学位论文基于工控机的汽车安全性能检测线控制系统

- 1 -基于工控机的汽车安全性能检测线控制系统摘要随着汽车检测行业和检测法规的日益完善，人们对汽车检测系统的要求也越来越高。本文所设计的基于工控机的汽车安全性能检测线控制系统，硬件是由工控机、数据采集卡、检测设备和 LED 显示屏等组成，软件编制采用Visualc+60、LabVIEW 和 SQLServer 2000。系统具有自动检测设备标定，自检测试，系统组态(包括项目组态、设备组态、通道组态、界面组态等)， 自动打印数据检索、统计等功能。文章首先分析了现有的汽车安全性能检测线的特点，论证了设计该系统的必要性和可行性；其次介绍了检测系统所采用的检测原理，检测系统的总体设计、硬件布局、数据采集卡的选择和抗干扰的处理；再次介绍了系统软件的总体方案选择，系统各个模块的功能、界面设计、实现的技术特点平与系统有关的其它应用技术；最厉介绍了数据库的设计和维护。关键词：检测线，测控，控制系统，数据采集第一章绪论11 研究的目的和意义111 引言机动车，特别是汽车的问世使交通运输事业日益繁荣。这一方面有利于生产建设，便于人们工作和生活，给经济发展带来巨人的动力；另一方面也造成了交通越米越复杂，交通安全问题愈来愈成为重大的社会问题之一。交通事故增加，造成了人量生命财产损失；废气、嗓声污染，损害人的身体健康和植物生欧，交通噪声增长引发多种疾病。这些日趋严重的交通问题，不仅影响经济发展，而且直接关系到城市功能的止常运转和社会安定，造成严重的社会问题。交通运输事故与驾驶员、行人、车辆、及气候等诸多因素都有关系。因此解决道路交通安全问题是一个复杂的、庞大的系统工程，它涉及到法制建设、宣传教育、道路建设、车辆管理、汽车制造技术等多方面 T 作。车辆管理是系统工程中的一个环节，而且是重要的一环。为此，我国于 1988 年 3月 8 日颁布了中华人民共和国道路交通管理条例 ，其中对道路、行人、车辆交通信号等都有详细的规定。对机动车的技术管理与监督是一项重要的工作。为改善机动车的安全技术状态，一般要从三个方面入手： (1)不断地提高车辆安全技术性能标准，提高车辆制造水平； (2)对车辆实行安全认证制度； (3)加强在用车辆安全技术检测工作。即对在用机动车辆进行强制性的安全检测，以保证车辆经常处于良好的技术状态。- 2 -第(1)、(2)是对汽车生产厂提出的要求，对于已生产的车辆和在用车辆无效果。第(3) 项则为公安交通管理的工作，是解决车辆安全问题的重要一环。对机动车进行安全技术检测，这是对车辆实行技术监督的一种重要方法，有利于及时发现问题及时维修，确保汽车经常处于良好状态，以实现行车安全，减少生命财产损失的目的。由于对机动车进行性能监督检验具有如此重大的意义，它已被公认为是公安车管部门在执行车辆年检工作中的主要依据，亦成为保证道路交通安全的重要手段之一。112 研究的目的和意义近年发展起来的汽车检测技术是一种多学科综合的机电一体化技术，它能在汽车不解体的条件下，迅速、准确地反映出汽车的各种机构和系统部件的技术状况，指出其故障所在。汽车的主要检测内容包括：声级、废气或烟度、车速表精度、前照灯、制动性能、测滑、轴重、底盘检测、外观检查。现在汽车安全检测线中主要存在以下问题： (1)旧系统要完善。新的国家标准 GB72582004机动车安全检测技术条件的颁布，以及车辆制造水平的不断发展与提高使原有的检测设备逐渐暴露出一些问题，有的难以或无法完成标准 GB72582004 新提出的技术要求(如汽车尾气捧放检测时的转速测量，前照灯的四灯制测量，制动力平板测量时采用动态测量等)。这样就对原有的计算机控制系统提出了更高的要求。(2)人为因素的影响仍然较大，上级检测部门不能及时有效地监控和获得检测数据。随着信息时代的到来，为检测站信息技术共享提供了基础，上级部门可以通过远程网络实时监测检测站和及时地获得检测数据，减小了人为因素的影响。为了解决上述检测线系统中的问题，有必要编写新的检测线控制系统，以适应和满足社会的需求。1.2 国内外的发展现状汽车检测技术是伴随着汽车技术的发展而发展的。在汽车发展的早期，人们主要是通过有经验的维修人员发现汽车的故障并作有针对性的修理。即过去人们常讲的“望(眼看)” 、 “闻(耳听)” 、 “切(手摸)”方式。随着现代科学技术的进步，特别是计算机技术的进步和网络化时代的到来，汽车检测技术也飞速发展。目前人们能依靠各种先进的仪器设备，对汽车进行不解体检测， 而且安全、迅速、可靠。121 国外的发展概况汽车检测技术是从无到有逐步发展起米的，早在 50 年代，在一些 T 业发达国家就形成以故障诊断和性能调试为主的单项检测技术和生产单项检测设备。60 年代初期进入我国的汽车检测试验设备有美国的发动机分析仪、英国的发动机点火系故障诊断仪和汽车道路试验速度分析仪等， 这些都是国外早期发展的汽车检测设备。60 年代后期，国外汽车检测诊断技术发展很快，并且大量应用电子、光学、理化与机械相结合的光机电、理化机电一体化检测技术，例如：非接触式车速仪、前照灯检测仪、车轮定位仪、排气分析仪等都是光机电、理化机电一体化的检测设备。