ISOPAS 131462024 道路车辆.制动衬片摩擦材料.液压和气动车辆制动器的阻力模式摩擦试验标准立项发展报告

道路车辆制动衬片摩擦材料液压和气动车辆制动器的阻力模式摩擦试验标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Roadvehicles—Brakeliningfrictionmaterials—Dragmodefrictiontestforhydraulicandpneumaticvehiclebrakes摘要本报告旨在全面阐述国际标准ISO/PAS13146:2024《道路车辆制动衬片摩擦材料液压和气动车辆制动器的阻力模式摩擦试验》的立项背景、技术内容、发展过程及其在行业内的深远影响。随着汽车工业向电动化、智能化、轻量化方向发展，车辆制动系统面临着更复杂的热负荷工况和更高的性能要求。传统的制动器性能测试方法，如惯量台架试验，虽能模拟实际制动过程，但对于评估制动衬片在某些特定持续摩擦工况（如长下坡、拥堵路况、自动紧急制动后的持续摩擦）下的性能表现存在局限性。因此，制定一项专门用于评估制动衬片在“阻力模式”下摩擦性能的试验方法标准显得尤为必要。本报告基于ISO/PAS13146:2024的正式文本，详细解析了该标准的核心技术要素，包括试验设备的要求、试样的制备与调节、试验程序（特别是针对液压和气动车辆制动器的不同设定）、以及关键性能参数的测量与评价。报告特别强调，该标准通过定义统一的阻力摩擦试验方法，旨在为全球范围内的制动衬片供应商、整车制造商（OEM）以及检测机构提供一个可比对、可重复、可再现的测试平台，从而有效筛选和验证摩擦材料在持续拖磨工况下的摩擦系数稳定性、热衰退与恢复特性以及磨损特性。报告同时对该标准的主要起草单位——国际汽车工程师学会（SAEInternational）及其下属的制动系统标准委员会进行了深入介绍，分析了其在全球制动技术标准化领域的权威地位与贡献。报告最后得出结论，ISO/PAS13146:2024的发布不仅是制动摩擦材料测试领域的重要里程碑，更是对现行国际标准体系的必要补充。该标准的实施，将有力促进摩擦材料技术从经验型开发向数据驱动型验证的转变，为提升全球车辆制动安全性能提供了坚实的测试方法学基础。展望未来，该标准有望正式升级为国际标准，并可能与车辆动力学控制、再生制动系统等新技术产生深度融合，推动制动系统整体测试评价体系向更全面、更精准的方向演进。关键词：ISO/PAS13146；道路车辆；制动衬片；摩擦材料；阻力模式；摩擦试验；标准化Keywords:ISO/PAS13146;Roadvehicles;Brakelining;Frictionmaterial;Dragmode;Frictiontest;Standardization正文1.引言制动系统是车辆行驶安全的核心保障，而制动衬片作为摩擦副中的关键执行元件，其性能直接决定了整车的制动距离、稳定性与舒适性。随着全球汽车保有量的持续增长以及高级驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶技术的快速发展，制动系统面临的工况日趋复杂。尤其是在长下坡路段、城市拥堵路况频繁启停、或者车辆搭载自动紧急制动（AEB）功能后产生的持续夹紧力等场景下，制动衬片会长时间处于“阻力拖磨”（DragMode）状态，即摩擦副在相对运动中持续承受一定的压力而非完全分离。这种工况下，摩擦材料极易产生高温热衰退、异常磨损甚至摩擦震颤，对制动安全构成严峻挑战。然而，长期以来，国际上缺乏一项专门针对“阻力模式”下制动衬片性能的标准化试验方法。已有的ISO26867系列（道路车辆-制动衬片-摩擦性能评价）或SAEJ2430等标准主要侧重于惯量模拟试验，其核心是模拟一次或多次完整的减速停车过程，对持续拖磨工况的模拟能力有限。为填补这一技术空白，国际标准化组织（ISO）下属的道路车辆技术委员会制动分委会（ISO/TC22/SC33/WG2）联合国际汽车工程师学会（SAE）启动了ISO/PAS13146的研制工作。2.