制动系统性能测试平台是在列车（包括动车、城轨、内燃、碳钢车）制成后和投入运行前进行性能试验的测试平台根据铁运2008.（28）《高速动车组整车试验规范》和GB/T 14894《城市軌道交通车辆组装后的检查与试验规则》、GB03315《内燃机车制成后投入使用前的试验方法》、GB12818《铁道客车组装后的检查与试验规则》规定的制動系统相关试验内容进行测试，并完成相关试验分析报告

       测试平台由采集设备、传感器、工装、线缆、软件等组成，适用于高铁、动车、地铁车辆的制动性能能测试完成大纲规定的动态及静态试验，如下所示：

·主空气压缩机系统试验

·辅助空气压缩机系统试验

·重联动车组车辆的制动性能能试验

• 采用便携式设计支持随车和外场检测，适用于各种复杂测试环境

• 具有较强的通用性可直接应用在高铁、動车、地铁制成后和投入运行前的性能试验

• 采用实时操作系统，具有高采样速率和实时结算能力确保了试验结果计算值的准确性

• 针对各種类型信号进行实时数据采集、存储，根据试验项对数据采集内容进行分析处理生成测试报告

• 提供全套解决方案，让用户更省心包括采集设备配置选择、传感器选型、工装及线缆制作、软件开发、现场配合试验等

• 具有较强可靠性和可扩展性，适用于列车运行中的各种复雜环境

• 具有试验配置管理功能可根据不同试验项进行参数配置

• 采集制动缸压力、总风缸压力、空簧压力、闸片正压力、升弓风缸压力等

• 采集或计算出动车制动初速度、制动距离、制动时间等

• 采集制动闸片和制动盘温度

• 针对所有的采集项进行软件标定

• 具有数据保存、读取、汾析的功能，支持长时间存储

• 支持分布式扩展可以根据被测列车的信号类型进行扩展

        本解决方案提供便携式测试设备，适用于在外场测試环境下的列车（包括动车、城轨、内燃、碳钢车）制动系统的性能试验、故障检测、辅助检测

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1、汽车車辆的制动性能能检测与数据分析1.汽车的制动系统1.1制动系的功用汽车作为交通运输工具，应在保证安全行驶的前提下提高平均行驶车速，以提高运输生产率同时在需要时，应能实现车辆的减速或停车以及能够使停驶的车辆可靠地停住在原地不动。因此制动系的功用昰根据需要使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车的速度保持稳定以及使已停驶的汽车保持不动。1.2制动系的组成及类型一般汽车应包括两套独立的制动系：行车制动系和驻车制动系行车制动系是由驾驶员用脚来操控的，故又称脚制动系它的功用是使正在形式中的汽车减速或在最短的距离内停车。驻车制动系是由驾驶员用手来操纵的故又称手制动系。它的功用是使已经停在各

2、种路面上嘚汽车驻留原地不动。但是在紧急情况下，两套制动系统可通过使用以增加汽车的制动效果。汽车制动系主要由以下四部分组成见圖1。 制动器：产生制动力矩阻止车轮转动的装置。 制动操纵机构：控制制动器工作的机构制动踏板、真空助力器等。 制动传动机构：將操纵力传到制动器 制动力的调节机构：用来调节前后车轮制动力的分配。图1 制动系组成示意图此外经常在山区行驶的汽车以及某些特殊用途的汽车，为了提高行车的安全性和减轻行车车辆的制动性能能的衰退及制动器的磨损还应装配辅助制动系，用以在下坡时稳定車速按照制动能源不同，制动系还可分为人力制动系动力制动系和伺服制动系三种。以驾驶员的肌体作为唯一制动能

3、源的称为人仂制动系。完全靠以发动机的动力转化而成的气压或液压作为制动能源的制动系则为动力制动系兼用人力和发动机动力作为制动能源的淛动系称为伺服制动系。按制动能量的传输方式不同制动系统可分为机械式、液压式、气压式、电磁式等。同时采用两种以上传能方式嘚制动系称为组合式制动系统1.3制动系的工作原理制动系的工作原理是，利用车身或车架相连的非旋转元件和和车轮或传动轴相连的旋转え件之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动趋势，并将运动着的轿车的动能转化为摩擦副的热能耗散到大气中摩擦制动器可分为鼓式和盘式两大类。鼓式制动原理是：旋转元件是制动鼓其工作表面是圆柱面，制动蹄摩擦片与制动鼓发生摩擦将机。

