摘要：汽車(chē)整車(chē)制動(dòng)性能測(cè)試試驗(yàn)一般通過(guò)規(guī)定環(huán)境條件下的制動(dòng)距離及平均減速度反映制動(dòng)性能，但忽視了路面溫度對(duì)制動(dòng)性能的影響更為直接的事實(shí)。針對(duì)這一問(wèn)題，本文探討了路面溫度對(duì)整車(chē)制動(dòng)距離的影響，通過(guò)理論與試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，在同等試驗(yàn)條件下，對(duì)比不同路面溫度下的制動(dòng)距離試驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究了路面溫度對(duì)整車(chē)制動(dòng)距離影響的程度及規(guī)律，提出了路面溫度適宜試驗(yàn)區(qū)間，并就提高制動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果的一致性提出建議。

1  引言

汽車(chē)制動(dòng)性能直接關(guān)系到交通安全，是消費(fèi)者最為關(guān)注的指標(biāo)之一。為驗(yàn)證或提升制動(dòng)性能，汽車(chē)主機(jī)廠必須進(jìn)行制動(dòng)性能測(cè)試試驗(yàn)。

測(cè)試試驗(yàn)有效性的前提是試驗(yàn)環(huán)境條件的科學(xué)性以及一致性，環(huán)境條件不同，測(cè)試結(jié)果的一致性可能較差。在制動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，如GB 21670-2008《乘用車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》、GB 12676-2014《商用車(chē)輛及掛車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》等，或者大部分主機(jī)廠企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中僅僅做出了環(huán)境溫度的規(guī)定，如GB 12676-2014規(guī)定環(huán)境溫度不超過(guò)35℃，并沒(méi)有對(duì)路面溫度的規(guī)定。但是，由于路面對(duì)太陽(yáng)輻射熱的吸收作用，地面溫度可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于環(huán)境溫度，瀝青路面的最高溫度可比環(huán)境溫度高出20℃以上，如果只遵守環(huán)境溫度的規(guī)定而不重視路面溫度的要求，試驗(yàn)結(jié)果的一致性可能較差，而且，相對(duì)于環(huán)境溫度，路面溫度更加直接影響路面的狀況，可能對(duì)于制動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果的影響權(quán)重更大。

因此，研究路面溫度對(duì)制動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果的影響及其規(guī)律，對(duì)于制動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果的一致性非常重要，基于目前國(guó)家制動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，缺乏對(duì)試驗(yàn)道路路面溫度的規(guī)定，本文主要通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，研究了路面溫度對(duì)制動(dòng)試驗(yàn)影響的規(guī)律。

2  地面溫度對(duì)制動(dòng)距離的影響程度

制動(dòng)系的性能是基于制動(dòng)距離和充分發(fā)出的平均減速度規(guī)定的，考慮到制動(dòng)距離的直觀性及代表性，本文采用制動(dòng)距離作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)制動(dòng)性能的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

整車(chē)制動(dòng)距離公式為：

由整車(chē)制動(dòng)距離公式分析可知，影響汽車(chē)制動(dòng)距離的主要因素是：制動(dòng)器的作用時(shí)間、最大制動(dòng)減速度即附著力、制動(dòng)初速度。對(duì)于相同車(chē)型、相同試驗(yàn)操作方法、給定制動(dòng)初速度的條件下，附著力越大，制動(dòng)距離越短。

附著力指的是地面對(duì)輪胎切向反作用力的極限值，在硬路面上它與驅(qū)動(dòng)輪法向反作用力成正比：

式中， 是地面對(duì)輪胎切向反作用力的極限值，也就是附著力 ， 是驅(qū)動(dòng)輪法向反作用力，為附著系數(shù)，它是由路面與輪胎決定的。

從輪胎方面來(lái)說(shuō)，輪胎的類(lèi)型、花紋、胎壓、輪胎磨損量等以及車(chē)輪載荷都對(duì)附著系數(shù)有影響。

從路面方面來(lái)說(shuō)，附著系數(shù)主要取決于路面的種類(lèi)、狀況等，包括路面的材質(zhì)、粗糙度、磨損情況，以及路面的積水情況等。此外，由于路面溫度與部分材料的性能、路面水相態(tài)變化直接相關(guān)，因此其對(duì)附著系數(shù)的影響也較為明顯。如瀝青路面在夏季酷熱期間經(jīng)陽(yáng)光照射會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)層軟化現(xiàn)象，造成車(chē)輪與路面間的附著力大大降低。

