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關(guān)于自行車制動性能試驗(yàn)方法的探討

www.middletowncarescoalition.com 來源：電動車商情　　　電動車商情網(wǎng) 作者：俠名類別：電動車維修時(shí)間：2004-8-24

制動性能是自行車最重要的功能項(xiàng)目之一。雖然現(xiàn)代自行車已不僅是交通工具，但從安全角度出發(fā)，制動性能優(yōu)劣關(guān)系到自行車能否緊急制動，能否自由調(diào)節(jié)騎行速度(Tempo)（不是變速），能否在坡地和其它復(fù)雜路面安全使用。因此，對自行車制動性能的測試，是一項(xiàng)十分重要的試驗(yàn)項(xiàng)目�？墒窃诂F(xiàn)實(shí)情況下，由于試驗(yàn)方法比較繁瑣復(fù)雜，對試驗(yàn)場地的要求也比較高，致使各檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)對本項(xiàng)目的測試能力受到限制。本文試圖對自行車制動性能的試驗(yàn)方法進(jìn)行探討。一、現(xiàn)行檢測方法的局限性現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB3565-93關(guān)于制動性能的試驗(yàn)方法等同采用ISO4210-1996“自行車安全要求”。試驗(yàn)要求盡可能采用室內(nèi)試驗(yàn)跑道，若用室外跑道，則對環(huán)境條件如坡度、與自行車輪胎之間的最小摩擦系數(shù)及風(fēng)速等均有限制。從目前條件看，國內(nèi)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)采用室內(nèi)試驗(yàn)跑道的極少，擁有專用室外跑道的也不多。往往借用機(jī)場或合格的體育場地，檢測受氣候等外部條件影響，能力受到限制。另外試驗(yàn)方法的不確定度也比較大，如制動試驗(yàn)的速度(Tempo)是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，試驗(yàn)的計(jì)時(shí)裝置測得的速度(Tempo)如跟規(guī)定的速度(Tempo)有偏差，需要校正，而測速裝置本身也有誤差；又如標(biāo)準(zhǔn)對試驗(yàn)者加儀器和車重的總質(zhì)量有規(guī)定，質(zhì)量超過規(guī)定時(shí)又需作相應(yīng)的校正；再如握閘力的大小對閘把的施力速度(Tempo)，質(zhì)量超過規(guī)定時(shí)又需作相應(yīng)的校正；再如握閘力的大小對閘把的施力速度(Tempo)，都需要人為控制，有些指標(biāo)很難測定（如握閘力達(dá)到63％時(shí)，所需時(shí)間不大于0.2ｓ）；出于試驗(yàn)方法的復(fù)雜，對檢驗(yàn)人員的素質(zhì)要求很高，試驗(yàn)失效的比例比較大，標(biāo)準(zhǔn)專門有一節(jié)規(guī)定“試驗(yàn)騎行的有效性”，詳細(xì)陳述了各種判斷試驗(yàn)無效的條件�？梢哉f，沒有一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的檢驗(yàn)人員，試驗(yàn)是很難成功的。二、新檢測方法理論依據(jù) 我們從汽車的制動性能試驗(yàn)中得到啟發(fā)，汽車的制動性能主要通過路上試驗(yàn)來評定。一般要測定冷制動及高溫下汽車的制動距離、制動減速度(Tempo)、制動時(shí)間等參數(shù)。但路上的試驗(yàn)雖能全面反映汽車的制動性能，但試驗(yàn)需要有特定的場地，且也很費(fèi)時(shí)間，因此在汽車生產(chǎn)、修理企業(yè)及一般試驗(yàn)單位，常用室內(nèi)試驗(yàn)裝置通過測試汽車制動器的摩擦力矩來判定汽車的制動性能。能否用一種新的準(zhǔn)確快速的試驗(yàn)方法替代原來的方法呢？或者具體地說，用測試自行車制動裝置產(chǎn)生的摩擦力矩（或制動力）來替代制動距離的檢測呢？這種可能性是存在的。第一、從理論上說，制動力和制動距離是可以換算的： F=M V/2s或S=M V/2F 其中：Ｆ- 制動力Ｓ- 制動距離Ｍ- 車體和騎行人總質(zhì)量Ｖ- 制動開始前的初速度(Tempo) 第二、在德國自行車標(biāo)準(zhǔn)中以制動減速來判定自行車的制動性能，證明試驗(yàn)方法的多樣性。第三、如果我們承認(rèn)試驗(yàn)方法的多樣性（在ISO8098“兒童自行車安全要求”中兒童自行車的制動性能是通過制動力來檢測的），那么，就可以通過室內(nèi)試驗(yàn)裝置測試自行車制動器的摩擦力矩來檢查制動性能。新試驗(yàn)方法的測試過程可以概括為：（１）將按標(biāo)準(zhǔn)配重的自行車放置在摩擦系數(shù)大于0.5的滾筒式托重裝置上；（２）對車輪施加標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的初速度(Tempo)V，（初速度(Tempo)施加裝置可調(diào)節(jié)速度(Tempo)并且記錄和顯示）；（３）測量初速度(Tempo)V時(shí)車輪的摩擦力矩Ｍ或制動力Ｆ（Ｍ＝ＦＲ；Ｒ－車輪半徑）；（４）施加握閘力（握閘力大小，施加時(shí)間可記錄和顯示。