本發(fā)明涉及一種適用復雜路面的附著系數(shù)測試臺車及其測試方法。

背景技術(shù)：

車輛附著能力直接影響車輛行駛的安全性。路面附著系數(shù)是表征路面抗滑性能的評價指標，即路面能夠提供的防止車輛產(chǎn)生側(cè)滑的能力和縮短制動距離的能力。

國際上測試路面附著性能有定點式和連續(xù)式兩種測試方法。定點測試方法的檢測設備主要有以擺式摩擦系數(shù)測定儀為代表的靜態(tài)測量儀器和以動態(tài)摩擦系數(shù)測試儀(DFT)為代表的動態(tài)測量儀器。連續(xù)式測試方法按照測試輪的測試原理可以大致分為鎖輪法(Locked Wheel Tester)，側(cè)向力法(Side Force Tester)，固定滑溜率法(Fixed Slip Tester)和可變滑溜率法(Variable Slip Tester)等四種方式。目前國內(nèi)主要通過擺式摩擦系數(shù)測定儀和橫向力系數(shù)測試車，以及鋪砂法來測定普通路面的抗滑性能。普通路面靜態(tài)附著系數(shù)一般采用連續(xù)式測試方法中的鎖輪法(Locked Wheel Tester)進行測試，測試設備為橫向力系數(shù)測試車。

鎖輪法(Locked Wheel Tester)是指在低速(準靜態(tài))恒定荷載狀態(tài)下，鎖定測試輪并在路面上拖行來測定摩擦力的方法。鎖定輪摩擦測試的滑移率為100％，輪胎與路面的相對速度就等于汽車的行駛速度，通過測定測試輪的橫向拉力和縱向拉力來計算相應的摩擦系數(shù)。

世界道路協(xié)會(PIARC)以公路表面凹凸或起伏不平的縱向波長表征其集合特征，并將它分為四類：微構(gòu)造、粗構(gòu)造、大構(gòu)造和平整度，其波長和紋理構(gòu)造分類如表1所示。微構(gòu)造和粗構(gòu)造為路面固有構(gòu)造，是路面直接產(chǎn)生抗滑性能的重要原因。大構(gòu)造和平整度則屬于應避免出現(xiàn)的構(gòu)造，其嚴重影響路面的抗滑性能。對于對開路面、冰雪路面、碎石路面及起伏變化明顯路面等復雜路面，其大構(gòu)造和平整度為道路表面主要特征，輪胎與路面之間的附著機理有別于普通路面，橫向力系數(shù)測量車(SCRIM)等常規(guī)路面附著系數(shù)測試設備無法準確測量其抗滑性能；復雜路面在與輪胎相互作用的過程中呈現(xiàn)各項異性，使普通路面抗滑性能測試方法與評價指標不完全適用；隨著交通量的累積，良好路面的抗滑性能呈逐漸下降趨勢，波長大于50mm的大構(gòu)造和平整度因素增大不適合窄而小的輪胎行駛，造成橫向力系數(shù)測量車(SCRIM)等常規(guī)路面附著系數(shù)測試設備在測量過程中出現(xiàn)失真。針對上述情況，目前尚無真正意義上的檢測設備。

表1.PIARC公路表面特性分類

受復雜路面各向異性的影響，附著系數(shù)測試時汽車拖拽受力點選擇要求較高，選擇不當產(chǎn)生的車輛運動方向傾斜會加大測試誤差，試驗操作難度大。為便于試驗進行，保證測試精度，需采用實際車輛測試。

本發(fā)明采用一種與上述試驗思想等效的替代方法，利用與目標車型軸距、輪距、載質(zhì)量、輪胎胎壓和載荷相同的測試臺車，測量得到該車在特定路面的實際滑動附著能力,所得檢測數(shù)據(jù)準確可靠,檢測過程安全高效。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種適用復雜路面的附著系數(shù)測試臺車及其測試方法。測試臺車基于鎖輪法的測試原理，各車輪均與車體相對鎖死。測試臺車可適配各種尺寸車輪，通過任意調(diào)節(jié)測試臺車輪距和軸距模擬不同實車，通過改變載質(zhì)量、胎壓和拖拽速度達到測試目標車型在不同工況下在特定路面上的滑動附著系數(shù)的目的。