进入 70 年代以来，随着计算机技术的发展，出现了汽车检测诊断、数据采集处理自动化、检测结果直接打印等功能的汽车性能检测仪器和设备。在此基础上，为了加强汽车管理、各下业发达国家相继建立汽车检测站和检测线，使汽车检测制度化。- 3 -1制度化 【1】在德国，汽车的检测工作由交通部门统一领导，在全国各地建有由交通部门认证的汽车检测场(站)，负责新车的登记和在用车的安全检测修理厂维修过的汽车也耍经过汽车检测场的检测，以确定其安全性能和排放是否符合国家标准。在日本，汽车的检测工作由运输省统一领导。运输省在全国设有“国家检车场”和经过批准的“民间检测场” ，代替政府执行车检丁作，其中“国家检测场”主要负责新车登记和在用车安全检测；“民间检测场”通常设在汽车维修厂内，经政府批准并受政府委托对汽车进行安全检测。2标准化工业发达国家的汽车检测有一憨套的标准。判断受检汽车技术状况是否良好，是以标准中规定的数据为准则，检查结果是以数字显示，有量化指标，以避免主观上的误差。国外比较重视安全性能和捧放性能的检测，如美国规定，修理过的汽车必须经过严格的捧放检测方能出厂。除对检测结果有严格完整的标准以外，NIJb 对检测设备也有标准规定，如检测设备的检测性能、具体结构、检测精度等都有响应标准。对检测设各的使用周期、技术更新等也有具体要求。3智能化和自动化检测随着科学技术的进步，国外汽车检测设备在智能化、自动化、精密化、综合化方面都有新的发展，应用新技术开拓新的检测领域，研制新的检测设备。随着电子计算机技术的发展出现了汽车检测诊断、控制自动化、数据采集白动化、检测结果直接打印等功能的现代综合性能检测技术和设备。例如：国外生产的汽车制动检测仪、全自动前照灯检测仪、发动机分析仪、发动机诊断仪、计算机四轮定位仪等检测设备，都具有较先进的全自动功能。进入 80 年代后，计算机技术在汽车检测技术领域的应削进一步向深度和广度发展， 己出现集检测 T 艺、操作、数据采集和打印、存储、显示等功能于一体的系统软仆，使汽车检测线实现了全自动化，这样不仅可避免人为的判断错误，提高检测准确性；而且可以把受检汽车的技术状况储存在计算机中，即可作为下次检验参考，还可供处理交通事故参考。4网络化网络一体化是检测技术的进一步发展和延伸，它运用现代通信技术将汽车制造厂、汽车维修及汽车检测联成一体，形成资源共享。汽车修理场内通常只有一台集成化了的“智能”设备，而其他蹬备都可以作为终端工作站出现。美国现己广泛使用互联网络。122 国内的发展概况我国 80 年代以前机动车保有量较少，全部由人上进行检测，依靠“眼看、耳听、脚踏” ，完全凭人工判断。虽然也有车辆各项检验要求，但无法控制量值。跨入 80 年代后随国民经济的发展，特别是随着汽车制造业、公路交通运输业的发展和进口车辆的增多，我国汽车的保有量迅速增加，现在的汽车保有量已是那时的 ll 倍，如再由人上检测，则无法完成车辆安全检测任务。因而促进了汽车检测技术的发展成为国家“六五”期间重点推广的项目。交通部门自1980 年开始，有计划的在全国公路运输系统筹建汽车综合性能检测站(线)，取得了很大成绩。公安部门也在全国中等以上城市中，建成了许多安全性能检测站(线)。到 90 年代，除交通、公安两部门外，机械、石油等系统和部分大专院- 4 -校，也建成了相当数量的汽车检测站。可以说，90 年代末的中国已基本形成了全国性的汽车检测网，汽车检测已初具规模。建站初期进入检测站的车辆一次合格率占 15左右。现在通过多年的运行，全社会增强了对安全技术检测工作的认识，促使维修保养有了改善，一次上线合格率已提高到 50。同时，在检测车辆时，可以识别车辆的身份以及是否是非法车辆。这说明进行技术监督检验后，行驶车辆的不安全隐患减少了。90 年代中期以后，计算机网络技术被逐步运用到汽车安全性能检测站中。利用计算机及其网络技术将机动车安全检测的控制系统与各级管理部门进行联网，实现全市祝动车安全检测信患的交流、汇总和统计处理，利用此技术为进一步完善车检的管理工作，提供了广阔的发展空间。随着加入世贸组织和检测社会化的发展，可以预见，随着公路运输业、汽车制造业和整个国民经济的发展，我国汽车检测技术在 21 世纪将获得进一步地发展。13 检测线控制系统的类型 【2】检测线控制方式在几十年的发展中经历了从低到高的过程。最早的检测线只能实行单机操作，需要人工控制每一个检测设备，检测结果报告单采用人工填写。20 世纪 80 年代，随着微型计算机的初步运用，出现了所谓的“半自动控制”检测线。实际上检测数据仍然人工在单台检测设备上读取/打印，最后将所有检测数据输入微型计算机，打印出规范的检测报告单。此时的计算机应用具有极大的局限性。其后，由于计算机信号采集及控制技术的发展，出现了检测线全白动控制系统，并不断推陈山新，先后出现了“全集中控制” 、 “STD 工位机控制” 、 “工控工位机控制” 、 “RS232 串口混合控制” 、 “工业模块集散控制”等类型的控制系统。各类型控制系统概述如下： “全集中控制”方式是指所有检测线的数据采集、信号处理、开关控制、检测流科控制等完全汇集到主控计算机进行信号处理和控制。“STD 工位机控制”是指每个检测工位由一套 STD 上控机完成数据采集和设备控制，而整个检测线的流程控制由主控计算机协调。