為了說(shuō)明路面溫度對(duì)整車(chē)制動(dòng)距離的影響程度，下文采用同一輛給定的試驗(yàn)車(chē)輛在某固定試驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行制動(dòng)距離試驗(yàn)測(cè)試。在載荷、輪胎、以及路面材質(zhì)、粗糙度等條件已經(jīng)固定的情況下，在相同試驗(yàn)人員、相同操作方式條件下，不同路面溫度情況下的制動(dòng)距離對(duì)比：

圖1 不同路面溫度條件下制動(dòng)距離對(duì)比

上述比對(duì)試驗(yàn)的試驗(yàn)時(shí)間為同一天，當(dāng)天環(huán)境溫度均小于35℃，符合國(guó)標(biāo)的規(guī)定，但是，同一天的路面溫度差異較大，如上圖所示，不同路面溫度下的制動(dòng)距離一致性較差，特別是滿(mǎn)載情況下，制動(dòng)距離相差近2m，路面溫度對(duì)制動(dòng)距離的影響較為明顯。

經(jīng)過(guò)以上理論分析及試驗(yàn)驗(yàn)證，可以表明路面溫度對(duì)制動(dòng)距離的影響較大。

3  地面溫度影響制動(dòng)距離的規(guī)律

由于路面對(duì)太陽(yáng)輻射熱的吸收作用，在陽(yáng)光直射的情況下，瀝青路面會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)層軟化現(xiàn)象。低溫瀝青（軟瀝青）的環(huán)球法軟化點(diǎn)為35-75℃，意即當(dāng)軟瀝青路面溫度超過(guò)軟化點(diǎn)，路面可能會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)層軟化現(xiàn)象，造成附著力降低，最終導(dǎo)致制動(dòng)距離增長(zhǎng)。

低溫環(huán)境時(shí)，輪胎中的橡膠隨著溫度的降低會(huì)逐漸硬化，據(jù)研究驗(yàn)證，低溫會(huì)導(dǎo)致彈性元件硬化，可能會(huì)使輪胎橡膠變硬變脆，加上低溫對(duì)附著系數(shù)的影響，輪胎與路面附著系數(shù)下降，摩擦力減小，導(dǎo)致制動(dòng)距離增長(zhǎng)。

綜上所述，太高或太低的路面溫度都不利于制動(dòng)距離，而且應(yīng)該存在一個(gè)適中的適宜溫度區(qū)間。但是目前行業(yè)暫無(wú)路面溫度對(duì)制動(dòng)距離影響規(guī)律的系統(tǒng)性研究?；诖?，為研究路面溫度對(duì)整車(chē)制動(dòng)距離的影響規(guī)律，下文從試驗(yàn)驗(yàn)證的角度，在典型路面下采用兩組量產(chǎn)選裝輪胎分別進(jìn)行測(cè)試，最后通過(guò)分析、總結(jié)測(cè)試數(shù)據(jù)探索路面溫度對(duì)制動(dòng)距離的影響規(guī)律。

基于以上分析，為充分考慮路面溫度的差異，擬選定一種典型路面（重慶西部汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)制動(dòng)道），考慮輪胎差異影響，選用兩組不同類(lèi)型的輪胎進(jìn)行試驗(yàn)，一組采用橫濱輪胎，一組采用正新輪胎（該兩組輪胎為該試驗(yàn)車(chē)型的量產(chǎn)選裝輪胎）。

（1）試驗(yàn)道路：重慶西部汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)制動(dòng)道，為瀝青路，路面附著系數(shù)約0.9。

（2）試驗(yàn)車(chē)輛及輪胎：某暢銷(xiāo)車(chē)型，選用兩組不同類(lèi)型的輪胎進(jìn)行試驗(yàn)，一組采用橫濱輪胎，一組采用正新輪胎。

