摩托車制動(dòng)圈,輪轂剎車圈：摘要：如今，國外摩托車ABS裝車量已超過30%，主要應(yīng)用于大排量與小排量車型，中排量車使一用很少；而國內(nèi)市場(chǎng)上帶ABS制動(dòng)器的摩托車相對(duì)較少，國內(nèi)所謂的摩托車帶有ABS系統(tǒng)多數(shù)為機(jī)械式和制動(dòng)壓力吸收式的簡易ABS裝置，效果比較差。目前，ABS技術(shù)己經(jīng)很成熟，ABS在摩托車上使用的最大障礙是成本問題，如果能在成本上有所突破，ABS在摩托車上的一使用前景還是很好的。
2012年11月20日，歐洲議會(huì)在布魯塞爾通過了歐洲摩托車車型認(rèn)證與市場(chǎng)監(jiān)管條例，條例主要是針對(duì)安全和環(huán)保提出了更好的要求。新法規(guī)規(guī)定，結(jié)合摩托車歐IV標(biāo)準(zhǔn)，到2016年，125 mL以上排量摩托車均要強(qiáng)制加裝ABS。針對(duì)國內(nèi)外摩托車新標(biāo)準(zhǔn)、新法規(guī)的變更與更新，國內(nèi)摩托車生產(chǎn)企業(yè)和檢測(cè)機(jī)構(gòu)要積極應(yīng)對(duì)，要加強(qiáng)ABS技術(shù)的研發(fā)能力和檢測(cè)水平，為摩托車企業(yè)及政府提供技術(shù)服務(wù)。因此，摩托車ABS道路試驗(yàn)平臺(tái)的研究工作迫在眉睫，本文對(duì)ABS內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理、試驗(yàn)方法和目前針對(duì)摩托車ABS道路試驗(yàn)平臺(tái)的建立做一些簡單介紹。
1 ABS結(jié)構(gòu)及工作原理
ABS是在常規(guī)制動(dòng)裝置基礎(chǔ)上的改進(jìn)型技術(shù)，是具防滑、防抱死等優(yōu)點(diǎn)的摩托車安全控制系統(tǒng)，也是提高摩托車制動(dòng)性能的重要裝置。目前，ABS在汽車上得到了廣泛的普及，由于成本和技術(shù)等方面的原因，ABS在摩托車上使用的很少，由于ABS在提高整車安全性能方面的巨大作用，及近幾年來大排量摩托車的開發(fā)與熱銷市場(chǎng)，ABS必將在今后的摩托車上得到更大的普及，隨之，越來越多的摩托車生產(chǎn)企業(yè)將投入到摩托車ABS制動(dòng)試驗(yàn)的研究之中。
我國摩托車上現(xiàn)在裝用的ABS大致有橡膠囊式、閥芯式和膨脹球式3種類型，如圖1所示。
ABS系統(tǒng)工作原理：制動(dòng)時(shí)，ABS控制裝置將根據(jù)輪速傳感器輸入的信號(hào)確定車輪速度，并由車輪速度計(jì)算出行車速度，再按行車速度與車輪速度計(jì)算出車輪的滑移率。當(dāng)車輪的滑移率超過控制裝置設(shè)定的參考滑移率時(shí)，ABS控制裝置將驅(qū)動(dòng)進(jìn)、排油電磁閥動(dòng)作，實(shí)行系統(tǒng)的減壓、保壓與升壓的循環(huán)過程，使車輛在理想的滑移率（15％～20%）下制動(dòng)停車，有效防止了制動(dòng)時(shí)車輪的抱死現(xiàn)象，提高了車輛的制動(dòng)效能與制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性。ABS系統(tǒng)的防抱死制動(dòng)作用，通常是利用試錯(cuò)法來響應(yīng)“抱死”和“松開”時(shí)的2個(gè)壓力極值點(diǎn)，來不斷調(diào)整制動(dòng)管路壓力，在反復(fù)逼近中實(shí)現(xiàn)的。有經(jīng)驗(yàn)的騎乘者在制動(dòng)時(shí)，特別是在惡劣路況和較高車速條件下制動(dòng)時(shí)，都采用“點(diǎn)制動(dòng)”方法來達(dá)到安全停車的目的，而不是采用一腳把制動(dòng)踏板踩到底的全制動(dòng)方式就是這個(gè)道理。ABS控制裝置設(shè)有故障自診斷功能，控制裝置內(nèi)配備有1個(gè)主CPU和1個(gè)輔助CPU，工作時(shí)，主、輔CPU將互相檢查對(duì)方的故障并檢查系統(tǒng)電路，當(dāng)自診斷系統(tǒng)檢測(cè)到某一故障信息時(shí)，系統(tǒng)將存儲(chǔ)故障代碼，并同時(shí)點(diǎn)亮儀表板上的ABS指示燈以提示系統(tǒng)有故障，具體示意圖如圖2所示。
