林夕騰 張洪寶 鄭曉曉/上海市計量測試技術(shù)研究院

0 引言

滾筒反力式制動檢驗臺是GB 7258-2017《機(jī)動車運行安全技術(shù)條件》和GB 21861-2014《機(jī)動車安全技術(shù)檢驗項目和方法》規(guī)定，機(jī)動車檢驗檢測機(jī)構(gòu)必備的檢測設(shè)備之一。機(jī)動車安全運行最重要的保障是機(jī)動車應(yīng)有良好、可靠的制動性能。因此，機(jī)動車安檢機(jī)構(gòu)中最主要的檢測設(shè)備應(yīng)為滾筒反力式制動檢驗臺（以下簡稱制動臺）。然而，由于制動臺響應(yīng)時間、結(jié)構(gòu)性能的不同以及采用靜態(tài)檢定方法（即用標(biāo)準(zhǔn)力傳感器在靜態(tài)狀態(tài)下檢定其力值準(zhǔn)確性），所以，無法反映其“動態(tài)檢測”狀態(tài)下車輛制動性能的實際情況，也就造成了機(jī)動車安全性能檢測的“不可比性”[1-2]。

1 滾筒式反力制動檢驗臺的檢定方法

根據(jù)JJG 906-2015《滾筒反力式制動檢驗臺》的規(guī)定，滾筒反力式制動檢驗臺的計量主要包括外觀、靜態(tài)誤差、動態(tài)誤差、滾筒滑動附著系數(shù)、滑移率。計量機(jī)構(gòu)利用靜態(tài)制動力檢定裝置進(jìn)行靜態(tài)力傳感器的檢定，利用動態(tài)制動力檢定裝置進(jìn)行滾筒滾動狀態(tài)的檢定，根據(jù)靜態(tài)制動力和動態(tài)制動力兩方面測得的數(shù)據(jù)來綜合評價滾筒反力式制動檢驗臺的性能。

1.1 靜態(tài)檢定

滾筒反力式制動檢驗臺的檢測原理是將被檢機(jī)動車的車輪置于制動臺的兩個滾筒上，用電動機(jī)帶動減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動滾筒，再帶動車輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而車輪也給制動臺滾筒一個與旋轉(zhuǎn)方向相反的力，并通過傳感器測量及放大后，制動臺儀表上顯示出被檢機(jī)動車的制動力，檢定過程如圖1。

圖1 檢定示意圖

制動臺的檢定是模擬車輪給其一個反力，采用專用測力杠桿和測力傳感器，通過螺旋副產(chǎn)生拉力，專用測力杠桿對制動臺滾筒產(chǎn)生力矩，相當(dāng)于車輪給滾筒的一個反轉(zhuǎn)的力，制動臺的示值誤差為

式中：δi—— 第i測量點的示值誤差；

fi——第i測量點制動臺三次示值的平均值，N；

r——制動臺滾筒半徑，mm；

Fi——第i測量點時測力傳感器儀表示值，N；

L—— 專用測力杠桿有效力臂長度，mm

在滾筒反力式制動檢驗臺靜態(tài)制動力檢定的過程中，按照J(rèn)JG 906-2015可以檢定結(jié)果，但根據(jù)筆者長期的檢定經(jīng)驗，有許多環(huán)節(jié)需要引起重視。

1）不能反映出行駛車輛制動時的軸荷分配。一般行駛車輛在進(jìn)行制動（特別是緊急制動）時，其重心都會發(fā)生前移，所以制動力也會發(fā)生分配，靜態(tài)檢測就不能反映這一事實，前制動力測量值不高，整車制動力偏低，另外對于小噸位的車輛由于地面附著系數(shù)不高，制動時車輛會隨滾筒拖起，測得的制動力明顯偏低，不能準(zhǔn)確反映實際制動性能。

2）四輪不能同時檢測。車輪在靜態(tài)制動時，受力情況與車輪在路面上制動時沒有動態(tài)制動試驗臺模擬技術(shù)更接近實際。動態(tài)檢定可以使車輛前后軸車輪同時測試，這與車輛在路面上制動試驗一樣，能反映前后軸的制動同步情況，能比較實際地測取制動力特性曲線及整車的制動協(xié)調(diào)時間。

3）測量重復(fù)性差。由于制動臺的不同結(jié)構(gòu)性能以及采用靜態(tài)檢定方法（即用標(biāo)準(zhǔn)力傳感器在靜態(tài)狀態(tài)下檢定其力值準(zhǔn)確性），在機(jī)動車減速過程中減速度的最大點就是制動力的最大點，制動時減速的變化過程就是制動力的變化過程，因此，測量重復(fù)性差與檢測員緊急制動的過程有密切的關(guān)系。由于檢測人員動作不一致性，會造成檢測結(jié)果的重復(fù)性差。

1.2 動態(tài)檢定

將動態(tài)制動力檢定裝置中的左右標(biāo)準(zhǔn)輪分別安裝在液壓制動機(jī)動車后軸的兩邊，連接好動態(tài)裝置的信號線。該機(jī)動車駛上制動臺，制動臺開機(jī)，滾筒帶動標(biāo)準(zhǔn)輪轉(zhuǎn)動，記錄左右制動臺顯示的阻滯力，動態(tài)制動力檢定裝置清零。當(dāng)制動臺顯示屏提示踩剎車時，操作人員在5 ～ 8 s內(nèi)連續(xù)慢踩剎車，應(yīng)確保車輪處于非抱死狀態(tài)（如抱死可采用加載重量的方式使其處于非抱死狀態(tài)），完成制動力測試，分別記錄動態(tài)制動力檢定裝置測得的制動力標(biāo)準(zhǔn)值，制動臺測得的制動力和阻滯力，計算動態(tài)制動力示值誤差：

