交通運輸部公路科學研究院 劉元鵬，仝曉平，王 平

深圳市康士柏實業(yè)有限公司 李 振

為了保證汽車轉(zhuǎn)向車輪作無橫向滑移的直線滾動，要求轉(zhuǎn)向輪外傾角和前束有適當配合，轉(zhuǎn)向輪外傾角產(chǎn)生的外張力與轉(zhuǎn)向輪前束產(chǎn)生的內(nèi)向力相互抵消，以保證轉(zhuǎn)向輪朝正直方向行駛。當車輛使用過程中轉(zhuǎn)向輪外傾角和前束發(fā)生變化，兩參數(shù)的平衡被破壞時，轉(zhuǎn)向車輪就會處于邊滾邊滑的狀態(tài)，將產(chǎn)生側(cè)向滑移現(xiàn)象，稱為轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑。通常采用汽車側(cè)滑檢驗臺（以下簡稱“側(cè)滑臺”）來檢測轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量（m/km），向外滑移為正（+）值，向內(nèi)滑移為負（-）值。

為了適應營運車輛的檢測需要，交通運輸部將《汽車側(cè)滑檢驗臺》（JT/T 507—2004）修訂列為2018年交通運輸標準計劃，經(jīng)過2年多的研究與試驗，交通運輸部發(fā)布了新的《汽車側(cè)滑檢驗臺》（JT/T 507—2021）標準（以下簡稱“本標準”），自2021年8月1日起實施。

1 側(cè)滑臺的分類與結(jié)構(gòu)

側(cè)滑臺主要用于機動車檢驗檢測機構(gòu)和汽車維修企業(yè)。使用時，汽車轉(zhuǎn)向輪在不施加轉(zhuǎn)向力的條件下，汽車以不高于5 km/h車速直線駛過側(cè)滑臺，測得轉(zhuǎn)向車輪在滑板縱向有效測量范圍內(nèi)滾動所引起的滑板橫向位移量（mm）與縱向有效測量長度（m）之比值，并換算成轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量（m/km）。因此，側(cè)滑臺應具備足夠的結(jié)構(gòu)強度、尺寸和測量準確性，綜合考慮側(cè)滑臺的結(jié)構(gòu)與檢測功能，有以下4種分類方式。

（1）按照額定承載質(zhì)量，側(cè)滑臺分為3 000 kg、10 000 kg及13 000 kg等3個級別。

（2）按照縱向有效測量長度，側(cè)滑臺分為500 mm（適用于乘用車檢測）和1 000 mm（適用于中重型車輛檢測）2類。

（3）按照使用測量滑板數(shù)量，側(cè)滑臺分為單板式側(cè)滑臺和雙板聯(lián)動式側(cè)滑臺。

目前普遍使用的是雙板聯(lián)動式側(cè)滑臺，由機械裝置連接的左右滑板同步向內(nèi)或向外移動，并通過位移傳感器來檢測汽車轉(zhuǎn)向車輪橫向側(cè)滑量。其結(jié)構(gòu)主要由機械和電氣系統(tǒng)兩部分組成。如圖1所示，機械部分主要由左右兩塊滑板、聯(lián)桿機構(gòu)、回零機構(gòu)（復位彈簧）、滾動元件（滾輪）及導向機構(gòu)、限位裝置及鎖零機構(gòu)組成。電氣部分主要包括位移傳感器和電氣儀表，滑板向內(nèi)或向外的位移量通過位移傳感器轉(zhuǎn)換成電信號，再傳輸給電氣儀表，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后顯示出側(cè)滑量。

圖1 雙板聯(lián)動式側(cè)滑檢驗臺的結(jié)構(gòu)示意圖

（4）按照可測轉(zhuǎn)向軸的軸數(shù)，側(cè)滑臺分為單轉(zhuǎn)向軸側(cè)滑臺和雙轉(zhuǎn)向軸側(cè)滑臺。

目前，采用雙轉(zhuǎn)向軸的車輛越來越多，營運貨車在重載情況下，轉(zhuǎn)向輪的側(cè)滑量過大會加劇輪胎的磨損，易引發(fā)交通事故?！稒C動車安全技術(shù)檢驗項目和方法》（GB 38900—2020）要求對雙轉(zhuǎn)向軸車輛的第一軸、第二軸（輪）橫向側(cè)滑量都要進行檢測。

用于雙轉(zhuǎn)向軸檢測的側(cè)滑臺，其結(jié)構(gòu)和工作原理與常規(guī)的單軸側(cè)滑臺基本相同。設計時應采取技術(shù)措施分別測量第一、第二轉(zhuǎn)向軸（輪）側(cè)滑量數(shù)據(jù)并進行評判。目前采用的技術(shù)方法主要有以下2種。