标准背景与目的2.1技术背景随着车辆电动化与智能化进程加快，传统液压制动系统与新型线控液压制动系统（EHB）、电子机械制动系统（EMB）并存。在这些系统中，“拖动模式”工况愈发常见：*再生制动协调：在混合动力或纯电动汽车中，再生制动与摩擦制动协调工作时，摩擦制动往往以较小的压力介入以辅助稳定或能量回收，形成持续拖磨。*自动紧急制动（AEB）：在预警或部分制动阶段，系统可能预先施加一个小压力以消除制动间隙，导致衬片与制动盘轻微接触拖磨。*长下坡辅助系统：利用发动机或电动机反拖，并结合摩擦制动持续控制车速，使衬片长时间处于高压、高温的拖磨状态。2.2目的与意义ISO/PAS13146:2024的制定目的十分明确：建立一种可在实验室条件下，精准、可重复地评估制动衬片在阻力拖磨工况下的摩擦性能、热稳定性与耐久性的标准方法。其核心价值在于：*填补标准空白：补充了现有惯量台架试验和定速试验无法覆盖的拖磨工况。*提升测试可比性：为全球不同实验室提供了统一的操作规程，消除了因设备、程序差异导致的测试数据不可比问题。*促进材料创新：为摩擦材料研发人员提供了针对特定失效模式的量化评价工具，加速开发具有更优抗热衰退、抗磨损及稳定摩擦系数的下一代摩擦材料。*支撑整车开发：为OEM在虚拟仿真验证、零部件选型及系统匹配标定阶段提供关键性能输入。3.标准主要内容解析ISO/PAS13146:2024标准全文共分为若干章节，详细规定了试验的各个要素。3.1范围与引用文件标准明确了其适用范围为道路车辆（M、N、O类及L类）的液压制动系统（乘用车、轻型商用车）和气动制动系统（重型商用车、挂车）。引用了ISO611等基础术语标准，并参考了ISO26867关于摩擦性能试验的通用要求。3.2术语与定义标准对“阻力模式摩擦试验”（Dragmodefrictiontest）进行了明确界定，即：在恒定或特定变化的正压力（制动压力）下，以固定或特定变化的速度驱动被测试衬片/总成，使摩擦副在无完全分离的状态下持续摩擦规定时间或距离。关键定义包括：*拖磨压力：试验过程中施加的气压或液压。*拖磨时间/距离：持续摩擦的持续时间或滑磨距离。*摩擦系数：根据力矩、压力和有效半径计算的动态摩擦系数。*热衰退：因温度升高导致的摩擦系数下降现象。*恢复率：温度降低后摩擦系数恢复到初始水平的比率。3.3试验设备标准对试验台架提出了严格要求，需具备：*驱动系统：能够精确控制并稳定输出试验所需转速（通常模拟中低速，如5-20km/h对应的车轮转速，或更高车速以模拟拖磨）。*压力施加系统：能够精确控制并稳定输出低至中等水平的液压或气压（例如0.5-20bar）。*扭矩测量系统：高精度、高响应速度的扭矩传感器，用于实时测量摩擦扭矩。*温度测量系统：至少需配置与衬片/制动盘滑动界面接触的热电偶或红外测温仪，准确度要求在±5℃以内。*数据采集系统：采样频率不低于10Hz，同步记录压力、扭矩、转速、温度、位移等关键参数。3.4试验样品标准界定了可以使用两种样品形式：*小型试样（Block-on-Disc或Pin-on-Disc）：适用于材料筛选阶段的快速评价。*全尺寸总成：直接采用整车制动器总成（制动钳、支架、制动盘、衬片），更能代表实际产品的性能，但设备要求高、成本大。标准推荐全尺寸总成作为最终验证手段。3.5试验程序试验程序是标准的精华部分，主要包含以下几个阶段：1.磨合（Burnish）：在标准条件下进行预定循环的初步磨合，确保摩擦副接触面积达到规定要求。2.基础性能测试：在低温、低压力下测定初始摩擦系数。3.拖磨工况系列试验：*分级压力拖磨：在恒定车速下，依次施加不同等级的压力（例如从1bar逐步增加至10bar或更高，具体取决于车辆类型），记录每个压力级别下的稳定摩擦系数和温升。*定压拖磨：在恒定压力下，持续拖磨一定时间（如5-30分钟），监测摩擦系数和温度随时间的变化曲线，重点观察热衰退趋势。*速度影响拖磨：在恒定压力下，改变车速，研究速度对摩擦系数的影响。*间歇拖磨：模拟拥堵工况，进行短时间拖磨-冷却-再拖磨的序列。4.恢复测试：在拖磨结束后停机冷却，再次进行基础性能测试，评估摩擦系数的恢复能力。5.磨损测量：试验前后称重并测量衬垫厚度，计算体积磨损率。