a）常規(guī)制動(dòng)：常規(guī)制動(dòng)過程中，ABS系統(tǒng)不工作，電磁線圈中無電流通過，電磁閥處于升壓位置，此時(shí)，制動(dòng)主缸與輪缸直通，制動(dòng)液由制動(dòng)主缸直接進(jìn)入輪缸，輪缸壓力隨主缸壓力而增減，回油泵也不需工作如圖3所示。
b）減壓過程：當(dāng)ECU檢測(cè)到輪速傳感器發(fā)出的車輪抱死信號(hào)時(shí)，卡鉗油缸將被減壓，制動(dòng)液將通過紅色標(biāo)線回流到主油缸，液壓油在回流過程中如不能即刻全部回流到主液壓缸，那制動(dòng)管里面的部分液壓油將被收集到圖片最底下的儲(chǔ)液室，如圖4所示。
c）保壓過程：如果在“保持壓力”命令發(fā)出后，仍有車輪抱死信號(hào)，ECU即向電磁線圈通入1個(gè)最大電流，電磁閥處于“減壓”位置，此時(shí)，電磁閥將輪缸與回油通道或儲(chǔ)液室接通，輪缸中制動(dòng)液經(jīng)電磁閥流入儲(chǔ)液室，輪缸壓力下降，如圖5所示。
d）升壓過程：當(dāng)壓力下降后、車輪加速太快時(shí)，ECU切斷通往電磁閥的電流，主缸和輪缸再次相通，主缸中的高壓制動(dòng)液再次進(jìn)入輪缸，使制動(dòng)壓力增加，如圖6所示。
2 國內(nèi)外摩托車ABS制
動(dòng)性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
目前，國內(nèi)外關(guān)于摩托車ABS制動(dòng)性能試驗(yàn)的標(biāo)誰和法規(guī)主要有：GB 20073-2006《摩托車和輕便摩托車制動(dòng)性能要求及試驗(yàn)方法》、ECER78《關(guān)于L類車輛制動(dòng)認(rèn)證的統(tǒng)一規(guī)定》和GTR No. 3《摩托車制動(dòng)系統(tǒng)》。其中，GB20073-2006是根據(jù)聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)（ECE） 1995年3月21日生效的ECE R78.02《關(guān)于L類車輛制動(dòng)認(rèn)證的統(tǒng)一規(guī)定》修訂而來；GTR制動(dòng)法規(guī)主要以ECE R78：關(guān)于就制動(dòng)方面批準(zhǔn)L類車輛的統(tǒng)一規(guī)定、美國聯(lián)邦法規(guī)集（CFR）第49篇第571部分，F(xiàn)MVSS 122：摩托車制動(dòng)系統(tǒng)、加拿大機(jī)動(dòng)車輛安全法規(guī)CMV S S 122：摩托車制動(dòng)系統(tǒng)、日本安全標(biāo)準(zhǔn)JSS 12-61、澳大利亞設(shè)計(jì)規(guī)則ADR 33/00摩托車和輕便摩托車制動(dòng)系統(tǒng)和ISO12364：2001兩輪摩托車—防抱制動(dòng)系統(tǒng)（ABS ）—試驗(yàn)和測(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)。通過標(biāo)準(zhǔn)分析看到，ABS試驗(yàn)要求及試驗(yàn)方法基本相同：1）試驗(yàn)應(yīng)在空載車輛上進(jìn)行；2）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定裝有防抱死裝置制動(dòng)系統(tǒng)的L3類車應(yīng)滿足附著力利用率ε＞0.7；3）應(yīng)在附著系數(shù)不大于0.45和不小于0.8的2種路面上測(cè)定附著力利用率ε。為了更加詳細(xì)說明試驗(yàn)流程，以下以國標(biāo)GB20073-2006試驗(yàn)進(jìn)行介紹。
2.1附著系數(shù)K值的確定
a）附著系數(shù)K應(yīng)在車輪不抱死，脫開防抱死裝置，并且兩輪同時(shí)制動(dòng)時(shí)，由車輛的最大制動(dòng)速率確定。