1）采用兩套相互獨立并能將側(cè)滑板面自動鎖止/解鎖的側(cè)滑臺，稱為滑板“兩次定位”方式。

2） 在現(xiàn)有雙板聯(lián)動式側(cè)滑臺臺體上進行技術(shù)改造，采用滑板能快速回位的常規(guī)側(cè)滑臺，稱為滑板“快速回位”方式。

2 基本功能

《機動車運行安全技術(shù)條件》（GB 7258—2017）規(guī)定；使用側(cè)滑臺檢測汽車轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑時，對前軸采用非獨立懸架的汽車（前軸采用雙轉(zhuǎn)向軸時除外），轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量值不應大于±5 m/km。因此，側(cè)滑臺的最小測量量程為10.0 m/km，側(cè)滑臺顯示及輸出的物理量單位為米每千米（m/km），顯示裝置分辨力為0.1 m/km，且具有以下基本功能。

（1）汽車轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量的顯示功能，可通過二次儀表（工控機、單片機及顯示裝置等）予以實現(xiàn)。

（2）側(cè)滑臺應具有通信接口、聯(lián)網(wǎng)可控，并提供接口定義及相關(guān)通信協(xié)議。數(shù)字式儀表顯示應穩(wěn)定，無缺劃、閃爍等現(xiàn)象。

（3）側(cè)滑臺工作時，滑板應處于自由放松狀態(tài)，但為了避免滑板受到其他外力作用造成損壞，在非工作狀態(tài)時，如運輸、搬運及停止使用，滑板應能鎖止。

（4）單機使用或未與計算機控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的側(cè)滑臺，應具有超限聲響或燈光報警功能，測量數(shù)據(jù)保持時間應不少于8 s。

3 誤差及檢測準確性

3.1 示值誤差

示值誤差是測量儀器設備重要的性能指標，決定測量結(jié)果的準確性和可信度，側(cè)滑臺的示值誤差包括靜態(tài)示值誤差和動態(tài)示值誤差，反映的是系統(tǒng)誤差。

從國外同類產(chǎn)品看，日本安全公司（Anzen）、彌榮公司（Iyasaka）規(guī)定的側(cè)滑臺靜態(tài)示值誤差為±0.2 m/km。我國的應用實踐也表明，側(cè)滑臺靜態(tài)示值誤差為±0.2 m/km較為合理，可以滿足在用汽車檢測標準法規(guī)的要求。

由于汽車轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量的檢測是個動態(tài)過程，被測車輪離開滑板的瞬間，側(cè)滑量為最大值，而電氣系統(tǒng)的濾波方式會使測量值產(chǎn)生滯后，從而影響動態(tài)響應時間和測取最大側(cè)滑量，因此需要規(guī)定動態(tài)示值誤差的要求。動態(tài)示值誤差是評價側(cè)滑臺動態(tài)響應的技術(shù)指標，反映電氣系統(tǒng)在規(guī)定的時間內(nèi)達到給定標準信號的響應速度，直接影響測量結(jié)果的準確性，側(cè)滑臺的動態(tài)示值誤差為±4%。

3.2 示值重復性

檢測數(shù)據(jù)“重復性”反映儀器設備多次檢測結(jié)果的離散度和可信度。示值重復性是評價靜態(tài)示值離散度指標，分別計算各測量點3次示值之間的最大差值，側(cè)滑臺的示值重復性為±0.1 m/km。

3.3 零位誤差

當汽車轉(zhuǎn)向輪通過側(cè)滑臺滑板后，儀表顯示并輸出檢測結(jié)果，其后，在復位彈簧的作用下，滑板回到初始位置（零位），此時，儀表顯示側(cè)滑量應為零，方可進行下一輛車的檢測。由于復位彈簧剛度變化及回位部件裝配、磨損等因素影響，回位可能偏離零位，需要在不影響測量精確度的前提下，給出適當?shù)牧阄辉试S誤差，側(cè)滑臺零位誤差為±0.2 m/km。對于單轉(zhuǎn)向軸側(cè)滑臺本標準只規(guī)定了零位允許誤差，無需規(guī)定回位時間。

3.4 示值漂移

示值漂移反映儀器設備電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以及環(huán)境條件（特別是溫度的變化）對測量結(jié)果的影響程度。理論上，測量結(jié)果不應隨環(huán)境條件產(chǎn)生變化，而在實際設計時，應將示值漂移控制在最小程度。具體要求為：側(cè)滑臺滑板位移至5.0 m/km位置并保持穩(wěn)定，30 min內(nèi)，示值漂移應不超過±0.2 m/km。