“工控上位机控制”与“STD 工位机控制”极为相似，区别在于采用通用微机结构的工业计算机代替 STD 工控机。上述三种类型的控制系统，基础硬件上具有共同点，即采集和控制硬件均采阁计算机加扳卡。I/O 板卡的功能虽然大同小异，但各个控制系统厂商之间的产品并不可通。“RS232 串口混台控制”方式的出现，来源丁各检测设备生产厂商越来越多地在单台检测设备上提供 RS232 标准串口的通讯协议。主控制计算机可以通过多串 1：3 卡采集数字形式的检测数据，而无需经过信号调理。然而检测设备的运行控制一般还需要单独的控制电路。“工业模块集散控制”方式得益于新兴工业现场总线控制技术的最新发展，通过嵌入智能网络通讯协议的高集成功能模块在检测工位附近就近采集数据和控制设备的运行所有的数据信息和控制信息均以数字方式传递，在可靠性、抗干扰、准确性和易维护等方面有极大的优势。本文所研究的基于工控机的汽车安全检测控制系统是“T 控工位机控制” 、“RS232 串口混合控制”与网络集成的混合模式，一些模拟量和开关量的采集- 5 -采用计算机 PCI 总线的板卡，与一些检测设备的通讯采用 RS232 串口，而主控机与各工位工控机之间的连接则采用以太网(Ethemet) 连接。14 本课题的研究内容本课题的主要研究内容是编写一套新的汽车安全检测线的下位机控制系统，每个 F 位机的软件模块尽量地一致，去除因为工位和每个工位设备不同而产生的软件控制的差别，提高程序的可重复剥用性。控制系统具有以下功能： 1自动检测能够按照检测任务进行各个项目的检测；检测信息能够在点阵排上实时显示， 检测结果进行保存；按照系统组态的检测项目进行检测界面的显示。2标定功能对各通道进行标定，并能够实时显示所有模拟通道的值，并实时显示标定曲线。3系统组态能够对工位、项目进行组态；能够对传感器、设备参数、时间参数进行修改； 能够对检测线的运行方式、1P 地址进行配置；能够对该工位向哪个工位传送任务进行配置等。4自检测试能够进行网络自检；能够对系统各开关输入量进行检查，以诊断光电开关、设备开关量以及开关量采集是否正常：能够对系统备开关输出量进行检查；能够对设备各模拟量进行检查，以诊断数据采集、传感器是否工作正常；能够对频率量进行检查。5数据检索与统计能够按照各种检索条件进行单项检索和多项检索，检索条件包括车辆基本信息利检测项目。第二章汽车安全性能检测线汽车安全性能检测线是汽车检测线的一种类型，它是综合运用现代检测技术。对汽车进行不解体检测，能在室内检测出车辆的各种参数，为全面、准确评价汽车的安全性能和技术状况提供可靠的依据。为了保证行使安全性和控制排气污染，其主要检测参数包括如下内容： (1) 侧滑检测汽车转向轮的侧滑照、侧滑方向； (2) 制动检测制动力、制动距离、制动减速度； (3) 车速表检测车速表的指示误差： (4) 蓠照灯检测配光性能、发光强度、主光轴方向； (5) 噪声检测喇叭噪声： (6) 废气CO 百分率浓度、HC 的百万分率浓度； (7) 烟度检测柴油机的烟度的波许值。21 侧滑检测211 侧滑检测的必要性在汽车设计时，为使转向轮具有转向轻便、准确和行使稳定的性能，在转向车轮上设计有主销后倾角、主销内倾角、车轮外倾角和车轮前束等四项参数，统称为前轮定位。这些参数在汽车使用过程中，由丁车架、转向机构的变形与磨损，改变了原有的几何角度与尺寸，导致车轮定位不准确。此时汽车行驶时，转向车轮在向前滚动的同时，将会产生横向滑移现象即车轮侧滑。车轮侧滑会造成滚动阻力、行使方向稳定性、轮胎摩耗、运行油耗及转向沉重等方面的增加或变坏，影响汽车使用性能和经济性，容易造成行车事故的潜在危险。因- 6 -此，对汽车进行侧滑检验是必不可少的。212 侧滑检测台的工作原理如图 2-1 所示，假设在左右车轮只有前柬而无车轮外倾角时，当车轮向前滚动的同时必然向内侧滚动是不可能的，因而只能边向前滚动边对地面产生向左、右外侧的推力。若在左右车轮下面符垫上一块只能左右移动滑动板，在左右车轮推力推动下，滑动板必向左、向右外侧滑动。如左右两块滑板的初始距离为 L，当汽车向前行使一段距离 D 之后，左右侧滑板在车轮的推力下向外侧滑动，两板的距离变为 L。侧滑板的距离变化量在不考虑滑板运动阻力时可以计算车轮的侧滑量 Xt，如式 2-1 所示。Xt=L-L (2-1)若汽车直行时，左右车轮的侧滑量相等，则单个车轮侧滑屠可用式 2-2 计算： St=Xt= (L-L)(2-2)如图 2-2 所示，假设左右车轮只有外倾角而无前束时，左右两块侧滑板初始距离为 L，汽车L L转向轮移转向 D 动的D 轮移 方向动的 方向L L图 2-1 车轮前束引起滑动板向外滑动 图 2-2 车轮外倾引起的侧滑版向内滑动向前行使一段距离 D 之后，车轮因有向外滚动的趋势，左右侧滑板将受车轮向内的推力，于是侧滑板向内滑动，使两板距离变小为 L。当汽车行驶距离为 D时，侧滑 Xc，如式 2-3 计算。Xt=L-L.(2-3)若左右两车轮的侧滑量相等，则单个车轮侧滑量如式 2-4 计算。St=Xt= (L-L).(2-4)用于检测汽车侧滑检测台就是利用上述原理制造的。