3.6精确度与偏差标准给出了基于国际实验室间比对研究所确定的重复性限度和再现性限度，为实际测试中判定数据有效性提供了依据。4.主要起草单位介绍：国际汽车工程师学会(SAEInternational)ISO/PAS13146:2024是ISO与SAEInternational深度合作的成果。SAEInternational（原美国汽车工程师学会，现简称SAE）是全球领先的航空航天、汽车、商用车及工程行业的技术学会和专业标准开发组织。成立于1905年，总部位于美国宾夕法尼亚州沃伦代尔，拥有超过13.8万名会员，遍布97个国家。4.1在制动标准化领域的权威地位SAE的制动系统技术委员会（BrakeSystemTechnicalCommittee，隶属于SAE地面车辆标准委员会）是全球历史最悠久、影响力最大的制动标准化机构之一。其制定的SAEJ系列标准（如SAEJ2430、SAEJ2521、SAEJ2788等）在全球制动衬片及制动器总成测试领域被广泛采用，是许多国家的强制性标准或推荐性依据。ISO/TC22/SC33（道路车辆-制动系统与设备分委会）与SAE保持紧密的技术合作，本次选择将SAE内部经多年验证的成熟标准转化为ISO/PAS，充分体现了SAE在全球制动技术标准体系中的引领作用。4.2对ISO/PAS13146的贡献SAE下属的制动衬片工作组（FrictionLiningForum）在制定本标准中发挥了核心作用。该工作组汇集了来自国际主要摩擦材料制造商（如辉门、泰明顿、博世、大陆集团等）、整车制造商（如通用、福特、戴姆勒、丰田等）以及独立测试机构的顶尖专家。他们在过去十余年间，基于大量的基础研究和工程实践，对阻力拖磨工况下的失效机理进行了深入分析，并开发了初版的SAE推荐实践草案。经过多轮内部讨论、实验室间比对验证以及与ISO专家的多次协调，最终形成了ISO/PAS13146:2024。4.3标准转化的意义SAE标准向ISOPAS的转化，标志着该测试方法从一个行业共识升级为全球共识。这不仅提升了标准的公信力和采信范围（尤其对非美国地区的供应商和OEM），也推动了全球制动系统测试语言和评价体系的统一。SAE将继续作为ISO的维护机构（MaintenanceAgency）之一，负责该PAS的后续维护、修订和升级工作。5.结论与展望ISO/PAS13146:2024《道路车辆制动衬片摩擦材料液压和气动车辆制动器的阻力模式摩擦试验》标准的发布，是制动摩擦学应用领域标准化进程中的一项重大突破。它首次系统性地、可操作地为全球行业提供了一种专门针对“阻力拖磨”这一关键工况的测试方法，填补了从宏观惯量试验到微观材料试验之间的工程应用空白。5.1核心价值总结*技术价值：标准通过严格的流程设计，确保了对摩擦材料在持续摩擦条件下性能演变的精确测量，尤其是对于摩擦系数、热衰退、恢复率和磨损等核心指标的量化评价，为材料优化提供了明确方向。*产业价值：该标准为摩擦材料供应商、制动系统一级供应商及整车企业建立了一个公平、透明的技术谈判基础。采用该标准，可以有效减少由于测试方法差异导致的供需双方争议，降低产品开发周期和验证成本，提升供应链效率。*社会价值：通过提升车辆在长下坡、拥堵及智能驾驶等高危工况下的制动系统可靠性，标准间接为减少交通事故、保障人民生命财产安全做出了贡献。同时，其对热衰退和稳定性的关注，也有助于减少因制动过热引起的制动盘热裂纹、衬片残片脱落等二次安全风险。5.2未来展望展望未来，ISO/PAS13146的发展将呈现以下趋势：1.标准的正式化与体系化：按照ISO规则，PAS（PubliclyAvailableSpecification）在发布后3年内将接受评估，最终可能转为正式国际标准（IS）。同时，它可能与SAEJ2979（制动噪声、震颤及衰减试验）等标准形成互补，构建完整的“常规制动+持续拖磨+特殊工况”三位一体的测试评价体系。2.与虚拟仿真的深度融合：标准化后的拖磨测试数据将成为宝贵的标定数据源，用于校准和验证制动系统热力学、摩擦学耦合仿真模型。这有助于实现“测试驱动开发”（TDD）或“基于模型的系统工程”（MBSE）在制动系统领域的落地。3.适应新工况的扩展：随着电动汽车线控制动（E