為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種適用復雜路面的附著系數(shù)測試臺車，包括車架、車輪連接件和車輪，所述車架包括方鋼焊接而成的底層主體框架和由方鋼和角鋼焊接而成的上層車架平臺，上層車架平臺用于放置配重以模擬不同載質(zhì)量；在車架的底層主體框架兩側(cè)縱梁前后開有滑動長孔，車輪連接件安裝在滑動長孔內(nèi)，車輪連接件可在滑動長孔內(nèi)前后滑動以模擬不同軸距；所述車輪安裝固定在車輪連接件上；所述車輪連接件包括均為高長頸法蘭型的車架連接部和車輪連接部，車架連接部的法蘭套管套裝在車輪連接部的法蘭套管內(nèi)，在法蘭套管上沿徑向均勻開有數(shù)個上下通孔和垂直交叉的數(shù)個左右通孔，使車架連接部和車輪連接部能夠相互錯位安裝；車架連接部安裝固定在車架上，車輪安裝固定在車輪連接部上；在上層車架平臺四周中部各有一個向上的牽引吊耳，在底層主體框架四周中部各有一個水平向的牽引吊耳。

所述一種適用復雜路面的附著系數(shù)測試臺車的測試方法，其內(nèi)容包括如下步驟：

步驟1、按照測試車輛的分類，選取該類車型的代表車輛為試驗對象；根據(jù)所選定車型的車輪參數(shù)確定適配的車輪連接件；根據(jù)試驗車型的前后輪距，依次確定試驗臺車每個車輪連接件左右兩段法蘭套管的相對固定位置，用螺栓分別固定；根據(jù)試驗車型的軸距，確定車輪連接件的車架連接部在車架側(cè)邊滑動長孔的安裝位置，用螺栓分別固定好四個車輪連接件；將待測的試驗車型各車輪安裝在車輪連接件的車輪連接部上，保持車輪始終為鎖死狀態(tài)，在試驗過程中，使車輪在試驗路面上拖滑，而不發(fā)生轉(zhuǎn)動；

步驟2、由試驗車型的整車整備質(zhì)量確定實驗臺車的前后配重，在試驗臺車上放置合適的配重鐵；至此試驗臺車與其對應測試車型即具有試驗的等效性；實驗項目包括復雜路面的實驗組和單一水泥路面的對照組；復雜路面附著系數(shù)測試項目包括試驗組和水泥路面對照組；試驗組在干路面和濕路面上分別測試，干路面和濕路面均進行橫向和縱向拖拽，橫向拖拽角度包括0°、30°、45°、60°和90°，縱向拖拽角度包括0°、30°、45°、60°和90°；對照組試驗分別在干路面和濕路面上進行，干路面和濕路面均進行橫向和縱向拖拽；

步驟3、將試驗臺車縱向試驗牽引吊耳用拖勾與牽引車通過繩索和拉力計連接，方向平行于路面，由駕駛員駕駛牽引車，將試驗臺車按預定方向勻速拖動，待車輛速度穩(wěn)定后，開始采集數(shù)據(jù)，包括時間、車速和測試拉力計指示數(shù)T；

步驟4、通過下式估算特定方向的滑動附著系數(shù)：

式中，m為試驗車質(zhì)量，g為重力加速度，α為道路等效坡度；至此完成某一方向的一次試驗；

步驟5、改變一次拖拽方向，重復步驟3—4，測試所有待測方向的滑動附著系數(shù)；

步驟6、完成試驗車型的所有測試后，依次根據(jù)其它試驗車型參數(shù)重新調(diào)整實驗臺車，重復試驗；整理實驗數(shù)據(jù)，得出試驗結(jié)果。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的一種適用復雜路面的附著系數(shù)測試臺車及其測試方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有這樣的有益效果：

本發(fā)明可任意調(diào)節(jié)車輛輪距、軸距、載質(zhì)量和胎壓。通過對測試臺車進行不同方向、不同速度的拖拽，模擬車輛的縱滑、側(cè)滑和聯(lián)合滑動工況，全面評價各類車型在所測試路面上可達到的滑動附著系數(shù)，并獲取附著系數(shù)隨輪胎載荷、胎壓和速度不同的變化規(guī)律。

本發(fā)明的測試臺車通過車身各方向的牽引吊耳解決了普通待測車輛車身無合適拖拽固定點的問題；降低了對測試路面條件的要求，同時避免了測試過程對實際待測車輛造成損傷；降低了測試成本，針對多種車型進行測試時，僅需更換實驗臺的車輪連接件和輪胎并進行相關(guān)調(diào)整即可。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的附著系數(shù)測試臺車的等軸側(cè)視圖；