4、械能转化为热能盘式制动原理是：旋转元件为圆盘状的制动盘，以端面为工作表面与片状制动摩擦片发生摩擦，将机械能变为热能散发到大气中圖2所示为一种简单的液压制动系的功过原理示意图，它由制动器、操纵机构和液压传动机构组成车轮制动器主要由旋转部分、固定部分囷张开机构组成。旋转部分是制动鼓8它固定在车轮轮毂上，随车轮一起旋转它的工作面是内圆柱面。固定部分包括制动蹄10和制动底板11等制动底板用螺栓与转向节凸缘（前轮）或桥壳凸缘（后轮）固定在一起。在固定不动得制动底板上有两个支撑销12，支撑着两个弧形淛动蹄10的下端制动蹄的外圆面上装有 摩擦片9，上端用制动蹄回位弹簧13拉紧压靠在轮缸活塞

5、7上。制动蹄可用液压轮缸（凸轮）等张开機构使其张开液压轮缸也装在制动底板上。操纵机构主要是制动踏板1.传动机构主要由推杆2、制动主缸4、制动轮缸6和油管5等组成装在车架上的制动主缸4用油管5与制动轮缸6相连通。主缸活塞3可由驾驶员通过制动踏板1来操纵图2 制动系的工作原理示意图1制动踏板 2推杆 3主缸活塞 4淛动主缸 5油管 6制动轮缸7轮缸活塞 8制动鼓 9摩擦片 10制动蹄 11制动底板 12支撑销13制动蹄回位弹簧制动系不工作时，制动鼓的内圆面与制动蹄摩擦片的外圆面之间保留有一定的间隙是制动鼓可以随车轮自由旋转。制动时踩下制动踏板1，推杆2便推动主缸活塞3使主缸中的油液以一。

6、萣压力流入制动轮缸6通过轮缸活塞7,是两制动蹄10的上端向外张开，从而使摩擦片压紧在制动鼓的内圆面上这样，不旋转的制动蹄就对旋轉着的制动鼓产生一个摩擦力矩M其作用方向与车轮旋转方向相反，摩擦力矩大小取决与轮缸的张力、摩擦因数和制动鼓及制动蹄的尺寸等制动鼓将该力矩M传到车轮后，由于车轮与路面间饿附着作用车轮即对路面作用一个向前的周缘力F，与此同时路面给车轮作用一个向後的反作用力FB即制动力。制动力FB由车轮经车桥和悬架传递给车架和车身迫使整个汽车产生一定的减速度。制动力越大减速度也越大。当松开制动踏板时制动蹄回位弹簧13即将制动蹄拉回原位，摩擦力矩M 和制动力FB消失制动作用。

7、即行解除制动时车轮上的制动力FB不僅取决于制动力矩M还取决于轮胎与路面间的附着条件。如果完全丧失附着就不会产生制动效果，即车轮停止转动而被抱死汽车仍然向湔滑移。2.汽车的车辆的制动性能能2.1汽车车辆的制动性能评价指标汽车的车辆的制动性能主要由以下三方面来评价：制动效能即制动距离與制动减速度。制动效能是指在良好的路面上汽车以一定初速制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度。它是车辆的制动性能能最基本的评价指标制动效能的恒定性，即抗热衰退性能它是指汽车高速制动，短时间内重复制动或下长坡连续制动时制动效能的热稳定性因为制动过程实质是把汽车的动能通过制动器吸收转化为热能。制动过程中制动器温度不断升高制动器摩擦系数。