213 汽车侧滑量的检验方法汽车侧滑检验方式有静态检验与动态检验两种方法： (1)静态检验使用车轮倾角仪与前束尺测量车轮在静止状态下的车轮定位的滑动板 滑动板滑动板- 7 -几何角度与尺寸值，多用于汽车维修场。(2)动态检验指汽车在行使状态下测量转向轮向内或向外的侧滑量，用于汽车定期检验， 主要确定汽车转向系统技术状态是否正常。机动车运行安全技术条件推荐使用的检验方法是动态检验，其步骤为：(1)汽车对正侧滑检验台，并使方向盘处于正中位置： (2)使汽车沿侧滑台板上的指示线以 3Km/h5Km/h 车速平稳前行，在行进过程中，不允许转动方向盘： (3)转向轮通过台板时，测取横向侧滑量。214 转向轮横向侧滑量的标准机动车运行安全技术条件规定对前轴采用非独立悬架的汽车，用侧滑台检验时其转向轮的横向侧滑量麻在5m/Km 之间。22 制动检测221 制动检测的必要性汽车制动装置的齐全、可靠，对行车安全是非常重要的。实际运行中困制动失效、制动时跑偏或侧滑所造成的交通事故比率就证明了这一点。据统计某城市一年发生 250 起重犬交通事故中 因制动距离过 K 或跑偏造成撞车事故100 起，占 40；因制动调头撞车事故 16 起，占 64。由此可见，汽车必须具备良好、可靠的制动性，才能保证安全行使。制动性能检验的目的在于检验评定汽车的制动装置是否齐全、可靠，制动性能是否良好，是否符合国家制动标准要求，它是安全检测中重点检测项目之一。222 台架式制动力试验台台架检验制动力试验台有惯性式制动试验台、反力式制动试验台和平板式试验台。通常采用反力式制动试验台。反力滚筒式制动试验台均是单轴测试并采用一字型布置。典型结构如图 2-3 所示。5432 1 8 7 6图 2-3 反力滚筒式制动试验台筒图1.减速器 2.电动机 3.测力臂 4.传感器 5.双针制动力表 6.滚筒 7.链传动 8.举升器反力滚筒式制动试验台主要是由制动装置、制动力承受装置、制动力测量- 8 -装置和制动力显示装置等部分组成。较完善的试验台还设有轴荷测量装置、制动性能指示装置和制动性能评价装置灯，整套设备由微机控制、自动显示。为使试验台能够同时测量左右车轮的制动力，一般左右两侧的制动力承受装置和驱动装置分别独立设置，共用一套制动力显示装置。(1) 制动力的承受装置制动力的承受装置是试验台最重要的组成部分，用于承受被检车轮，并传递制动力。一般由四个直径相同的滚筒组成，左右各对，每一对滚筒独立设置，有滚珠轴承支撑，左右分别安装在各自独立的基架上，前后滚筒问采用链传动，一般厉排为主动滚筒。为了便于被检车辆出入试验台，两滚筒之间通常设置举升装置。由制动台的设计原理可知，在检测时被检车辆静止不动，而将旋转的的滚筒作为活动的路面，滚筒的线速度代表车速。(2) 驱动装置和测量装置制动台的驱动装置由电机、减速箱和链传动组成。电动机的转动通过减速箱后传给主动滚筒， 主动滚筒通过链传动传给从滚筒。制动力测量装置由电动机、减速箱、测力臂和测最机构等组成。测量机构的形式较多，有平衡弹簧自整角机式或电位计式差动变压器和压力传感器式的。压力传感器测量机构如图 2-4 所示，压力传感器内装有应变片应变片是一种受压力发生形变而改变电阻值的元件。利用电桥电路测出麻变片电阻值变化率，经过放大器放大厉，住仪表上显示，如图 2-5 所示。R1 R2S1 S2 放大器接显示仪图 2-4 压力传感器测量装置原理图 图 2-5 压力传感器电桥电路（应变片的变形测量）1.滚筒 2.扭力条 3.测力管 4.压力传感器 5.应变片(3) 显示装置制动力显示装置根据指示方式不同分为二种类型。普通型显示装置是用指针、刻度盘进行显示左右车轮制动力的装置；组合型显示装置是一种将制动力计算装置和指示仪表组合在一起，能直接显示左右车轮制动力值和与差值的装置；微机控制自动显示装置是由微型计算机、数字显示器和打印机等组成。测量平台 Wa a- 9 -Fb b传感器图 2-6 轴重仪工作原理示意图由于在计算机制动力是否符合国家标准时要用到车辆备轴的轴荷，所以在此介绍一下汽车轴重仪的工作原理。进行轴荷测量时，当左右车轮压在承载面饭上时，台面板受到左右车轮的重力(轴荷)W 的作用，如图 2-6 所示，重力 W通过杠杆臂作用在传感器上，传感器所受到的作用力为 F，它与重力 W 间的关系，见式 2-5。(2-5)F=.(2-6)若 K=（a 和 b 为定长）则F=KW(2-7)通过式(2-7)可看出，测力传感器所受的力，与受检车轴的轴荷成正比，比值 K 为杠杆比，它与轴荷作用在承载面板上的位置无关，这种结构，传感器受力较稳定。现在很多的设备厂家将轴重仪和滚筒式制动台组装在一起，也有单独的汽车轴重仪。223 制动性能的检测方法可用道路试验法或台架试验法进行检测。(1)道路试验法多用于新定型的前期采用或在台架试验后对其制动性能有质疑的可用道路试验进行复检，并以满载路试的检验结果为准。(2)台架试验法是采用试验台来检验车辆的制动性能，能够准确、迅速、定量地指示出各车轮的制动力、驻车制动力、车轮阻滞力和时间参数，成为检测站检测车辆制动性能的常用设备。机动车运行安全技术条件对路试和台试制动性能分别推荐检验方法： 1路试制动性能检验方法(1)路试检验制动性能应在平坦(坡度不应人于 1)、干燥和清洁的硬路面(轮胎与路面 2 间的附着系数不麻小于 07)上进行。