式中 ：Ei——第i次測量的動態(tài)示值誤差，（i=1，2，3，…，10），%；

fi0——第i次測量，動態(tài)制動力測量裝置顯示的制動力標(biāo)準(zhǔn)值，N；

fi1——第i次測量，制動臺顯示的制動力，N

對滾筒反力式制動檢驗臺的檢定主要是對示值誤差的檢定，其方法是通過檢定杠桿對制動臺的力傳感器加載，用一定數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)砝碼作為參考值，制動臺的測量系統(tǒng)對這個力進(jìn)行測量得到測量值。與參考值比較，如果相對誤差在±3%以內(nèi)[3]，這個制動臺即視為合格。整個檢定過程中，制動臺的滾筒并沒有轉(zhuǎn)動，屬于靜態(tài)過程。而制動臺在實際檢測制動力時卻是一個動態(tài)的過程。所以靜態(tài)制動力檢定僅能確定力傳感器的輸出信號與儀表顯示值之間的關(guān)系，而忽略了實際檢測時制動力在傳遞過程中其他環(huán)節(jié)的影響，傳遞過程如圖2，所以動態(tài)檢定制動臺十分有必要。

圖2 制動力傳遞過程

制動臺在檢測時使用的數(shù)據(jù)處理程序與檢定時使用的數(shù)據(jù)處理程序不完全是同一個程序。因為制造廠商在制動臺出廠時都是給出兩種狀態(tài)，即檢定狀態(tài)和檢測狀態(tài)。存在這樣的情況，在檢定制動臺時，為了使顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理,便于通過檢定。而在制動臺檢測時，在測量電路中，由于電子電路引入的干擾，使測得的信號不穩(wěn)定而引起測量值跳動。若同樣對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，則會使測得的制動力的峰值會有較大的損失，若不加平滑處理，又會使測得的制動力不穩(wěn)定，重復(fù)性差[4]。

動態(tài)檢定制動臺制動力的過程，可以反映出機(jī)動車在行駛過程中車輛軸荷分配，不會出現(xiàn)靜態(tài)檢定過程發(fā)生的重心偏移現(xiàn)象，針對小噸位的機(jī)動車也可以解決地面附著系數(shù)不高而引起的制動力偏低問題。由于動態(tài)制動力檢定裝置的標(biāo)準(zhǔn)輪是分別安裝在機(jī)動車后軸兩邊，可以同時進(jìn)行測量滾筒反力式制動檢驗臺的制動力。整個檢定過程，更加接近車輛在路面上的制動，能夠?qū)嶋H體現(xiàn)制動的曲線和協(xié)調(diào)時間，動態(tài)檢定機(jī)動車在行駛過程中的制動力。

2 檢定結(jié)果的驗證

取上海市計量測試技術(shù)研究院的靜態(tài)制動力檢定裝置和上一級計量標(biāo)準(zhǔn)（A套），對同一規(guī)格型號的滾筒式制動檢驗臺在相同的條件進(jìn)行靜態(tài)制動力檢定，結(jié)果如表1所示。

表1 靜態(tài)檢定制動力驗證結(jié)果

從表1數(shù)據(jù)可以看出，數(shù)值結(jié)果的最大差值為7 N(0.23%）。本靜態(tài)制動力檢定裝置Urel=0.6%，A套標(biāo)準(zhǔn)裝置Urel=0.5%，按公式 |y1-y2|≤，0.23% ＜ 0.78%，計算符合要求，故靜態(tài)制動力檢定裝置的檢定結(jié)果得到驗證。

取上海市計量測試技術(shù)研究院的動態(tài)制動力檢定裝置和上一級計量標(biāo)準(zhǔn)（A套），對同一規(guī)格型號的滾筒式制動檢驗臺在相同的條件下進(jìn)行動態(tài)制動力檢定，結(jié)果如表2所示。

表2 動態(tài)檢定制動力驗證結(jié)果

從表2數(shù)據(jù)可以看出，數(shù)值結(jié)果的最大差值為1.0。本動態(tài)制動力檢定裝置Urel=6.0%，A套標(biāo)準(zhǔn)裝置Urel=3.4%，按公式 |y1-y2|≤1.0%＜ 6.9%，計算符合要求，故動態(tài)制動力檢定裝置的檢定結(jié)果得到驗證。

3 結(jié)語

滾筒反力式制動檢驗臺量值傳遞的準(zhǔn)確性，對于檢驗機(jī)構(gòu)檢測機(jī)動車的制動性能極其重要。試驗結(jié)果表明動態(tài)檢定方法可以彌補(bǔ)靜態(tài)檢定的不足，用兩種方法在進(jìn)行滾筒反力式制動檢驗臺的檢定時，還存在許多問題，如操作不規(guī)范、數(shù)據(jù)處理不準(zhǔn)確等。在檢定時，計量機(jī)構(gòu)應(yīng)嚴(yán)格按照國家檢定規(guī)程進(jìn)行，注意靜態(tài)和動態(tài)過程中設(shè)備安裝、操作規(guī)范、分段計算允差、數(shù)據(jù)修約、測量不確定度評定等問題，以保證出具的校準(zhǔn)結(jié)果準(zhǔn)確有效。另外，定期進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)器的結(jié)果驗證可以加強(qiáng)檢測機(jī)構(gòu)間的技術(shù)交流，保障實驗室校準(zhǔn)能力的可靠性。