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基于汽车制动试验的道路研究 方红燕（中国汽车技术研究中心 天津 300162）摘要：汽车的制动性能直接影响着行车安全。文章以汽车制动试验的要求为核心，对制动试验的道路进行了研究与探讨，为我国以后制动试验道路的设计提供参考。主题词：防抱死制动系统 制动试验 低附着系数路1.概述从汽车诞生之日起，防抱死制动系统在车辆的安全方面就扮演着至关重要的角色，它直接关系到车辆的交通安全。重大的交通事故往往与制动有关，故制动性是车辆安全行驶的重要保障。汽车防抱死制动性主要从三个方面来评价：制动效能，即车辆制动距离与制动减速度；制动效能的稳定性，即抗热衰减的性能；制动时车辆行驶的方向稳定性，即制动时不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能。汽车防抱死制动系统简称ABS。汽车装用ABS的目的是为了提高车辆行驶稳定性、操纵性和制动安全性。整车道路试验是检验ABS可靠性的重要环节。2.国内外汽车制动试验法规2.1国内现行的汽车制动试验标准有：GB 72582004机动车运行安全技术条件GB/T135942003机动车和挂车防抱制动系统性能和试验方法GB126761999汽车制动系统结构、性能和试验方法通常，按照我国国标的要求对装备ABS系统的整车进行道路试验。试验围绕上述目的进行，依据不同路面的制动效能（制动距离或制动减速度）、制动时方向稳定性及转向操纵性的试验结果，对ABS的性能进行评价。2.2国际标准 就国际标准而言，目前存在的与机动车辆制动性能相关的标准有：ISO76342003道路车辆气制动系试验方法ISO76352006道路车辆气/液制动系性能试验方法ISO65972005道路车辆液制动系性能试验方法 国际标准规定了车辆制动性能的试验方法，但没有对制动距离提出具体的限制要求。我国标准是依据欧洲法规和ISO标准制定的，虽然对制动距离和制动稳定性提出了要求，但与美国严格的制动性能安全法规相比，仍有较大的差距。3.国内外制动试验道路的现状制动试验道路又称多附着系数试验路，中间是加宽的试验段。试验段有几种不同附着系数的路面对开或对接成组合路面，以检验汽车从高（附着系数）路到低路或左右两侧车轮各在高路和低路面上制动的稳定性，这是研究汽车防抱死装置（ABS）不可缺少的试验道路。路与路之间设置喷、排水沟及喷水设施，以保证能在路面上形成均匀的水膜。对ABS的性能进行试验评价时必须使用以低附着系数道路为主的多种状态试验路面：结冰路面、积雪路面、潮湿路面、干燥路面等。一些常见路面的摩擦系数见表1。表1 一些常见路面的附着系数路面类型峰值附着系数滑动附着系数沥青或水泥混凝土0.80.90.75沥青(湿)0.50.70.450.6水泥混凝土(湿)0.80.7雪(压实)0.20.15冰0.10.07目前，国内的ABS试验道路由高、低附着系数路面组合而成，形成对开、对接的形式。试验路面的要求见表2。表2 试验路面要求序号路面类型附着系数K1高附着系数路面KH0.82低附着系数路面KL0.33高低附着系数对开路面KH0.5且KH/KL24高低附着系数对接路面5附着系数阶跃变化路面上海大众汽车试验场的制动试验道区域内，试验道分五车道，见图1，每车道宽3.5m，长150m，并铺以不同附着系数的表面，满足各种平路制动试验要求。图1 上海大众试车场ABS试验道路东风汽车公司汽车试验场早在其建设之初就向英国MIRA进行过技术咨询，同时参考国外汽车试验的成功经验，根据GB135941992、ECE R13、71/320/EEC等标准法规的要求，结合实际情况，ABS试验道路的布置如图2所示。