（3）試驗(yàn)設(shè)備：采用行業(yè)通用的VBOX數(shù)據(jù)采集儀，其中GPS原始采集頻率為100HZ，速度精度0.1km/h，距離精度0.05%。

（4）試驗(yàn)方法：參考國(guó)標(biāo)21670-2008《乘用車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》中O型制動(dòng)的要求，為消除操作方式導(dǎo)致的數(shù)據(jù)差異，對(duì)試驗(yàn)方法進(jìn)行了更加嚴(yán)格的規(guī)定：制動(dòng)初速度為100±0.5km/h，要求在制動(dòng)促發(fā)開(kāi)始0.15S內(nèi)，制動(dòng)力達(dá)到400N，制動(dòng)過(guò)程中ABS需全循環(huán)，整個(gè)過(guò)程中制動(dòng)力不超過(guò)500N，采集至少三次有效數(shù)據(jù)（有效數(shù)據(jù)之間的偏差不超過(guò)0.5m），試驗(yàn)結(jié)果取平均值，并按照國(guó)標(biāo)對(duì)測(cè)量的制動(dòng)距離進(jìn)行修正。

（5）其他：為最大程度消除其他因素的干擾，除以上要求外，制動(dòng)試驗(yàn)人員需固定，制動(dòng)過(guò)程中路面溫度變化盡量小，最大不能超過(guò)5℃。

為全面考察路面溫度對(duì)制動(dòng)距離的影響，該試驗(yàn)驗(yàn)證時(shí)間貫穿夏季、冬季，路面溫度從5℃到65℃，基本能覆蓋常規(guī)情況下全年干燥路面的路面溫度。

重慶西部汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)制動(dòng)道不同路面溫度條件下制動(dòng)距離趨勢(shì)見(jiàn)下圖2。

圖2 不同路面溫度條件下制動(dòng)距離趨勢(shì)

由上圖2分析可以得出：制動(dòng)距離和路面溫度雖然沒(méi)有精確的線性關(guān)系，但是整體呈“U”型關(guān)系，具體呈現(xiàn)以下趨勢(shì)：10-35℃溫度區(qū)間時(shí)，相對(duì)于5℃、40-65℃溫度區(qū)間，制動(dòng)距離均較短。10-35℃溫度區(qū)間平均制動(dòng)距離為43.66m，5℃平均制動(dòng)距離為44.75m，40-65℃溫度區(qū)間平均距離為44.82m，10-35℃溫度區(qū)間平均制動(dòng)距離均短約1.2m。

4  總結(jié)及建議

地面溫度對(duì)制動(dòng)距離有影響，整體呈“U”型關(guān)系，地面溫度太低（5℃）以及太高（≥40℃），都會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)距離增長(zhǎng)。

（1）路面溫度為10℃-35℃時(shí)，制動(dòng)距離較短，而且制動(dòng)距離數(shù)據(jù)較為一致。路面溫度過(guò)低（5℃）或過(guò)高（40℃及以上），制動(dòng)距離較長(zhǎng)。影響的趨勢(shì)大概為“U”型曲線。

（2）建議制動(dòng)試驗(yàn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，增加路面溫度的規(guī)定。推薦路面溫度為10-35℃時(shí)，實(shí)施制動(dòng)試驗(yàn)，提高制動(dòng)效能試驗(yàn)結(jié)果的一致性。

因各主機(jī)廠輪胎使用型號(hào)、試驗(yàn)場(chǎng)地差異等因素較為復(fù)雜，難以得出適用于所有車(chē)型、所有輪胎的路面溫度-制動(dòng)距離的關(guān)系曲線，本文只得出了路面溫度與制動(dòng)距離的大致關(guān)系曲線以及大致的路面溫度適宜區(qū)間。建議汽車(chē)廠家在自己常用試驗(yàn)場(chǎng)中，使用自己廠家常用輪胎型號(hào)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，找出具體的路面溫度影響規(guī)律，得出路面溫度對(duì)制動(dòng)距離的修正公式，對(duì)制動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行修正，進(jìn)一步提高制動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果的一致性及精確性。