4 雙轉(zhuǎn)向軸側(cè)滑臺的回位時間

對于雙轉(zhuǎn)向軸車輛的側(cè)滑量檢測，目前采用“快速回位”結(jié)構(gòu)方式的較多，當?shù)谝晦D(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向輪完成檢測駛離滑板后，滑板應在第二轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向輪駛?cè)牖迩翱焖倩氐搅阄?，并完全靜止，這個時間過程稱為回位時間，以便進行第二轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向輪的檢測。對于雙轉(zhuǎn)向軸側(cè)滑臺，回位時間與零位誤差同步進行，當零位誤差符合±0.2 m/km要求時，方可進行回位時間試驗。

營運貨車雙轉(zhuǎn)向軸的軸距一般在1 500 mm～2 100 mm，按最小軸距計算，再考慮輪胎的接地面壓痕，第一轉(zhuǎn)向軸（輪）與第二轉(zhuǎn)向軸（輪）最近接地點間的距離在1 300 mm左右。為了科學確定回位時間，選擇雙轉(zhuǎn)向軸車輛，按測試車速上限5 km/h通過側(cè)滑臺進行試驗，從示波器讀取電壓變化，計算側(cè)滑臺滑板回零并處于靜止狀態(tài)的時間，即得到回位時間（ms），10次試驗結(jié)果見表1所列。由表1可知，各側(cè)滑位移量下測得的最大回位（零）時間分別為160 ms、140 ms、200 ms、140 ms、280 ms、220 ms。另外，當側(cè)滑位移量為5.0 m/km時，示波器測得的波形如圖2所示。

根據(jù)表1和圖2的試驗結(jié)果進行如下分析。

圖2 側(cè)滑位移量為5.0 m/km時測得的波形（截屏）

表1 雙轉(zhuǎn)向軸側(cè)滑臺位移量與回位時間

（1）滑板在位移量為10.0 m/km時，電磁鐵吸合，滑板回位（零）最大響應時間不大于280 ms，且電磁鐵松開后，滑板零位誤差不超過±0.2 m/km。

（2）在測試時，滑板位移向外比向內(nèi)移動時間略長，這是由于位移傳感器內(nèi)部彈簧所致。

（3）從雙轉(zhuǎn)向軸的軸距范圍分析，由于采用的回位方式結(jié)構(gòu)不同，側(cè)滑位移量從±5 m/km回到±0.2 m/km以內(nèi)，響應時間不大于300 ms，才能保證滑板在第二轉(zhuǎn)向軸車輪駛?cè)牖迩巴瓿苫匚唬悖﹦幼鳎詽M足即將進行的第二轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向輪的檢測。

因此，本標準規(guī)定：對于采用“快速回位”方式的雙轉(zhuǎn)向軸側(cè)滑臺，當?shù)谝晦D(zhuǎn)向軸通過側(cè)滑臺滑板后，滑板回到初始零位的時間應不大于300 ms。對于采用“兩次定位”方式的雙轉(zhuǎn)向軸側(cè)滑臺，當?shù)谝晦D(zhuǎn)向軸通過側(cè)滑臺滑板后，側(cè)滑量顯示示值應在300 ms以內(nèi)清零。

5 測滑臺滑板要求

5.1 滑板位移同步性

雙板聯(lián)動式側(cè)滑臺由機械裝置連接的左、右滑板應同步向內(nèi)或向外移動，當機械連接裝置加工裝配不良、連接軸承及軸承座間隙過大時，均會導致左、右滑板位移不同步，從而影響檢驗檢測結(jié)果的準確性，因此，需要對側(cè)滑臺左、右滑板的位移同步性做出如下規(guī)定：雙板聯(lián)動式側(cè)滑臺的左、右滑板同步誤差不大于±0.1 mm。

5.2 滑板移動所需作用力

雙板聯(lián)動式側(cè)滑臺，其滑板安裝有復位彈簧，保證滑板發(fā)生位移后可自動回到原來位置，側(cè)滑臺的滑板移動應靈活平穩(wěn)，無明顯的阻滯現(xiàn)象。由于復位彈簧具有一定的拉伸力，加上滑板自重和與導軌的摩擦阻力，會使滑板位移時產(chǎn)生一定的阻力，這一阻力客觀存在，又不可或缺。當阻力過小時，影響滑板回位；當阻力過大時，影響滑板位移，故應對此指標進行約束，即滑板從零位開始位移至0.1 m/km時，所需作用力應不大于60 N；滑板從零位開始位移至5.0 m/km時，所需作用力應不大于120 N。

