．试验．测试・ 乘用车安全性能检测中制动性能标准分析 陈福恩 刘双双 袁 雪 魏学业 （北京交通大学） 【摘要】针对汽车制动过程及制动力的测试方法进行了分析，对近年来我国制定的制动力性能检验标准的优缺 点进行了阐述 指 。ＧＢ ７２５８—８７未对整个制动过程加以控制，导致通过了检测的车辆也会出现制动甩现象；ＧＢ ７２５８—９７对初始制动阶段缺乏考虑．导致一部分合格车辆通不过检测线；ＧＢ ７２５８－－２００４标准比较科学合理。对标 准巾存在的不足给出了相应的解决方法。 主题词：乘用车制动性能检测标准 中图分类号：Ｕ４６７．４＋９９文献标识码：Ａ文章编号：１０００—３７０３（２０１２）０４—００５１—０４ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｂｒａｋｉｎｇ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ Ｃａｒ Ｓａｆｅｔｙ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｃｈｅｎ Ｆｕｅｎ，Ｌｉｕ Ｓｈｕａｎｇｓｈｕａｎｇ，Ｙｕａｎ Ｘｕｅ，Ｗｅｉ Ｘｕｅｙｅ （Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｓ ｍａｄｅ ｔｏ ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓ ｂｒａｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｂｒａｋｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ ｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｏｆ ｂｒａｋｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｆｏｒｍｕｌａｔｅｄ ｂｙ Ｃｈｉｎａ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ ａｒｅ ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ．Ｉｔ ｉｓ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｔｈａｔ ｓｔａｎｄａｒｄ ＧＢ７２５８－－８７ ｆａｉｌｓ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｂｒａｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎ ｂｒａｋｉｎｇ ｓｗｅｒｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｗｈｉｃｈ ａｌｒｅａｄｙ ｐａｓｓ ｔｅｓｔ；ＧＢ７２５８－－９７ ｄｏｅｓｎ＇ｔ ｃｏｎｓｉｄｅｒ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｂｒａｋｉｎｇ ｓｔａｇｅ，ｃａｕｓｉｎｇ ｓｏｍｅ ｑｕａｌｉｉｆｅｄ ｖｅｈｉｃｌｅ ｃａｎ ｎｏｔ ｐａｓｓ ｔｅｓｔ；ＧＢ７２５８－－２００４ ｉｓ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ａｎｄ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ，ｗｈｉｃｈ ｇｉｖｅｓ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｏ ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ ｓｔａｎｄａｒｄ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｃａｒ，Ｂｒａｋｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，Ｔｅｓｔ ｓｔａｎｄａｒｄ １ 前言 由各生产厂家按厂标检验合格方能出厂：交通管 理部门对部分新车及旧车按规定进行年检．