(2)在试验路面上画出 GB7258-2004 规定宽度的试验通道的边线，被测机动车沿着试验车道的中线行使至高于规定得初速度后，置变速器于空档(自动变速的机动车可置变速器于 D 挡)， 当滑行到规定的初速度时，急踩制动，使机动车停止。(3)用制动距离检验行车制动性能时，采用速度计、第五轮仪或用其他测试方法测量机动车的制动距离，对除气压制动外的机动车还虑同时测取踏板力(或手操力)。(4)用充分发出的平均减速度检验行车制动性能时，采用能够测取充分发出的平均减速度(MFDD)和制动协调时闽的仪器测量机动午充分发出的平均减速度(MFDD)和制动协调时闼， 对除气压制动外的机动车还虑同时测取踏板力(或手操纵力)。- 10 -2台试制动性能检验方法(1)滚筒式制动检验台检验滚筒式制动检验台滚筒表面应干燥，没有松散物质及油污，滚筒表面当量附着系数不应小丁 075。驾驶员将机动车驶上滚筒，位置摆正，置变速器于空档。启动滚筒，在厶后测取车轮阻滞力；使用制动，测取制动力增长全过程中的左右轮制动力差平u 各轮制动力的是大值，并记录左右车轮是否抱死。在测量制动时，为了获得足够的附着力，允许在机动车上增加足够的附加质量或施加相当于附加质量的作用力(附加质量或作用力不计入轴荷)。在测量制动时，可以采取防止机动车移动的措施(例如加三角垫块或采取牵引等方法)。当采取上述方法之后，仍出现车轮抱死并在滚筒上打滑或整车随滚筒向后移出的现象，而制动力仍未达到合格要求时，庇改用本标准中规定的其它方法进行检验。(2)平板制动检验台检验制动检验台平板表面虑干燥，没有松散物质及油污，平板表面附着系数不应小于 O75。驾驶员将机动车对正平板制动检验台，以 5km/h 一 10km/h 的速度(或制动检验台制造厂家推荐的速度)行驶，置变速器于空档(自动变速的机动车可置变速器于 D 档)，急踩制动，使机动车停止，测取国标 GB7258-2004 所要求的参数值。3检验方法的选择机动车安全技术捡验时机动车制动性能的检验宜采用滚筒反力式制动检验台或平板制动检验台检验制动性能，其中前轴驱动的乘用车更适合采用平扳制动检验台检验制动性能。不宜采用制动检验台检验制动性能的机动车及对台试制动性能检验结果有质疑的机动车应路试检验制动性能。对满载/空载两种状态时后轴轴荷之比大于 2O 的货车和半挂牵引车，宣加载(或满载)检验制动性能此时所加载荷麻计入轴荷和整车重量。加载至满载时，整车制动力百分比应按满载检验考核；若未加载至满载，则整车制动力百分比应根据轴荷按满载检验和空载检验的加权值考核。224 制动力性能的标准1行下制动性能检验汽车、汽车列车在制动检验台上测出的制动力应符合表 2-1 的要求。对空载检验制动力有质疑时，可 tI!I 表 2-1 规定的满载检验制动力要求进行检验。摩托车及轻便摩托车的前、后轴制动力应符合表 21 的要求，测试时只允许乘坐一名驾驶员。检验时制动踏板力或制动气压按路试测量的规定。表 2-1 台试检验制动力要求制动力总和与整车重量的百分比轴制动力与轴荷的百分比机动车类型空载 满载 前轴 后轴三轮汽车 =45 =60b乘用车、总质量不大于 =60 =50 =60b =20b- 11 -3500kg 的货车其它汽车、汽车列车 =60 =50 =60b 摩托车 =60 =55轻便摩托车 =60 =50a 用平板制动检验台检验乘用车时应按动态轴荷计算b 空载和满载状态下测试均应满足此要求。2制动力平衡要求(两轮、边三轮摩托车和轻便摩托车除外) 在制动力增长全过程中同时测得的左右轮制动力差的晟大值，与全过程中测得的该轴左右轮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)制动力小于该轴轴荷的 60时，在制动力增长全过程中同时铡得的左右轮制动力差的最大值不应大于该轴轴荷的 8。汽车的制动协调时间，对液压制动的汽车不应人于 035s，对气压制动的汽车不应大于 060s： 汽车列车和铰接客车、铰接式无轨电车的制动协调时间不应大于 080s。汽车车轮阻滞力要求：进行制动力检验时各车轮的阻滞力均不应大于车轮所在轴轴荷的 5。3驻车制动性能检验当采用制动检验台检验汽车和正三轮摩托车驻车制动装置的制动力时，机动车空载，乘坐一名驾驶员，使用驻车制动装置驻车制动力的总和不应小于该车在测试状态下整车重量的 20(对总质量为整备质量 1.2 倍以下的机动车为不小于 15)。当机动车经台架检验后对其制动性能有质疑时，可用国标 GB7258-2004 规定的路试检验进行复检，并以满载路试的检验结果为准。汽车制动完全释放时间(从松开制动踏板到制动消除所需要的时间)不应大于 080s。23 车速表检验231 车速表检测的必要性据有荧统计资料表明，在重大交通事故中，约有 40是由于驾驶员违章超速行驶造成的。理论和实验表明，汽车的制动距离与汽车制动初速度的平方成正比。即制动时汽车的行使速度越高， 汽车的制动距离越大，这是车速越高越容易发生交通事故的原冈。冈此，汽车在行使重，驾驶员根据道路、气候、环境、交通流量状况掌握正常车速，是行车的关键。