5.3 滑板表面處理

汽車轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量是轉(zhuǎn)向輪前束和轉(zhuǎn)向輪外傾角綜合作用的結(jié)果，由此可見，汽車轉(zhuǎn)向車輪與側(cè)滑臺滑板相接觸，車輪的橫向側(cè)向力作用于滑板，使滑板產(chǎn)生向外或向內(nèi)位移。

顯然，當側(cè)滑臺滑板表面的附著系數(shù)過低時，車輪與滑板之間會產(chǎn)生滑移，車輪側(cè)向力不能完全傳遞，從而導致測量誤差。因此，側(cè)滑臺滑板表面需要有一定的附著系數(shù)（不小于0.7），應采用防滑材料或防滑工藝。

5.4 滑板撓度

側(cè)滑臺滑板是主要承載平面單元，在設計生產(chǎn)時應確保側(cè)滑臺滑板具有足夠的結(jié)構(gòu)強度和剛度，避免被測車輛重載下產(chǎn)生過大變形或塑性變形，從而導致疲勞損壞和測量失準。側(cè)滑臺滑板撓度的要求如下：在額定承載狀態(tài)下，側(cè)滑臺滑板的最大撓度應不大于5 mm/m。

6 導軌與滾動元件硬度要求

6.1 滑板承載導軌

側(cè)滑臺滑板所受車輪載荷作用于承載導軌之上，滾動元件在承載導軌上使滑板產(chǎn)生位移，故導軌應具有一定的硬度和耐磨性?；宄休d導軌的洛氏硬度（HRC）為40～45。

6.2 滑板限位導軌

滑板限位導軌是確保滾動元件直線位移軌跡的部件，與滑板承載導軌硬度要求相同，滑板限位導軌的洛氏硬度（HRC）為40～45。

6.3 滾動元件

滾動元件（滾輪）是側(cè)滑臺滑板產(chǎn)生位移時的運動部件，同時起到支撐滑板重力載荷的作用，通常一個滑板配有4個滾輪支撐。對滾動元件的要求如下。

（1）滾動元件的尺寸公差等級不得低于加工精度IT8級。

（2）滾動元件的形狀公差：圓度、圓柱度不得低于8級。

（3）滾動元件的洛氏硬度（HRC）為45～50。

7 電氣系統(tǒng)

電氣系統(tǒng)目前采用的位移傳感器主要有2種：電位計式和差動變壓器式。位移傳感器是將位移量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺ㄝ敵鲭妷海?，通過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并送入單片機處理，得出的側(cè)滑量值由儀表顯示出來。

7.1 數(shù)據(jù)采集

對于測量系統(tǒng)，不同的數(shù)據(jù)采集頻率對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應時間和測量結(jié)果有不同程度的影響，同時也影響到不同生產(chǎn)廠家產(chǎn)品之間示值可比性。采樣頻率過高可能會使系統(tǒng)不穩(wěn)定，而采樣頻率過低，可能造成部分檢測數(shù)據(jù)的丟失。此外，側(cè)滑臺的數(shù)據(jù)采集只涉及橫向側(cè)滑量一個參數(shù)，且無系統(tǒng)控制參數(shù)，采樣頻率可取偏大值。因此，規(guī)定側(cè)滑量的數(shù)據(jù)采集頻率應不小于100 Hz，以便于各生產(chǎn)企業(yè)統(tǒng)一、規(guī)范。

7.2 電氣系統(tǒng)的安全性

電氣系統(tǒng)的安全性是機電設備的重要技術(shù)要求，關(guān)系到安全生產(chǎn)和設備可靠性。對側(cè)滑臺電氣系統(tǒng)的安全性提出如下要求。

（1）應能經(jīng)受50 Hz、1.5 kV，歷時1 min的耐電壓試驗，不應出現(xiàn)擊穿、飛弧等現(xiàn)象。

（2）系統(tǒng)絕緣電阻應不小于5 MΩ。

（3）應有接地保護端子，該端子旁應有金屬制作的接地標志，使用安裝時應可靠接地。

8 側(cè)滑臺的裝配質(zhì)量

總成、部件加工質(zhì)量好，但裝配不良，整機性能仍會受到影響，因此，裝配質(zhì)量尤為重要，整機裝配的要求如下。

（1）承載導軌和滾動元件應清潔、潤滑，滾動元件滾動自如，并應與上、下承載導軌同時接觸。

（2）滑板裝配后，其縱向的位移量不大于0.1 mm。

（3）滑板基面與框架上平面間的高度差為±2.0 mm。

（4）滑板與框架前、后方向的邊隙不大于5.0 mm。