年检合格 汽车在给我们的生活和工作带来方便的同时．也导 的车才允许上路 无论是新车出厂检验．还是一般车辆 致了一些社会问题．其中交通事故所造成的人员伤亡 的年检。其主要手段是台架检测试验．其中制动性能是 及财产损失是最严重的问题之一。所以国家及各汽车 安全检验中重要项目之一．为此对乘用车制动性能的 生产厂家分别制定了相应的安全标准．要求新车必须 标准及标准所存在的问题进行了分析 参 考 文 献 ４结束语 １ 袁兆成主编．内燃机设计．北京：机械工业出版社．２００８． 通过试验方法研究了测试齿盘的齿数、半径对 ２黎廷云．磁电式转速传感器的电压特性与应用．自动化仪 发动机扭转振动测试精度的影响，结果表明： 表，１９８９，１０（９）． ａ．齿盘齿数少的测试精度高于齿数多的测试 ３邱群虎．等．测量齿盘齿数对扭振测量精度影响的研究．车 用发动机，２００７，１７１（５）． 精度．但不适于获得更多的数据信息： ４周迅．等．扭振测量误差分析及实用发动机高精度扭振测 ｂ．齿盘直径越大．测试精度越高： 量仪的研制．内燃机工程，２００５，２６（５）． ．采样频率高有助于获得较高的测试精度： ５刘世元．等．内燃机转速波动信号的测量方法．振动、测试 ｄ． 由于发动机在低转速时稳定性较差．所以 与诊断，２０００，２０（１）． 式（１）不能用来讨论由发动机转速引起的测量相对 （责任编辑文楫） 误差 修改稿收到日期为２０１１年１１月２４日。 一２０１２年第４期 ５】一 ．试验・测试． ２汽车制动过程分析 汽车的实际制动过程如图１所示。为分析方便． 通常采用简化后的制动过程．如图２所示。国际标 准从两方面规定了制动力能否满足要求．一是制动 时能否有效停车．要求制动力的和在空载或满载时 以滚筒相同的线速度转动．由电动机驱动车轮转动 的转矩称驱动转矩。待电动机运转平稳后．踩制动踏 板使车轮制动．车轮制动产生的制动转矩经轮胎传 递到滚筒表面．此时滚筒表面受到的制动转矩与驱 动转矩形成一对大小相等、方向相反的力偶矩 制动 转矩试图阻止滚筒转动．并带动电机减速器构成的 要大于一定的数值：二是在能够有效停车的基础上 制动平衡．车体不能甩尾，要求前、后轮制动力的差 要小于一定的数值 ２ 传动链围绕主动滚筒轴线反向旋转 在减速器与机 架之间安装的测力传感器了传动链条的转动． 并测取了制动转矩信号．此信号经控制系统处理后 显示其量化值 匿 稃 幕 时间ｆ／ｓ 图３滚筒式制动力台架测量装置 图１ 汽车实际制动过程示意 图２简化后的汽车制动过程示意 １．滚筒２．车轮３．电动机４．杠杆５．测力秤 ３测量方法 滚筒式制动力台架测量装置如图３所示。图４ 图４制动力的测量方法示意 滚筒式制动力台架测量装置受力分析结果如图 ５所示。图５中， 为前滚筒给车轮的切向力； 为 为制动力的测量方法示意图。测量时，被测车轮驶 入制动台两滚筒之间．电动机转动经减速机减速增 后滚筒给车轮的切向力； 、 为测试车轮与前、后 滚筒的附着系数，此处设 ＝ ；Ⅳ 、Ⅳ２为前、后滚筒 对测试车轮的法向反作用力 经数学推导．系统的制 动力 的数学表达式为： 大扭矩后驱动滚筒转动．由于被测车轮轮胎外缘与 两滚筒外缘表面相切．此时车轮在摩擦力的作用下 ＦＴ－＝ ，『Ｆ（ ｌｓｉｎｔｘ２＋￣ｏ１ｓｉｎｃｔｌ＋ＣＯＳＯ￣２一ＣＯＳＯ￣１）一Ｇ１（ １ＣＯ￥Ｏ￣１一 ｌＣＯＳＯｌ２＋ｓｉｎｔｘ１＋ｓｉｎｔ￣ （１＋ ）ｓｉｎ（ｏ￣１＋ ２） 式（１）表达了系统制动力 与其轴荷Ｇ 、所受 的水平作用力，、车轮直径、滚筒直径之间的关系。 此方法具有迅速、准确、经济、安全，不受自然条件 、试验重复性好等优点。但该方法有时会出现 因被测车轮抱死在滚筒上打滑而不能充分测出制 动力的现象：在测试驻车制动力时．