圖2為本發(fā)明的附著系數(shù)測試臺車的車架等軸側(cè)視圖；

圖3為本發(fā)明的附著系數(shù)測試臺車車架的俯視圖；

圖4為本發(fā)明的附著系數(shù)測試臺車車架的底視圖；

圖5為本發(fā)明的附著系數(shù)測試臺車四孔車輪連接件放大示意圖；

圖6為本發(fā)明的附著系數(shù)測試臺車四孔車輪連接件剖視示意圖；

圖7為本發(fā)明的附著系數(shù)測試臺車五孔車輪連接件放大示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述：

本發(fā)明的一種適用復雜路面的附著系數(shù)測試臺車，如圖1—4所示，包括車架1、車輪連接件2和車輪3，所述車架1包括方鋼焊接而成的底層主體框架和由方鋼和角鋼焊接而成的上層車架平臺，車架底層主體框架上覆蓋有鋼板，圖4示出了車架1底層背面焊接有角鋼，以支撐裝載平臺，進行測試前，根據(jù)實際測試載荷增加或減少裝載平臺上的配重；上層車架平臺邊緣焊接有角鋼形成裝載平臺，平臺被分為3段；上層車架平臺用于放置配重以模擬不同載質(zhì)量；

在車架1的底層主體框架兩側(cè)縱梁前后開有滑動長孔6，車輪連接件2安裝在滑動長孔6內(nèi)，車輪連接件2可在滑動長孔6內(nèi)前后滑動；所述車輪3安裝固定在車輪連接件2上；如圖5—6所示，所述車輪連接件2包括均為高長頸法蘭型的車架連接部7和車輪連接部10，車架連接部7的法蘭套管套裝在車輪連接部10的法蘭套管內(nèi)，在法蘭套管上沿徑向均勻開有數(shù)個上下通孔8和垂直交叉的數(shù)個左右通孔9，使車架連接部7和車輪連接部10能夠相互錯位安裝；車架連接部7安裝固定在車架1上，車輪3安裝固定在車輪連接部10上；圖7所示是五孔車輪連接件，為方便測試，節(jié)省時間，可以根據(jù)實際情況選擇四孔車輪連接件或五孔車輪連接件并調(diào)整好輪距；

在上層車架平臺四周中部各有一個向上的牽引吊耳5，在底層主體框架四周中部各有一個水平向的牽引吊耳4，供牽引車或吊車連接之用。

所述一種適用復雜路面的附著系數(shù)測試臺車的測試方法，其內(nèi)容包括如下步驟：

復雜路面附著系數(shù)測試項目包括試驗組和水泥路面對照組，試驗組在干路面和濕路面上分別測試，干路面和濕路面均進行橫向和縱向拖拽，橫向拖拽角度包括0°、30°、45°、60°和90°，縱向拖拽角度包括0°、30°、45°、60°和90°。對照組試驗分別在干路面和濕路面上進行，干路面和濕路面均進行橫向和縱向拖拽。

具體試驗步驟如下：

試驗車型參數(shù)：

實驗車型、輪胎及試驗模型車參數(shù)如下：

試驗設備：

拉力計、試驗車、牽引車、繩索

試驗條件：

干路面和濕路面

試驗步驟：

1、按照車輛大小分類，選取某類車型的代表車輛(比如微型車代表奇瑞QQ)為試驗對象。根據(jù)所選定車型的車輪參數(shù)確定適配的車輪連接件；根據(jù)試驗車型的前后輪輪距，依次確定試驗臺車每個車輪連接件左右兩段法蘭套管的相對固定位置，用螺栓分別固定；根據(jù)試驗車型的軸距，確定車輪連接件車架在車架側(cè)邊滑動長孔的安裝位置，用螺栓分別固定好。將待測的試驗車型各車輪安裝在車輪連接件上；

2、由試驗車型的整車整備質(zhì)量確定實驗臺車的前后配重，在試驗臺車上放置合適的配重鐵。至此試驗臺車與其對應測試車型即具有試驗的等效性；

3、將試驗臺車縱向試驗吊耳用拖勾與牽引車通過繩索和拉力計連接，方向平行于路面，由駕駛員駕駛牽引車，將試驗臺車按預定方向勻速拖動，待車輛速度穩(wěn)定后，開始采集數(shù)據(jù)，包括時間、車速和測試拉力計指示數(shù)T；

4、通過下式估算特定方向的滑動附著系數(shù)：

式中，m為試驗車質(zhì)量，g為重力加速度，α為道路等效坡度。至此完成某一方向的一次試驗；

5、改變一次拖拽方向，重復步驟3—4，測試所有待測方向的滑動附著系數(shù)；

6、完成試驗車型的所有測試后，依次根據(jù)其他試驗車型參數(shù)重新調(diào)整實驗臺車，重復試驗。整理實驗數(shù)據(jù)，得出試驗結(jié)果。