麗水市公安局交通警察支隊(duì)（323000）　麻偉明

麗水學(xué)院工程與設(shè)計(jì)學(xué)院（323000）　穆文浩

公安部交通管理科學(xué)研究所（214000）　曹偉平

麗水市綠谷車(chē)影汽車(chē)俱樂(lè)部有限公司（323000）　藍(lán)岳明

浙江省青田縣交警大隊(duì)（323900）　程炎星

探究機(jī)動(dòng)車(chē)在坡道上停駐的極限問(wèn)題

麗水市公安局交通警察支隊(duì)（323000）麻偉明

麗水學(xué)院工程與設(shè)計(jì)學(xué)院（323000）穆文浩

公安部交通管理科學(xué)研究所（214000）曹偉平

麗水市綠谷車(chē)影汽車(chē)俱樂(lè)部有限公司（323000）藍(lán)岳明

浙江省青田縣交警大隊(duì)（323900）程炎星

《機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件》（GB 7258—2012）和《機(jī)動(dòng)車(chē)安全技術(shù)檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法》（GB 21861—2014）規(guī)定，車(chē)輛駐車(chē)制動(dòng)性能可以通過(guò)駐車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)坡道和制動(dòng)檢驗(yàn)臺(tái)2種方式進(jìn)行檢驗(yàn)。目前國(guó)內(nèi)部分機(jī)動(dòng)車(chē)安全技術(shù)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)存在無(wú)駐車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)坡道或雖有坡道但長(zhǎng)度無(wú)法滿(mǎn)足對(duì)多軸貨車(chē)、汽車(chē)列車(chē)等進(jìn)行駐車(chē)制動(dòng)檢驗(yàn)的現(xiàn)象。針對(duì)上述問(wèn)題，筆者曾提出用小型駐車(chē)制動(dòng)檢驗(yàn)坡臺(tái)替代駐車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)坡道來(lái)檢驗(yàn)車(chē)輛駐車(chē)制動(dòng)性能，并進(jìn)行了可行性分析（參見(jiàn)本刊2015年第2期《小型駐車(chē)制動(dòng)檢驗(yàn)坡臺(tái)可行性分析》一文）。小型駐車(chē)制動(dòng)檢驗(yàn)坡臺(tái)采用復(fù)合材料制作，其坡度與標(biāo)準(zhǔn)駐車(chē)坡道相同，但尺寸較小，即將駐車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)坡道小型化，在檢驗(yàn)車(chē)輛駐車(chē)制動(dòng)性能時(shí)，在每個(gè)車(chē)輪下放置一個(gè)坡臺(tái)，然后將車(chē)輛行駛上坡臺(tái)并停駐即可實(shí)施檢驗(yàn)。

本文在此前研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析車(chē)輛向上和向下停駐在駐車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)坡道和小型駐車(chē)制動(dòng)檢驗(yàn)坡臺(tái)上時(shí)，前后車(chē)輪所受支持力的情況，并分析后輪抱死即將產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦?xí)r，車(chē)輛重量在前后車(chē)輪上的壓力分布。

圖1 車(chē)輛向上停駐在駐車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)坡道上

1　車(chē)輛停駐在駐車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)坡道上時(shí)的受力分析

如圖1所示，車(chē)輛停駐在駐車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)坡道上，駐車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)坡道的傾角為θ，汽車(chē)總重量為G，重心高度為H，車(chē)輪半徑為R，前后軸間距為S，重心到后軸和前軸中心的水平距離之比為a:b；后輪為駐車(chē)制動(dòng)輪，后輪的靜摩擦力為f2；前輪可滾動(dòng)，最大滾動(dòng)摩擦力為f1；地面對(duì)前后輪的支持力分別為N1和N2。

當(dāng)車(chē)輛向上停駐在駐車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)坡道上時(shí)，不考慮前輪滾動(dòng)摩擦力，以前輪觸地點(diǎn)為力矩轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)，則只有N2和G產(chǎn)生力矩，由力矩平衡方程可知

同理，當(dāng)車(chē)輛向下停駐在駐車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)坡道上時(shí)，不考慮前輪滾動(dòng)摩擦力，以前輪觸地點(diǎn)為力矩轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)，則只有N2和G產(chǎn)生力矩，由力矩平衡方程可知

因此，對(duì)于車(chē)輛在駐車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)坡道向上和向下停駐的2種情況，不考慮前輪滾動(dòng)摩擦力，其后輪的靜摩擦力（駐車(chē)制動(dòng)力）都相同，只是車(chē)輛后輪所受的支持力（N2）不同。其中，

車(chē)輛向上停駐時(shí)，其后輪受到的支持力要比向下停駐時(shí)的要大。

2 車(chē)輛停駐在小型駐車(chē)制動(dòng)檢驗(yàn)坡臺(tái)上時(shí)的受力分析

如圖2所示，車(chē)輛停駐在小型駐車(chē)制動(dòng)檢驗(yàn)坡臺(tái)上，其余參數(shù)與駐車(chē)坡道相同，同樣忽略前輪滾動(dòng)摩擦力，以后輪觸地點(diǎn)為力矩轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)，由力矩平衡方程可知