b）制動(dòng)試驗(yàn)應(yīng)在初速度約60 km/h下進(jìn)行，對(duì)干車速不到60 km/h的車輛，應(yīng)在空載下（必需的試驗(yàn)儀器和安全設(shè)備除外），以0.9 Vmax車速試驗(yàn)，整個(gè)試驗(yàn)過程中使用恒定的制動(dòng)控制力。
c）為了確定車輛最大制動(dòng)速率，可通過改變前輪和后輪制動(dòng)力進(jìn)行一系列試驗(yàn)，直至找到車輪剛剛抱死的臨界點(diǎn)。
d）制動(dòng)速率Z，由車速40 km/h降到20 km/h時(shí)所需時(shí)間用下式確定：
Z＝0.56/t
式中：t一測(cè)得的時(shí)間，s
對(duì)車速達(dá)不到50 km/h的車輛，制動(dòng)速率應(yīng)以車速從0.8Vmax降至（0.8 Vmax－20）所需時(shí)間確定，Vnax是以km/h為單位的實(shí)測(cè)值，Z的最大值為K。
2.2附著力利用率：的確定
a）附著力利用率為防抱死裝置工作狀態(tài)下的最大制動(dòng)速率Zmax與其在脫開狀態(tài)下的最大制動(dòng)速率Zm的比值。必須在每個(gè)裝有1只防抱死裝置的車輪上分別進(jìn)行試驗(yàn)。
b） Zmax由3次試驗(yàn)中車速達(dá)到規(guī)定的降低值所需時(shí)間的平均值確定。
c）附著力利用率由下式確定，測(cè)試流程如表1所示。
ε＝Zmax/Zm
3 摩托車ABS道路試驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建
通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的研究和解讀，要完成摩托車ABS制動(dòng)試驗(yàn)，需具備滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗(yàn)場(chǎng)地和可靠的試驗(yàn)設(shè)備。
3.1試驗(yàn)場(chǎng)地要求
根據(jù)GB 20073-2006《摩托車和輕便摩托車制動(dòng)性能要求及試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)要求，低附著系數(shù)路面附著系數(shù)應(yīng)≤0.45，高附著系數(shù)路面附著系數(shù)應(yīng)≥0.8，路面平整、清潔、干燥；ECE R78《關(guān)于L類車輛制動(dòng)認(rèn)證的統(tǒng)一規(guī)定》、GTR No.3《摩托車制動(dòng)系統(tǒng)》法規(guī)要求，低附著系數(shù)路面附著系數(shù)應(yīng)（0.45，高附著系數(shù)路面附著系數(shù)應(yīng)≥0.99對(duì)于兩輪輕便摩托車和兩輪摩托車（L1、L3類），ABS試驗(yàn)路面寬度應(yīng)為2.5 m。路面要求平整、清潔、干燥。
綜合以上3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，同時(shí)考慮日后的加嚴(yán)性，建議建造低附著系數(shù)≤0.45的路面，高附著系數(shù)≥0.9的路面。為更好地滿足ABS試驗(yàn)低附著路面附著系數(shù)要求，需要在低附著路面不影響試驗(yàn)的前提下，兩邊加裝噴水裝置以達(dá)到更好的低附著路面如圖7所示（不同顏色的路面代表不同的附著系數(shù)）。
根據(jù)試驗(yàn)項(xiàng)目要求，試驗(yàn)場(chǎng)地要保證能夠完成均勻附著系數(shù)路面緊急制動(dòng)試驗(yàn)、分離附著系數(shù)路面緊急制動(dòng)試驗(yàn)、階躍附著系數(shù)路面緊急制動(dòng)試驗(yàn)及換道制動(dòng)試驗(yàn)和躲避障礙制動(dòng)試驗(yàn)等ABS車輛的所有常規(guī)制動(dòng)試驗(yàn)與項(xiàng)目評(píng)價(jià)。
3.2試驗(yàn)設(shè)備