图2 东风汽车公司汽车试验场ABS试验道路 图2中：1为特殊油漆路面，附着系数=0.1；2为玄武岩路面，=0.25，3为水泥混凝土路面，=0.80，路面宽均为4m，两端调头环道宽均为7m。一般来说，自然状态下的上述路面尤其是结冰路面与积雪路面是受季节与地区条件所限的，而且，在自然状态下上述几种路面的技术组合也是很难获得的。目前，德国、日本等工业发达国家已经普遍使用专门建造的特种路面试验场进行ABS车辆的道路试验与性能评价，如图3所示。图3 国外典型的ABS性能试验道路平面示意图4.汽车制动试验道路的研究与探讨4.1试验道路平面布置、路面材料、施工工艺要求4.1.1试验道路平面布置要求 汽车制动试验时，测试区车速要求较高，英国MIRA试车场制动试验车道可允许高达160km/h的小轿车和95km/h的货车进行试验。为了达到规定的试验车速，小轿车完成加速的过程较重型车要快，加速距离较重型车要短，所以布置道路时应根据试验场的功能、试验的车型来确定渐变段和稳速段的长度。考虑到占地面积的限制，设计时可利用汽车试验场内高速环道的内侧辅助车道来实现加速过程，如图1中上海大众试车场。也可以将其放在综合性能试验路段中，利用水平长直线来实现加速，水平直线段长通常在1km以上，一般呈电话听筒型，中间加宽作ABS试验段，两端是回转弯道，主要起掉头和加速作用，如上图2中东风汽车公司试验场。将ABS试验道路设计为一条独立的道路，其优点是独立性强，利用率高。这样可以根据试验场的大小与功能铺设多种具有不同摩擦系数的车道，来模拟不同状态的试验路面。但其占地面积较大，工程总投资较多。在土地和资金允许的情况下，考虑到将来试验场功能的不断完善，应优先选用这种布置方式。而当试验场面积较小时，将ABS试验道路和水平直线性能路合理融合成综合性能路，可以大大节省开支。4.1.2路面材料要求英国MIRA试验场用玄武岩铺砌的低路是比较有代表性的，路面上有100mm100mm的含水槽，起到及时恢复制动时被汽车前轮破坏的水膜的作用。目前国内大多汽车厂也采用这种路面。制动试验道路一般布置有29种不同材料修建而成的具有不同摩擦系数（=0.101.0）的特种路面。下图4是德国ATP试车场的ABS试验道路实例，具体路面材料及路段参数见下表3所示。 图4 ATP试车场ABS试验道路平面示意图表3 ATP试车场ABS试验道路参数车道说明路表材料长度（m）宽度（m）1混凝土/抛光花岗岩沥青280170882沥青特制瓷片450100843铸石沥青300150884沥青45085抛光花岗岩沥青300150666铸石沥青300150667水泥混凝土45088抛光花岗岩蓝玄武岩沥青150150150555补充：高摩擦系数路面干燥的水泥混凝土，摩擦系数为0.8。典型的ABS汽车制动性能试验场的路面构成中，模拟结冰的路面通常是特种瓷片铺装的路面（洒水后，其路面附着系数为0.12左右），或在混凝土地基上铺一层环氧树脂，这是试验路面中最光滑、摩擦力最小的路面，摩擦系数为0.10；模拟积雪路面的通常是玄武岩铺装路面（洒水后，其路面附着系数为0.25左右）；模拟潮湿路面的通常是打磨水泥混凝土路面（洒水后，其路面附着系数为0.40.5）；干燥路面为一般水泥混凝土路面（附着系数为0.650.8）；根据试验与测试目的需要，上述路面又可匹配成：均匀附着系数路（单一附着系数路面试验道）、分离附着系数路（由两种附着系数路面左右并列组成的试验道）和阶跃附着系数路（由两种单一附着系数路面纵向连接组成的试验道）等组合路面试验道路。所以，在选择路面种类、材料时，应根据国内外已有的成功经验、试验和实践基础上，对路种进行变革，结合试验场的实际情况，重点考虑法规检验的需要，兼顾汽车研发的需要，优化选择与论证，提出道路的布置方案。