汽车行使时，驾驶员可通过主观估计来掌握止确的行使速度，另一方面可观察车速里程表的显示来掌握正确的车速。若车速表的指示误差较人，驾驶员就很难准确地掌握印速，因而可能导致交通事故的发生。因此。为了保障行车安全，车速表的指示误差被列为汽车安全检测中的必检项目之一。232 车速表试验台的工作原理将被检测汽车的午轮开到两对滚筒上并带动滚筒旋转，将滚筒当做移动路面，来模拟汽车在道路上行使的实际状态来进行测量。因为车轮与滚筒间做的是无滑移的纯滚动所以车轮与滚筒的线速度是一样的。通过滚筒直径和转速传感器车测出的滚筒的转速可计算乍滚筒的线速度，即车轮的实际行使速度。若己知车速表试验台滚筒商径及滚筒的转速，车速表试验台滚筒线速度可用式 2-8 求出：- 12 -v=60Dn10 -6(2-8)式中 V壤筒线速度(单位：Km/h) D滚筒直径(单位；mm) H滚筒转速(单位：r/min) 233 车速的检测方法及检测标准车速表指示误差的检验宜在滚筒式车速表检验台上进行。对于无法在车速表检验台上检验车速表指示误差的机动车(如全时四轮驱动汽车、具有驱动防滑控制装置的汽车等)可路试检验车速表指示误差。将被测机动车的车轮驶上车速表检验台的滚筒上使之旋转，当该机动车车速表的指示值(V 1) 为 40km/h 时，车速表检验台速度指示仪表的指示值(V 2)为328km/h40km/h 范围内为合格。当车速表检验台速度指示仪表的指示值(K)为 40kmh 时，读取该机动车车速表的指示值(K)，当 V1的读数在 40km/h48km/h 范围内时为合格。24 前照灯检验241 前照灯检测的必要性前照灯姓现代汽车不可缺少的照明设备，应为除城市道路外，公路一般都不具备照明设施， 为了保证汽车夜间行车的安全性，车辆本身必须自备照明灯具前照灯。为使汽车夜间行使保持足够的照明，前照灯要具有足够的亮度，而且照射方向也要合适。汽车前照灯发光强度人，才能确保驾驶员夜间行车时辨认道路或障碍物的情况；前照灯的照射方向，为本车驾驶员提供可靠的照明，同时还要防 Ih 夜间会车时给迎面来车驾驶员造成眩目。因此，前照灯的发光前度和照射方向，是影响汽车夜间行车安全的关键因素，必须定期进行检验。242 前照灯检验仪的工作原理前照灯检验仪是一种专用的光学仪器，其使用的主要元器件是硅、_导体光电池和聚光透镜。光电池用 1 二吸收前照灯发出的光能，将其转变成光电池的电流，按该电流的人小来确定前照灯的发光强度与光轴偏移量。1发光强度的测量原理如图 2-7 所示，将光电池与光度计用导线起来，在规定的距离使前照灯灿光照射光电池后， 光电池产生对应于前照灯发光强度大小的电流使光度计指针偏转，从而检测山前照灯的发光强度。11 22x102cdS3 S1 S4S2- 13 -33图 2-7 发光强度测量原理 图 2-8 光轴偏斜测量原理1.光度计 2.可变电阻 3.光电池 1.上下偏移指示计 2.光电池 3.左右偏移指示计2光轴偏移量检测原理如图 2-8 所示，将一个光电池分割成四等份(S 1、S 2、S 3和 S4)，位于上下两片光电池 S 和 S2连接上下偏移指示计，位于左右两片光电池 S3和 S4连接左右偏移指示计。前照灯光束照射到光电池后，各片光电池分别产生电流，若 S1和 S2产生的电流相等，上下偏移指针不动，若 s1和 S2产生的电流不相等，则上下偏移指示计指针将按 S1和 S2电流差值进行偏转，指示出光轴上下偏移量。左右偏移量测量原理同上。243 前照灯光束照射位置检验方法1屏幕法检查用场地应平整，屏幕与场地应垂直。被检验的机动车应空载、轮胎气压正常、乘坐一名驾驶员的条件下进行。将机动车停置于屏幕前，并与屏幕垂直，使前照灯基准中心距屏幕 10m， 在屏幕上确定与前照灯基准中心离地面距离 H 等高的水平基准线及以机动车纵向中心平面在屏幕上的投影线为基准确定的左右前照灯基准中心位置线。分别测量左右远近光束的水平和垂直照射方位的偏移值。2用前照灯检验仪检验将被检验的机动车按规定距离与前照灯检测仪对止(宜使用车辆摆正装置)，从前照灯检测仪的显示屏上分别测量左右远、近光束的水平和垂直照射方位的偏移值。检验方法的选择：机动下安全技术检验时宜采用前照灯检测仪检验前照灯光束照射位置。244 备前照灯光束的配光性能要求1远光光束发光强度机动车每只前照灯的远光光束发光强度应达到表 2-2 的要求。测试时，其电源系统应处于充电状态。表 2-2 前照灯远光光束发光强度最小值要求 单位为坎德拉检查项目新注册车 在用车机动车类型一灯制 二灯制 四灯制 一灯制 二灯制 四灯制三轮汽车 8000 6000 6000 5000 最高设计车速小于70km/h 的汽车 10000 8000 8000 6000其他汽车 18000 15000 15000 12000摩托车 10000 8000 8000 6000 - 14 -轻便摩托车 4000 3000 标定功率18kw 8000 6000 拖拉机运输机组 标定功率=18kw6000b 6000 5000b 5000 a 四灯制是指前熙灯具有四个远光光束，采用四灯制的机动车其中两只对称的灯达到两灯制的要求时视为合格。b 允许手扶拖拉机运输机组只装用一只前照灯。