根據(jù)摩托車ABS試驗(yàn)要求，試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)具備車載路試儀VBOX III全套系統(tǒng)、無線傳輸與接收模塊、制動(dòng)觸發(fā)器、頻率輸入模塊及力傳感器（包括手柄和腳踏）等儀器；試驗(yàn)測(cè)試參數(shù)主要包括整車的車速、前后輪的輪速、前后輪制動(dòng)時(shí)的操作力等參數(shù)。駕駛員通過VBOX III顯示屏觀察試驗(yàn)參數(shù)，完成ABS試驗(yàn)要求的數(shù)據(jù)，試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以通過2個(gè)渠道進(jìn)行采集：1）通過VBOX III自帶CF儲(chǔ)存卜進(jìn)行儲(chǔ)存，等試驗(yàn)全部結(jié)束后讀取并分析數(shù)據(jù)；2）通過無線傳輸功能，完成試驗(yàn)中試驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，以便對(duì)試驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，來得到高效準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)設(shè)備如圖8所示。
3.3輔助裝備
為確保試驗(yàn)安全可靠，需對(duì)試驗(yàn)樣車安裝輔助輪，以防止車輛在試驗(yàn)過程中出現(xiàn)打滑、抱死、跑偏和翻車等危險(xiǎn)情況。針對(duì)不同車型，與整車配套安裝的輔助輪也各不相同，如安裝固定的桿件長短、定位孔位置、車甫助輪高度等，圖9是借鑒國外摩托車企業(yè)ABS試驗(yàn)的輔助裝備，輔助輪的應(yīng)用要根據(jù)不同車型來設(shè)計(jì)，這樣才能保證試驗(yàn)車輛在測(cè)試過程中人員與車輛的安全和測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確無誤。
4 試驗(yàn)中的難點(diǎn)分析
基于摩托車前后輪的特殊性，導(dǎo)致前后輪輪速傳感器的安裝及測(cè)量成為一個(gè)難題。目前，對(duì)于帶有電子式ABS的摩托車來說，測(cè)取前后輪輪速比較簡單，只需將前后輪的信號(hào)線接到VBOX III頻率輸入模塊即可測(cè)出輪速；但對(duì)于機(jī)械式ABS裝置來說，要測(cè)取前后輪輪速并非容易，如采用光電式傳感器，那么就要考慮到反光板的安裝位置、安裝數(shù)量，因?yàn)槲恢煤蛿?shù)量直接影響采樣頻率，加上摩托車的特殊性，行駛過程中會(huì)引起車體振動(dòng)導(dǎo)致光源也隨之晃動(dòng)，使部分信號(hào)衰減和丟失，最終影響測(cè)量的穩(wěn)定性。
輔助輪的設(shè)計(jì)是第2大難點(diǎn)，摩托車的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致ABS試驗(yàn)的輔助輪設(shè)計(jì)研發(fā)具有局限性，不同類的摩托車可能需要不同尺寸和構(gòu)造的輔助輪，對(duì)尺寸、構(gòu)造和強(qiáng)度等均要有所考慮，如何能使輔助輪能在摩托車上具有通用性，并可靠安全，需要更近一步的設(shè)計(jì)與研發(fā)。
5 結(jié)論
隨著摩托車技術(shù)的進(jìn)步，摩托車整車相關(guān)配套的安全保障指標(biāo)將會(huì)不斷升級(jí)，如今，國外摩托車ABS裝車量已超過30%，主要應(yīng)用于大排量與小排量車型，中排量車使用很少；而國內(nèi)市場(chǎng)上帶ABS制動(dòng)器的摩托車相對(duì)較少，國內(nèi)所謂的摩托車帶有ABS系統(tǒng)多數(shù)為機(jī)械式和制動(dòng)壓力吸收式的簡易ABS裝置，效果比較差。目前，ABS技術(shù)己經(jīng)很成熟，ABS在摩托車上使用的最大障礙是成本問題，如果能在成本上有所突破， ABS在摩托車上的使用前景還是很好的。通過此次ABS試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的研究及試驗(yàn)平臺(tái)的建立，希望能對(duì)我國摩托車裝有ABS裝置的車輛檢測(cè)提供參考。