也会出现被测 ４制动力国家标准分析 ４．１标准ＧＢ ７２５８－－８７ ＧＢ ７２５８—８７汽车制动力性能检验标准中要 求：汽车在制动试验台上检测制动力时应满足制动 力总和占整车质量的百分比≥６Ｏ％（表１）：主要承载 车轮有时向后跳出试验台而不能充分测量驻车制 动力的现象 一轴的制动力占该轴轴荷的百分比Ｉ＞６０％：前轴左右 轮制动力差不大于该轴轴荷的５％（表２）：后轴左、 汽车技术 ５２— ．试验．测试． 右轮制动力差不大于该轴轴荷的８％。 图５ 滚筒式制动力台架测量装置受力分析示意 表１ 制动力总和与主要轴制动力和在空 满载时的要求 工况 总制动力与轴荷之比 满载 ％ ６０％ 空载 ％ ６０％ 表２前、后轴制动力差 制动力差 ｆ警ｆ— Ｋ 警ｆ≤ｓ％ 标准ＧＢ ７２５８—８７仅从车辆空载和满载时对 ｅｊ，制动力与轴荷之比及制动力差做了规定．没有将 前、后轴的制动分开考虑。该标准是针对于以前的 指针表（少量的数显表）来计算制动力的和或差．计 算所用的数据是在整个制动过程完成后．制动力表 头上最后显示的值．没有考虑中间过程 表１和表２ 中各轴荷的制动力Ｆ、主要承载轴的制动力 、前轴 左、右轮制动力 和 、后轴左、右轮制动力 和 均是整个制动过程的最大值（或持续作用段的平 均值）．所以只是粗略计算。基本上可保证制动时能 有效停车．车体大概不能甩尾 因为该标准没有在 整个制动过程的每一时刻对制动力差有要求．所以 不能保证制动过程每一时刻车体不甩尾。 ４．２ ＧＢ ７２５８—９７ ＧＢ ７２５８—９７增加了制动力平衡及车轮的阻滞 力的要求．具体要求见表３ 按照该标准计算制动力差时．由于基数的取样 点是制动全过程中两轴制动力的最大值，这样刚产 生制动时会出现制动力差的数值很小而百分比却很 大的现象．致使在实际检车过程中．有相当一部分制 动合格车辆被误判为不合格。 在执行ＧＢ ７２５８—９７标准计算制动力差时．部 ２０１２年第４期 分厂家将前、后轴左、右制动力设定一个初始值ＦＦＳ （ＲＦＳ），或者将前、后轴制动力和设定一个初值ＦＰＳ （ＲＰＳ），只有前、后轴左、右制动力大于ＦＦＳ（ＲＦＳ）及 前后轴制动力和大于ＦＰＳ（ＲＰＳ）时才开始计算制动 力差。否则．８０％ ９０％的车都不合格 如果这样设定， 大部分车辆能够合格。左、右制动力初始设定值或制 动力和初始设定值不同时．检测线的通过是有明显差 距的 一般来说．新车上检测线前在道路上磨合一段时 间制动蹄片．左、右制动力初始设定值可以小些，制动 力和初始设定值越小．检测线的通过率越小 表３ ＧＢ ７２５８—９７制动性能台架检验车轴制动力的要求 车辆类别 汽车、汽车列车 制动力总和 空载 ≥６０％ 与整车质量 的百分比 满载 ≥５０％ 制动力轴荷 前轴 ≥６０％ 的百分比 后轴 制动力平衡 在制动力增长的全过程中．左 、右轮制动力 要求 差与该左、右轮制动力大者比较对前轴不得大 于２０％．对后轴不得大于２４％ ４．３ ＧＢ ７２５８－２００４ ＧＢ ７２５８－－２００４增加了对后轮制动力的要求． 要求规定在制动力增长全过程中同时测得的左、右 轮制动力差的最大值．与全过程中测得的该轴左、右 最大制动力中大者之比．对前轴不应大于２０％．对后 轴（及其它轴）在轴制动力不小于该轴轴荷的６０％时 不应大于２４％；当后轴（及其它轴）在轴制动力小于 该轴轴荷的６０％时．在制动力增长全过程中同时测 得的左、右轮制动力差的最大值不应大于该轴轴荷 的８％，见表４。 表４ ＧＢ ７２５８－－２００４制动性能台架检验车轴制动力的要求 制动力总和与整车 轴制动力与轴荷ｎ 机动车类型 质量的百分比 的百分比 空载 满载 前轴 后轴 三轮汽车 ≥４５ ≥６０ｂ 乘用车、总质量不大 ≥６０ ≥５０ ≥６０ ≥２ｏｂ 于３ ５００ ｋｇ的载货车 其它汽车、汽车列车 ≥６０ ≥５０ ≥６０ 摩托车 ≥６０ ≥５５ 轻便摩托车 ≥６０ ≥５Ｏ ａ表示用平板制动检验台检验乘用车时应按动态轴荷计算： 表示空载和满载状态下测试均应满足此要求 该标准对制动力差的要求更加合理。