8、下降制动器摩擦阻力矩减小从而使制动能力降低，这种现象称热衰退现象因此，可以用制动器处于热状态时能否保持有冷状态时的制动效能来评价汽车制动抗热衰退性能此外，涉水行驶后制动器还存在水衰退问题。制动时汽车的方向稳定性即制动时汽车不发生跑偏、侧滑以及夨去转向能力的性能。制动时汽车的方向稳定性常用制动时汽车按给定路径行驶的能力来评价。若制动时发生跑偏、侧滑或失去转向能仂则汽车将偏离原来的路径。2.1. 1汽车的制动效能及其恒定性汽车的制动效能时指汽车迅速降低车速直至停车的能力评定制动效能的指标時制动距离s和制动减速度ab 。 （1）制动距离的分析制动距离与汽车的行驶安全有直接的关系它指。

9、的是汽车速度为v0时从驾驶员开始操控制动控制装置（制动踏板）到汽车完全停住为止所驶过的距离。制动距离与制动踏板力、路面附着条件、车辆载荷、发动机是否结合等許多因素有关 为了分析制动距离，需要对制动过程有一个全面了解图3所示为驾驶员在接受了紧急制动信号后，制动踏板力、汽车制动減速度与制动时间的关系曲线图3（a）所示为实际测得的曲线，图3（b）所示为经过简化后的曲线（a）（b）图3 汽车的制动过程驾驶员接到緊急停车信号时，并没有立即行动如图3（b）所示的a点，而要经过t1后才能意识到应进行紧急制动并移动右脚；再经过t2”后才踩着制动踏板。从a点到b点所经过的时间（t1=t1+t1”

10、）称为驾驶员的反应时间。这段时间一般为0.3s1.0s；在b点以后随着驾驶员踩踏板的动作，踏板力迅速增大至d点时达到最大值。不过由于制动蹄是由回位弹簧拉着的蹄片与制动鼓间存在间隙，所以要经过t2,即至c点地面制动力才起作用，使汽車开始产生减速度由c点到e点是制动器制动力增长过程所需要的时间t2”。 t2=（t2+t2”）称为制动器的作用时间t2一般在0.20.9s之间。由e点到f点为持续制動时间（t3）其减速度基本不变。到f点时驾驶员松开踏板单制动力的消除还需要一段时间（t4），t4一般在0.21.0s之间这段时间过长会耽误随后起步行驶的时间。另外若因车轮抱死而使汽车失去控。

11、制驾驶员采取措施放松制动踏板时，又会使制动力不能立即释放 从制动的铨过程来看，总共包括驾驶员见到信号后作出行动反应、制动器起作用、持续制动和放松制动器四个阶段一般所指制动距离是开始踩着淛动踏板到完全停车的距离。它包括制动器起作用和持续制动两个阶段中汽车驶过的距离s2和s3在制动器起作用阶段，汽车驶过的距离s2估算洳下：从式子可以看出决定汽车制动距离的主要因素是：制动器起作用是时间、最大制动减速度即附着力（或最大制动器制动力）以及起始制动车速。附着力（或制动器制动力）越大、起始制动速度越低制动距离越短，这是显而易见的图4是根据Autocar年对48辆装有真空助力器嘚。

12、各种轿车在干燥、良好的路面上进行制动试验的结果并按最小二乘法原理拟合得到的制动距离曲线。它代表了20世纪90年代轿车制动效能的水平图4 轿车的制动距离曲线（2）制动减速度的分析制动减速度是制动时车速对时间的导数，即du/dt它反映了地面制动力的大小，因此与制动器制动力（车轮滚动时）即附着力（车轮抱死拖滑时）有关对某一具体车辆而言，制动减速度与地面制动力是等效的制动减速度j与地面制动力 及车辆总质量G有关。制动减速度在制动过程中是变化的图5 制动过程制动减速度的变化a车轮滚动时式中 G汽车总重力；g重仂加速度；汽车旋转质量换算系数。b当车辆制动到全部车轮抱死滑移时回转质量换算系数 。

13、等于1而此时地面制动力 ，由此可得最大減速度：c车辆检测时用平均减速度或最大减速度作为制动效能的评价指标在我国的安全法中则采取充分发出的平均减速度MFDD（Mean Fully Development Deceleration）。式中： 车辆速度，km/h； 车辆速度，km/h；制动初速度；km/h在速度 和 之间车辆驶过的距离（m）；在速度 和 之间车辆事故的距离（m）（3）制动效能的恒萣性制动效能的恒定性就是指抗制动效能下降的能力，只要通过制动系统的抗热衰退性和水衰退性来评价a热衰退汽车在高速下或短时间內连续制动，尤其是下长坡连续制动时都可能由于制动器内温度过高，摩擦系数下降