應(yīng)事先調(diào)整使對閘把的施力速度(Tempo)在握閘達(dá)到63％時(shí)只需0.2Ｓ）；前后閘應(yīng)在不同時(shí)間施加握閘力，前后閘握閘時(shí)間的控制；前閘提早時(shí)間根據(jù)被測自行車初速度(Tempo)Ｖ和標(biāo)記距離1m以內(nèi)計(jì)算（t＝1m/v）。在握閘力施加的同時(shí)，產(chǎn)生制動效果。（５）分別記錄時(shí)，后輪停止時(shí)間，名義上可把從握閘力施加時(shí)間到車輪停止時(shí)間作為制動時(shí)間，精確地計(jì)算制動時(shí)間應(yīng)該是從車閘對車輪產(chǎn)生制動效果開始到車輪停止為止，不過這樣計(jì)時(shí)比較困難。（６）噴水系統(tǒng)工作，按2-5步驟作濕態(tài)制動試驗(yàn)。記錄噴水時(shí)間和握閘力施加時(shí)間，其時(shí)間間隔根據(jù)ｔ＝25/v來計(jì)算。檢驗(yàn)結(jié)果可以根據(jù)上面的公式 S=M V/2F 來計(jì)算。下面是一些試驗(yàn)裝置：１、施加初速度(Tempo)裝置（包括測速裝置），達(dá)到精確控制初速度(Tempo)的要求；２、配重裝置（使受試車的總質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值）；３、托重測力裝置（由于試驗(yàn)時(shí)車體不能固定，只能限位，車重落在托重裝置上，對自行車施加初速度(Tempo)以后形成摩擦力矩）；４、握閘力施加裝置，（達(dá)到可事先調(diào)整施力大小和效果，精確施力并儲存、記錄施力時(shí)間的目的）。５、制動時(shí)間的測定裝置（用實(shí)際制動時(shí)間來復(fù)核制動距了或作為參考數(shù)據(jù)）。６、噴水裝置與其它輔助裝置。三、新舊方法之間的對比新試驗(yàn)方案的優(yōu)越性是操作方法簡便，不確定度小，不受外部條件影響，有利于標(biāo)準(zhǔn)的貫徹和實(shí)施。我們試從方法上進(jìn)行一些比較，詳見表一。從表一中列出的新舊方法的不同點(diǎn)，我們應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：１、二種試驗(yàn)方法由于測試對象不同（力和距離），雖可以經(jīng)理論換算，但由測試系統(tǒng)變動帶來的不確定度會有變化，因此除了記錄制動時(shí)間、制動減速度(Tempo)來復(fù)核數(shù)據(jù)外，需要通過計(jì)算兩個(gè)系統(tǒng)的不確定度來對比。２、為了驗(yàn)證新試驗(yàn)方法的效果，可用新老二種方法對同一輛車進(jìn)行測試比對，分析其中有可能性的項(xiàng)目數(shù)據(jù)，分析測試結(jié)果不一致的地方和原因，研究相應(yīng)的校正和修正方案。３、在跑道上作制動試驗(yàn)時(shí)，前后輪制動效果是：由于前輪負(fù)荷一般只占整車的30％左右，所需的制動力小，制動時(shí)間短，因此整個(gè)制動過程中有一段時(shí)間前輪停止旋轉(zhuǎn)處于滑動狀態(tài)而后輪處于滾動狀態(tài)，前輪滑動有利于后輪制動（牽制作用）。而在試驗(yàn)機(jī)上如果前后輪分別測試，不會產(chǎn)生牽制作用，這種實(shí)際的牽制作用對試驗(yàn)結(jié)果的影響如何處理呢？設(shè)想可以有三種方案：１）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)上“單用后閘”的情況進(jìn)行試驗(yàn)，制動距離數(shù)值按標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)判斷；２）將前后輪的托重裝置設(shè)計(jì)成聯(lián)動的結(jié)構(gòu)，就可以做到后輪制動效果的互相牽制；３）分別試驗(yàn)前后輪的制動距離，用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算整車的制動距離。４、關(guān)于用實(shí)際制動時(shí)間來復(fù)核制動距離，事實(shí)上我們在試驗(yàn)中可以精確測得實(shí)際制動時(shí)間；握閘力施加以后，制運(yùn)過程開始，給一個(gè)計(jì)時(shí)信號。然后記錄車輪停止時(shí)間，這段時(shí)間差就是實(shí)際制動時(shí)間。這段時(shí)間通常非常短暫，如果我們把自行車的制動看作是勻減速過程，那么：Ｓ＝Ｖ t/2S-制動距離；V-初速度(Tempo)；t-實(shí)際制動時(shí)間，用這個(gè)公式可以復(fù)核制動距離。如果我們采用適當(dāng)?shù)难b置，則可以記錄減速過程dv/dt，計(jì)算結(jié)果會更加符合實(shí)際情況。四、結(jié)論上文說到汽車的制動性能通過測試制動減速度(Tempo)、制動時(shí)間等參數(shù)來評定，可見試驗(yàn)制動性能的方法是很多的，如果我們的思路開放一點(diǎn)，可以找到不止一種準(zhǔn)確可靠又簡單易行的試驗(yàn)方法。（許建林、李家慶、韓振國）