對(duì)于車(chē)輛在小型駐車(chē)制動(dòng)檢驗(yàn)坡臺(tái)向上和向下停駐的2種情況，不考慮前輪滾動(dòng)摩擦力，其后輪的靜摩擦力（駐車(chē)制動(dòng)力）相同，且后輪所受的支持力（N2）也相同。

圖2 車(chē)輛水平停駐在小型駐車(chē)制動(dòng)檢驗(yàn)坡臺(tái)上

2　車(chē)輛重量在前后車(chē)輪上的分布對(duì)駐車(chē)制動(dòng)性能的影響

當(dāng)車(chē)輛停駐在小型駐車(chē)制動(dòng)檢驗(yàn)坡臺(tái)上時(shí)，車(chē)身水平，無(wú)論車(chē)輛向上停駐還是向下停駐，其后輪所受坡臺(tái)斜面的支持力相同，如果車(chē)輛后輪未發(fā)生滾動(dòng)，即視為車(chē)輛駐車(chē)制動(dòng)性能合格；當(dāng)車(chē)輛向下停駐在駐車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)坡道上時(shí)，車(chē)身傾斜，會(huì)造成后輪的正壓力減小，使后輪與地面摩擦力不足，后輪雖抱死但有可能發(fā)生滑移（雖然不能說(shuō)明車(chē)輛真實(shí)駐車(chē)制動(dòng)性能，但從安全性上考慮，判定為不合格）。這是否會(huì)造成上述2種檢驗(yàn)方法的結(jié)果不一致呢？為此，設(shè)定在標(biāo)準(zhǔn)駐車(chē)制動(dòng)力（20%G）要求下（設(shè)車(chē)輛后輪為制動(dòng)輪），車(chē)輛向下停駐在駐車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)坡道上，并且后輪抱死與地面剛好發(fā)生滑移，分析車(chē)輛重量在前后車(chē)輪的分布情況。

當(dāng)車(chē)輛向下停駐在駐車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)坡道上時(shí)，車(chē)輛沿斜面的下滑力為F=Gsinθ，垂直斜面方向上的受力平衡方程為N1+N2=Gcosθ。當(dāng)后輪在駐車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)坡道上產(chǎn)生滑移時(shí)，后輪滑動(dòng)摩擦力為f2=N2μ(μ為駐車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)坡道與車(chē)輪間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)）。不考慮前輪的滾動(dòng)摩擦力，假設(shè)車(chē)輛駐車(chē)制動(dòng)性能足夠好，由于后輪對(duì)斜面的正壓力不夠大，車(chē)輛在沿斜面的下滑力作用下使后輪剛好發(fā)生滑移，則有Gsinθ=N2μ。對(duì)于20%坡度的駐車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)坡道，已知sinθ=0.196,cosθ=0.980,μ=0.7，由上述關(guān)系式可推導(dǎo)出

由此可知，當(dāng)車(chē)輛后輪對(duì)坡道的正壓力與車(chē)輛對(duì)坡道總的正壓力之比≤0.286時(shí)，車(chē)輛才會(huì)出現(xiàn)向下滑移。

由公式（2）可知，車(chē)輛后輪對(duì)坡道的正壓力與車(chē)輛對(duì)坡道總的正壓力之比與重心高度（H）、重心到后軸和前軸中心的水平距離之比（a:b）及前后軸間距（S）有關(guān)，而對(duì)于實(shí)際車(chē)輛，能查閱到的數(shù)據(jù)只有車(chē)輛水平放置時(shí)前后軸上的重量之比（即a:b）和前后軸間距，沒(méi)有車(chē)輛重心高度數(shù)據(jù)。筆者收集了一些后軸重量較輕車(chē)型（五菱、長(zhǎng)安、東風(fēng)微型貨車(chē)和小型客車(chē)等）的車(chē)輛參數(shù)，發(fā)現(xiàn)在車(chē)輛水平放置狀態(tài)下，東風(fēng)牌雙排座位貨車(chē)后軸重量與總軸重之比最小，為0.442，又已知該車(chē)前后軸間距為2.76 m，假設(shè)該車(chē)向下停駐在駐車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)坡道上，后輪抱死但車(chē)輛剛好產(chǎn)生向下滑移（即車(chē)輛后輪對(duì)坡道的正壓力與車(chē)輛對(duì)坡道總的正壓力之比=0.286），則由公式（2）可計(jì)算出該車(chē)重心高度為2.15 m，這明顯不符合實(shí)際，且通過(guò)實(shí)際測(cè)試（圖3），該車(chē)確實(shí)不會(huì)在后輪抱死時(shí)向下滑移。因此在標(biāo)準(zhǔn)駐車(chē)制動(dòng)力（20%G）的情況下，車(chē)輛向下停駐時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)由于后輪對(duì)坡道斜面的正壓力不夠，導(dǎo)致車(chē)輪雖抱死仍向下滑移的現(xiàn)象。

圖3 東風(fēng)牌雙排座位貨車(chē)向下停駐在駐車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)坡道上

（2016-03-25）