首先，ＧＢ ７２５８—９７标准的制动力差的被除基数是整个制动过 程中当前时刻的该轴左、右制动力中大者．开始制动 时此值可能很小．使得计算出的制动力差很大而超 标 而ＧＢ ７２５８－－２００４标准的制动力差的被除基数 是整个制动力增长全过程中同时测得的左、右轮最大 一５３— ．试验．测试． 制动力中大者．从开始到增长结束．此基数值恒定，使 得计算出的制动力差合理 其次，对于后轴制动力小 于该轴轴荷的６０％时．计算制动力差的基数又进行 了调整，为该轴的轴荷。与前者比基数有所增大，但 标准的要求从２４％变到８％，实际上没有放松标准。 表５是某款轿车的后轴制动过程数据．该车的 ８７计算的制动力差有２个点不符合该标准．其中 ０．３ Ｓ和３．０ Ｓ的制动力差分别为３５％和８３％．远超出 标准的要求（不得大于２４％）。按标准ＧＢ ７２５８－－２００４ 计算的制动力差．由于基数的变化．在０．３ ｓ和３．０ ｓ 的制动力差分别为１％和８％．满足了标准的要求（不 得大于８％）。上述分析表明，按标准ＧＢ ７２５８－－２００４ 后轴重为６１４ ｋｇ。从表５可看出．按标准ＧＢ ７２５８— 计算的制动力差更合理 表５后轴制动过程数据 时间／ｓ 左轮制动力 右轮制动力／Ｎ 制动力和 差（轴重），％ 差（总最大），％ 差（当前最大），％ ０ １５０ １３０ ４ ０ ０ １３ ０．３ １３０ ２００ ５ １ ３ ３５ ０．６ ２ ０００ ２ ０００ ６５ ０ ０ ０ ０．９ ２ １００ ２ １５０ ６９ Ｏ ２ ２ １．２ ２ ００ｏ ２ １７０ ６７ ２ ７ ７ １．５ ２ ０５０ ２ １２０ ６７ １ ３ ３ １．８ ２ ｌ５０ ２ ２０ｏ ７０ Ｏ ２ ２ ２．１ ２ ０００ ２ １５０ ６７ ２ ６ ６ ２－４ ２ １００ ２ ０５０ ６７ ０ ２ ２ ｝２．７ １ ５０ｏ １ ６５０ ５１ ２ ６ ９ ３．０ １００ ６００ １１ ８ ２２ ８３ ３３ ２００ ２５０ ７ ０ ２ ２０ ３．６ １５Ｏ １５Ｏ ４ Ｏ Ｏ Ｏ ３．９ １００ １２０ ３ ０ Ｏ １６ ４．２ １３０ １３０ ４ Ｏ ０ ０ ４．５ １４ｏ １１０ ４ ０ １ ２１ ４．８ １２０ １２０ ３ ０ ０ ０ 注：“制动力和”为（后轴左轮制动力＋后轴右轮制动力）／后轴重ＭＯＯ，“差（轴重）”为（后轴左轮制动力一后轴右轮制动力）／ 后轴重￣１００的绝对值，“差（总最大）”为（后轴左轮制动力一后轴右轮制动力）／后轴左右轮的最大制动力￣１０ｏ的绝对值，“差（当 前最大）”为（后轴左轮制动力～后轴右轮制动力），后轴左右轮的当前值￣１００的绝对值。 ５对标准的建议 在制动力平衡检定中．开始计算制动力差所设 定制动力和初始值对检测线的通过能力影响很大． 综上所述．可知标准ＧＢ ７２５８—８７较宽松．没 在制定新的国家标准时建议将该值作为一一个参数考 有对整个制动过程加以控制．导致即使车辆通过了 虑进去。 检测．在某些场合也会出现制动甩尾现象：标准ＧＢ 参 考 文 献 ７２５８—９７对整个制动过程加以控制．但对初始制动 ＧＢ ７２５８—８７在对汽车制动力性能检验标准． 阶段缺乏考虑．导致会有相当一部分合格车辆通不 ＧＢ ７２５８—９７制动性能台架检验车轴制动力的要求． 过检测线：标准ＧＢ ７２５８－－２００４充分考虑到前两个 ＧＢ ７２５８－－２００４制动性能台架检验车轴制动力的要求． 标准的优缺点，制定了比较科学合理的标准。 余志生．汽车理论．北京，机械工业出版社．２００２． 相当一部分厂家的新车不经道路磨合而直接 杨凯．汽车制动性能检测若干问题的探讨：ｆ硕士论文１．南 京：南京林业大学．２００７． 上检测线进行制动检测。考虑这类情况．建议在制 梁荣亮，等。制动集成检测系统在整车道路试验中的应用． 动力平衡检定方法中，加上左、右制动力初值设 汽车技术，２０１ １（６）：４５ ５０． 定．小于此值不计算制动力差．保证检测线的通过 （责任编辑文楫） 能力。 修改稿收到日期为２０１２年２月２２ １３ ．．——５４．．．—— 汽 车技 术