4.1.3施工工艺要求路面基层施工方法与普通水泥混凝土路面施工工艺相同，基层混凝土强度满足设计要求后，用23cm厚、1：3的水泥砂浆进行坐浆铺贴。为了控制好铺面的平整度，需要双向挂线铺贴，铝合金靠尺双向跟进检测，实施调整纵横向的平整度。铸石板铺贴后及时清缝、灌缝。灌缝的深度、表面形状与铸石表面的凹槽基本一致，灌缝材料选用防水材料或环氧树脂砂浆。路面下面层采用C35混凝土，其28天极限抗折要求不小于4.5MPa，28天极限抗压强度要求不小于35MPa，纵向每5.0米设一条横向缩缝。玄武岩处也须设缝用沥青填缝进行填缝，玄武岩与C35细石混凝土同时施工，保证玄武岩与混凝土的粘结。以喷头洒水的方式，使路面湿润，降低路面的磨擦系数。路表面铺玄武岩，材料抗压强度必须不小于25MPa。4.2道路试验项目要求汽车的制动性能主要是以装车后进行实车道路试验的方式进行评价。试验项目要求见表4。表4 试验项目要求序号试验项目备注直线行驶制动试验相同附着系数路面试验附着系数利用率试验对接路面适应性试验对开路面适应性试验试验应在发动机断开，空载和满载两种状态进行转向行驶制动试验曲线行驶制动试验躲避障碍物试验换道试验强化试验4.2.1直线制动试验目前国内汽车试验场内已有的ABS试验道路都是水平直线路，试验车辆以一定的初速度冲入测试区，通过附着系数的不同组合实现相同附着系数路面、对接、对开路面的行驶。这是车辆产品定型试验时最基本的试验项目。4.2.2转向行驶制动试验转向行驶制动试验包括曲线行驶制动试验、躲避障碍物试验和换道试验，试验应在不同附着系数的组合路面上进行，不同附着系数组合路面上的制动对ABS控制逻辑和控制驱动方式的优劣作出评价。试验路面为对开路面，制动时产生的偏转力矩是随汽车结构左右附着系数之差而变化的。目前，转向行驶制动试验项目在我国还处于空白，可参照国际标准ISO7975：1996轿车转向制动开环试验规程和ISO14794：2003重型商用车和客车转向制动开环试验方法进行转向行驶制动试验道路的设计，使得我国汽车ABS制动法规更加完善。4.2.3强化试验试验应在附着系数阶跃变化的路面上进行，试验路面是一种附着系数从高到低，从低到高顺序交替排列或交错排列的路段。若ABS对路面识别的动态响应差，则汽车从高附着系数路段突然进入低附着系数路段时会使车轮抱死，而当汽车从低附着系数路段突然进入高附着系数路段时会使制动距离增大。5.结语ABS的功能和可靠性直接影响行车安全。过去，国内很多ABS开发或使用单位在考察其ABS的装备效果时大都采用诸如在路面洒水、路面撒沙、铺塑料布在其上洒肥皂水等“土办法”进行道路试验，其试验结果无疑是极其粗燥且毫无重复性可言，更谈不上对ABS综合使用性能进行正确评价。如今，制动试验道路在各汽车试验场内已初具规模，ABS试验路面的使用，使该项试验更加规范，试验结果具有一定的可比性。但由于处在刚刚起步阶段，制动试验路面的组成、结构及其各路面附着系数的组合还达不到严格的试验要求，所以修建规范的试验道路测试、评价ABS的性能已经刻不容缓。 因此，有必要提醒我国的汽车行业，进一步提高制动系统的研发力度，通过试验匹配出制动强度更大、制动距离更短的制动系统，从而提高车辆产品的安全性能。同时密切关注和跟踪国外的安全法规修订情况，规范国内ABS车辆的道路试验条件和试验项目。参考文献1 蔡桃庭.汽车ABS试验道路研究J.汽车科技，2005.9.2 魏朗.现代汽车防抱死系统实用技术M.北京：人民交通出版社，20013 魏朗，郭荣庆.ABS道路试验项目及评价方法分析J.山东交通学院学报，2002.10.4 胡群.汽车防抱死制动系统试验研究J.湖北汽车工业学院学报，2007.65 靳旗.汽车防抱死制动系统试验研究