2光束照射位置的要求在检验前照灯近光光束照射位置时，前照灯照射在距离 10m 的屏幕上时，乘用车前照灯近光光束明暗截止线转角或中点的高度应为 0.7H09H(H 为前照灯基准中心高度，下同)，其它机动车(拖拉机运输机组除外)应为0.6H0.8H。机动车(装用一只前照灯的机动车除外) 前照灯近光光束水平方向位置向左偏不允许超过 170ram，向右偏不允许超过 350mm。轮式拖拉机运输机组装用的前照灯近光光束的照射位置，按照上述方法检验时，要求在屏幕上光束中点的离地高度不允许大于 07H；水平位置要求，向右偏移不允许超过 350mm，不允许向左偏移。在检验前照灯远光光束及远光单光束灯照射位置时，前照灯照射在距离 10m 的屏幕上时，要求在屏幕光束中心离地高度对乘用车为 0.9H1.0H，对其它机动车为 0.8H0.95H；机动车(装用一只前照灯的机动车除外)前照灯远光光束水平位置要求，左灯向左偏不允许超过 170mm，向右偏不允许超过 350mm，右灯向左或向右偏均不允许超过 350mm。25 噪声检验251 噪声检测的必要性所谓噪声，是指人们不欢迎的、不需要和令人讨厌的干扰声。随着我国汽车数鲑迅述的增加， 汽车运行时所产生的噪声成为一些大城市的主要噪声源。噪声会影响、干扰人的学习、生活和工作，甚至对人体健康造成危害。由于汽车噪声是流动的，影响范围大，干扰时间长，因而受影响的人员多。为了给我们创造良好的学习、工作和生活环境，尽量减少噪声的干扰和对人体健康的危害，必须对汽车的噪声进行检测和控制。对机动车产生的噪声可分为：发动机噪声、与车速有关的噪声、车体振动噪声、制动噪声、喇叭噪声等。(1)发动机噪声是汽车的主要噪声源之一，它对整车噪声级有较大的影响。发动机噪声包括进气噪声、排气噪声、燃烧噪声、活塞敲击噪声、气门机构传动噪声、供油系噪声、齿轮噪声等，其中排气噪声是发动机最主要的噪声远。(2)行车速度有关的噪声包括传动系(变速器、传动轴等)噪声和轮胎噪声。(3)车体振动噪声是车体的各板壁结构在发动机和路面凹凸不平的振动下产生的。影响车体振动噪声的因素为各种间隙和板壁的振动，以及发动机振动的传递。(4)制动噪声是由于制动嚣摩擦而产生的，当制动鼓或制动盘表面粗糙丈，制动蹄支承销松动，制动蹄、鼓的同心度低，摩擦片硬度偏高都产生噪声。(5)喇叭噪声是喇叭通电后即产生声响。根据喇叭型式与结构的不同，频率也不同，但声压级都超过 90dB(A)。- 15 -在机动车检测线只检测电磁喇叭的噪声级。252 声级计的原理声级计是一种能够把工业早声、车辆噪声按照人耳听觉特性近似地测定噪声级的仪器。它一般由传声器、前置放大器、衰减器、放大器、A 计权网络、检波器、指示仪表和电源所组成如图 29 所示。(1)传卢器也称话筒，是声级计的传感器，其作用是将输入的声压信号转变为电压信号。(2)放大器，在目前使用的声级计中，都采用两级放大器，即输入放大器和输出放大器， 作用是将微弱的电信号放大。输入衰减器和输出衰减器是用来改变输入信号的衰减量和输出信号的衰减量的，以使表头指针指在适当位置，在每一衰减器的衰减量为 10dB。图 2-9 声级计原理方框图(3)A 计权网络是指模拟人耳对不同强度和频率声音的反应而设计的电子滤波线路。它能够模拟人耳的听觉特性，将声压的电信号修正为听觉近似值。通过计权网络测得的声乐级就是通过人而听觉修正后的声压级。计权网络有 A、B、c 三种。A 权声级是模拟人耳对 55dB 以下低强度噪声盼频率特性，B 计权网络是模拟对 5585dB 的中强度噪声的频率特性，c 计权网络是模拟高强度噪声的频率特性， A 计权声级特性曲线和人耳的听觉特性相接近。从声级计测出的读数，必须加注测量条件，如单位为 dB，且使用的是 A 计权网络，则应记为 dB(A)。(4)检波器的作用是把来自放大器的交流电压信号转变成直流电压信号，这个直流电压的大小要正比与输入信号的大小，以驱动表头指针指示出相应的声级的数值。(5)指示仪表是一只电表，只要对它刻度进行标定就可以从表头上直接读出噪卢级的数值。表头指针的阻尼一般设有“快”和“慢”两个档位。当对稳态噪声进行测量或需要记录声级变化过程时，使用“快”档；在被测噪声的波动较大时，使用“慢”档。传声器 前置放大器A 计权网络电源指示仪表主放大器- 16 -253 声级的检验方法及检验标准1检验方法(1) 汽车空载，处于静止状态且置变速器于空档，发动机应处于额定转速状态，门窗紧闭。(2) 测量位置应符合 GB/T 18697-2002 的规定。(3) 环境噪声应低于被测噪声值至少 10 dB(A)。(4) 声级计置于“A”计权、 “快”档。2检验标准机动车喇叭声级在距车前 2m、离地高 1.2m 处测量时，其值对发动机最大静功率为 7kw 以下的摩托车及轻便摩托车为 80dB(A) 1 12dB(A)，对其它机动车为 90dB(A)115dB(A)。26 汽车排放污染物检验机动车是非常方便的运载工具，它给社会的生产带来巨大的推动力，给人们的生活带来极大的方便。随着汽车保有量的增大，机动车排放废气成为污染源给人类带来灾难性的社会问题。261 废气检测1检测设备的工作原理鉴于目前实旌的怠速工况测定 CO、HC 两气体的排气检测手段已无法有效反映汽车排起污染物对大气的污染现状，更不能满足环保部门对全球环境全面严格监测的要求。