通?？刹捎迷谲?chē)廂后部加載(加載物或人，加載重量不計(jì)入后軸重)的方法，解決后軸附著重量輕對(duì)測(cè)試的影響。而采用駐車(chē)制動(dòng)性能測(cè)試儀測(cè)量不受此影響，可直接得到測(cè)試結(jié)果。

此外，對(duì)駐車(chē)制動(dòng)力作用在傳動(dòng)軸上的汽車(chē)，且無(wú)法在反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試的，宜用駐車(chē)式制動(dòng)性能測(cè)試儀測(cè)試。

綜合上述試驗(yàn)結(jié)果，在缺乏駐車(chē)坡道、無(wú)法駛上駐車(chē)坡道的機(jī)動(dòng)車(chē)、無(wú)法在反力滾筒式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試的車(chē)輛，采用該駐車(chē)式制動(dòng)性能測(cè)試設(shè)備測(cè)量駐車(chē)制動(dòng)力的方法是完全可行的。

5 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)《機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件》(GB 7258-2004)和《機(jī)動(dòng)車(chē)安全檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法》(GB 21861-2008)對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)駐車(chē)制動(dòng)性能檢驗(yàn)的要求，結(jié)合《汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法》(GB 12676-1999)的規(guī)定［7］，該駐車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)裝置采用牽引力的測(cè)試方法，省卻了建設(shè)試車(chē)坡道的場(chǎng)地和費(fèi)用，避免了臺(tái)式檢驗(yàn)的不足，能夠滿(mǎn)足各種類(lèi)型(包括無(wú)法上制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)和試車(chē)坡道)機(jī)動(dòng)車(chē)的驗(yàn)車(chē)要求。

整套設(shè)備具有使用方便、占地面積小、測(cè)量準(zhǔn)確和安裝方便的特點(diǎn)，可用于機(jī)動(dòng)車(chē)檢測(cè)機(jī)構(gòu)、事故車(chē)輛檢驗(yàn)、修理廠(chǎng)等。

［1］王維，劉建農(nóng)，何光里.汽車(chē)制動(dòng)性能檢測(cè)［M］.北京:人民交通出版社，2005:1－3.

［2］中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB 21861-2008機(jī)動(dòng)車(chē)安全檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法［S］.2004:10－13.

［3］國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 12676-1999汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法［S］.1999:10－22.

［4］王瑛，郭清勝.用牽引法檢測(cè)汽車(chē)駐車(chē)制動(dòng)性能的試驗(yàn)研究［J］.東北汽車(chē)運(yùn)輸，1992(3):35－38.

［5］王曉春.牽引法在汽車(chē)駐車(chē)制動(dòng)性能中的檢測(cè)與應(yīng)用［J］.黑龍江科技信息，2004(12):72－73.

［6］國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 7258-2004機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件［S］.2004:14－15.

［7］蔣宇晨，周劍敏.MBK-01型便攜式制動(dòng)性能測(cè)試儀的應(yīng)用［C］//第七屆工業(yè)儀表與自動(dòng)化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，2006:374－376.