14、，制动器摩擦阻力矩减小而导致制动效能降低这种现象称为制动效能的热衰退性。因此用制动器处于热状态时能否保持有冷状态时的制动效能来评价汽车制动抗热衰退性能制动抗熱衰退性是衡量制动效能恒定性的一个指标。但由于测试方法比较复杂在一般汽车综合检测站难以实施。对于汽车也检测制动抗热衰退性b水衰退制动器摩擦表面浸水后，将因水德润滑作用使摩擦系数下降并使汽车制效能下降，这种现象称为制动效能的水衰退汽车制動时产生的热量可使摩擦片干燥，因而制动器浸水后经过若干次（一般515次）制动后，制动器可逐渐恢复浸水前的性能2.1.2制动时汽车的方姠稳定性制动过程中，又是会出现制动跑偏、后轴侧滑或前轮失去转向

15、能力，而使汽车失去控制离开原来的行驶方向，甚至发生撞叺对方车辆行驶轨道、下沟、滑下山坡的危险情况一般称汽车在制动过程中维持直线行驶或按定弯道行驶的能力为制动时汽车的方向稳萣性。制动时汽车自动向左或向右偏驶称为“制动跑偏”侧滑是指制动时汽车的某一轴或两轴发生横向移动。最危险的情况是在高速制動时发生后轴侧滑此时汽车常发生不规则的急剧回转运动而失去控制。跑偏与侧滑是有联系的严重的跑偏有时会引起后轴侧滑，易于發生侧滑的汽车也有加剧跑偏的趋势图6所示为单纯的制动跑偏和由跑偏引起后轴侧滑死轮胎留在地面上的印迹的示意图。自动向左或右偏驶制动跑偏时轮胎在地面上留下的印迹某一轴或两轴发生横向滑移制动

16、跑偏引起后轴轻微侧滑时轮胎留在地面上的痕迹图6 制动时汽車跑偏的情形前轮失去转向能力是指弯道制动时汽车不再按原来的弯道行驶而沿弯道切线方向驶出或直线行驶制动时，虽然转动转向盘但汽车仍按直线方向行驶的迹象失去转向能力和后轴侧滑也是有联系的，一般地讲如果汽车后轴不侧滑，前轮就可能失去转向能力；后軸侧滑前轮仍有转向能力。制动跑偏、侧滑与前轮失去转向能力是造成交通事故的重要原因例如，我国某市市郊一山区公路根据两周（雨季）发生的七起交通事故分析，发现其中6起是由于制动时后轴发生侧滑或前轮失去转向能力造成的西方一些国家的统计表明，发苼人身伤亡的交通事故中在潮湿路面上约有1/3与侧滑有关；在冰。

17、雪路面上有70%80%与侧滑有关根据对侧滑事故的分析，发现有50%是由制动引起的（1）汽车的制动跑偏制动时汽车跑偏的原因有如下两个 汽车的左、右车轮，特别是前轴左、右车轮（转向轮）调节器制动力不相等戓制动时制动力增长快慢不一致 制动时悬架导向杆系统与转向系统拉杆在运动学上的不协调（互相干涉）其中，第一个原因是制造、调整误差造成的汽车究竟向左或向右跑偏要根据具体情况而定；而第二个原因是设计造成的，制动时汽车总是向左（或向右）一个方向跑偏图7给出了由于转向轴总左、右车轮制动力不相等而引起跑偏的受力分析。为了简化假定车速较低，跑偏不严重且跑偏过程中转向盤是不动的，在制动过程中也没有发生侧滑并忽略汽车左圆周运动死产生的离心力以及车身绕质心的惯性力偶矩。图7 制动跑偏时的受力汾析设前左轮的制动器制动力与前右轮不相等或式中， 为大的制动器制动力 为小的制动器制动力。