因此，除测定 CO、HC 外还必须测定汽车排气中的 NOx和CO2。汽车排气中含氧量是装有电控燃油喷射式发动机的汽下计算机监测空燃比、控制排放量、保护三元催化反应器正常工作的重要信号。因此，现代开发的汽车尾气分析仪义增加了 O2的测量功能。对于这五种气体成分的浓度通常采用两类不同的方法来测定，其中CO、C0 2、HC 通过非分散红外线不同波长能量吸收的原理来测定，可获得足够的测试精度。而 NOx与 O2的浓度通常采用电化学的原理来测定，排气中含氧茸的浓度通过在测试通道中设置氧传感器即可测定。NO x浓度可采用化学发光法的原理进行精确测定。其基本原理是：通过适当的化学物质(如不锈钢或碳化物、钼化物)将排气中的 NO2全部还原成 NO；NO 与 O3在气态接触时发生化学反应，产生 NO2和 O2 ，如式 2-9 所示。NO+O3=NO2+O2.(2-9)NO 与 O3反应生成的 NO2中约有 10会处于被激励状态。当被激励状态的 NO2回复到基态时会发出波长为 0.592.5m 光量 h(h普朗克常数；光子的频率)，如式 2-10 计算。NO2=NO2+h.(2-10)其发光强度与排气中存在的 NO 的质量流成正比。使_f=|适当波跃的光电检测器(如光电二极管) 即可根据检测计信号强弱换算出 NO 的含量。2检测方法目前废气的检测方法有很多，通常采用怠速和双怠速测量方法，其测量过程如下； (1) 怠速测量法发动机由怠速 T 况加速至 0.7 额定转速，维持 60s 厉降至高怠速(即 0.5 额定转速)；发动机降至怠速状态后，将取样探头插入捧气管中，深度等于- 17 -400mm，并固定于排气管上：发动机在怠速维持 15s 后开始读数，读取 30s 内的最高值和最低值，取平均值即为高怠速排放测量结果。(2) 双怠速测最法发动机由怠速工况加速至 0.7 额定转速，维持 60S 后降至高怠速(即 0.5 额定转速)；发动机降至高怠速状态后，将取样探头插入排气管中，深度等于400mm，并固定于排气管上；发动机在高怠速维持 15s 后开始读数，读取 30s 内的最高值和最低值，取平均值即为高怠速排放测量结果； 发动从高怠速状态降至怠速状态，在怠速状态维持 15s 后开始读数，读取 30s 内的最高值和最低值，其平均值即为怠速排放测量结果；高怠速排放的测量结果应低丁怠速排放测量结果。26。2 烟度检测1检测设备的工作原理目前汽车检测线使用的烟度计多数是采用不透光式烟度计，各参数之间的关系如式 2-11 所示=1-N=/ 0=e-kt(2-11)式中：光透射比，透过烟气后的光通量与入射光通量之比值，中 / 0是一个无量纲值；N光吸收比(又称不透光度)，它是入射光通量透过汽车排放烟气后被吸收减少的部分与入射光通黉之比值，也是无量纲值。透过汽车排放烟气后的光通量，单位为“流明” ，符号“lm” 。 0入射光通量，单位为“流明” ，符号“lm” 。k光吸收系数(又称吸光度)，表示光束被排放烟气衰减的系数，它是单位容积的颗粒数 H，颗粒在光束方向的法向投影面积 a，及其颗粒的消光系数 Q 三者的乘积，即 k=naQ。l光通道有效 K 度，它的单位为“m” 。不透光式烟度计的光源发出可见光通过体有效欧度，充满被测烟气的光通道，被烟气吸收部分光通量。吸收减少后透过的一部分光通量 到达由光电池组成的接收器(其光谱响应曲线类似于人眼的光适应曲线，摄大响应在 550-570nm)。当光通道内没有烟气时。因为没有被吸收， 所以接收器上接收到的光通过量 就等于入射光通量 0。即这时候的 = 0，=1，N=0， 根据上述公式，就可以计算出被测烟度的光吸收比 N 或光吸收系数 k。对一台仪器，它的光通道有效长度已经确定，所以只要测量出不透光度 N(当然也可以测量出透射比 ，因为 N=1-)， 就可以计算出光吸收系数 k；反之，也是一样。2检测方法柴油车自由加速烟度的检测应在自由加速工况下，采用不透光烟度计按测量规程进行。自由加速上况是指发动机处于怠速_上况，将加速踏板迅速踩到底，维持数秒后松开。一般要测量 3 至 6 次，然后取平均值。263 检测标准GB7258-2004 规定机动车排气污染物应符合相关标准的规定。由于没有明确地规定使用的表准，所以可以参考每个省制定的有关环境保护的标准或者参考 GB7258-1999 相关的标准。- 18 -第三章汽车安全性能检测线的硬件选择31 汽车安全性能检测线的总体布置本文所研究的汽车安全检测控制系统主要是由一台登录机，一台主控机(也称上位机)，儿台工控机(也称下位机)、显示屏和检测设备组成，如图 3-1 所示。登录机的主要功能是负责车辆属性信息的登录，管理车辆的上线和下线，针对数据库中的表进行编辑等；主控机的土要功能是负责系统各个工位和检测顺序的组态，对模拟通道进行标定，检测各个通道使用是否止常。对下位机进行监测和控制登，下位机负责各个检测项目的检测、数据的采集、采集结果的判定、存储等；显示屏负责显示各种提示信息、检测数据和判定结果等；检测设备则根据检测流程完成对车辆的检测。32 汽车安全性能检测线的硬件配置321 基于 PC 的 DAQ(