專(zhuān)利名稱(chēng)：連續(xù)式路面摩擦系數(shù)測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)試裝置，尤其是涉及一種測(cè)試路面摩擦系數(shù)、 考核路面抗滑性能的連續(xù)式路面摩擦系數(shù)測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)在路面縱向抗滑能力測(cè)試方面主要釆用的是擺式摩擦系數(shù) 儀。擺式摩擦系數(shù)儀作為傳統(tǒng)的公路檢測(cè)儀器，其釆用擺捶的勢(shì)能與路面 在一定條件下接觸瞬間所產(chǎn)生的摩擦阻力來(lái)度量摩擦系數(shù)，長(zhǎng)期以來(lái)在公 路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)方面發(fā)揮了較大的作用。但隨著我國(guó)公路交通事業(yè)的迅猛發(fā) 展，高級(jí)公路里程的迅速增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的擺式摩擦系數(shù)儀已經(jīng)越來(lái)越不適應(yīng) 我國(guó)高速公路建設(shè)的需要。 一方面該測(cè)試儀是靜態(tài)單點(diǎn)抽樣檢測(cè)，需要多 人在道路上進(jìn)行試驗(yàn)作業(yè)，存在較大的安全隱患，同時(shí)檢測(cè)速度緩慢，對(duì)交通的影響也較大；另一方面它不能很好地反映路面的宏觀紋理構(gòu)造對(duì)摩 擦系數(shù)的影響，而同時(shí)宏觀紋理構(gòu)造是高速公路影響路面抗滑能力好壞的 決定因素；另外，該測(cè)試儀在使用過(guò)程中需要大量的人為操作，效率低， 誤差來(lái)源多，可重復(fù)性差，數(shù)值往往有較大的誤差，其測(cè)試效率、檢測(cè)頻 率和可靠性均無(wú)法滿(mǎn)足高等級(jí)公路管理、養(yǎng)護(hù)的現(xiàn)實(shí)需要。在2006年7月12日公告的實(shí)用新型專(zhuān)利CN2795847Y中披露了一 種智能擺式摩擦系數(shù)測(cè)定儀，該實(shí)用新型對(duì)傳統(tǒng)的擺式摩擦系數(shù)測(cè)定儀作 了較大改進(jìn)，采用光電編碼器測(cè)定擺動(dòng)角度，并釆用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)釆集 處理，誤差小、測(cè)量的準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好，克服傳統(tǒng)的擺式摩擦系數(shù)測(cè) 定儀的一些不足。但是其終究是一種擺式摩擦系數(shù)測(cè)試儀，隨著近年人們 對(duì)汽車(chē)動(dòng)力學(xué)、輪胎力學(xué)、車(chē)輪與道路相互作用的深入研究，人們已經(jīng)認(rèn) 識(shí)到，擺式摩擦系數(shù)儀的測(cè)量方法不足以反映輪胎和道路間的摩擦作用。尤其當(dāng)汽車(chē)制動(dòng)防暴死裝置ABS系統(tǒng)已經(jīng)成為汽車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)配置時(shí)，該 問(wèn)題顯得尤為突出。當(dāng)前迫切需要一種安全、高效、準(zhǔn)確、能客觀地反映 路面與車(chē)輪附著性能的道路摩擦系數(shù)測(cè)試儀，能克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在 的缺陷及不足。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提 供一種連續(xù)式路面摩擦系數(shù)測(cè)試裝置，其安全、高效、準(zhǔn)確，在測(cè)量道路滑動(dòng)摩擦系數(shù)的同時(shí)，也能測(cè)量對(duì)應(yīng)于ABS系統(tǒng)工作范圍中的峰值附著系 數(shù)的道路峰值摩擦系數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)摩擦系數(shù)的高速連續(xù)式檢測(cè)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是 一種連續(xù)式路面摩擦 系數(shù)測(cè)試裝置，由輪速檢測(cè)單元1、力檢測(cè)單元2、制動(dòng)力調(diào)控單元3、 ECU 控制單元4以及上位機(jī)5組成，其中輪速檢測(cè)單元l、力檢測(cè)單元2分別 將測(cè)得的測(cè)試輪6與輔助輪7的兩路輪速信號(hào)、測(cè)試輪6與地面之間的制 動(dòng)力與法向力兩路信號(hào)傳遞給ECU控制單元4; ECU控制單元4根據(jù)上述檢測(cè)獲得的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)內(nèi)部運(yùn)算得出道路摩擦系數(shù)，同時(shí)對(duì)安裝在測(cè)試輪 6上的制動(dòng)力調(diào)控單元3進(jìn)行相應(yīng)地控制；上位機(jī)5對(duì)ECU控制單元4傳入的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行即時(shí)地顯示、保存和處理。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述力檢測(cè)單元2中測(cè)試輪6與地 面之間的制動(dòng)力的檢測(cè)器件為制動(dòng)力傳感器8或扭矩傳感器9。作為本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選方案，所述力檢測(cè)單元2中測(cè)試輪6與 地面之間的法向力的檢測(cè)器件為法向力傳感器IO或加速度傳感器11。作為本實(shí)用新型的又一種優(yōu)選方案，所述制動(dòng)力調(diào)控單元3為相互連 接的液壓制動(dòng)泵12和制動(dòng)力調(diào)節(jié)閥13。釆用本實(shí)用新型一種連續(xù)式路面摩擦系數(shù)測(cè)試裝置，具有以下優(yōu)點(diǎn) 1、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、操作方便且安全系數(shù)高，能夠有效保證搡作人員、檢 測(cè)設(shè)備和其他車(chē)輛行駛的安全性。2、測(cè)量準(zhǔn)確度高，測(cè)得數(shù)據(jù)的真實(shí)性、有效性、精確性高，可重復(fù)性好，而且具有較高的測(cè)試效率、檢測(cè)頻率和 可靠性。3、能夠較好地反映路面的宏觀紋理構(gòu)造對(duì)摩擦系數(shù)的影響，真 正客觀反映實(shí)際車(chē)輛行駛過(guò)程中車(chē)輪與道路的相互作用情況。4、而且針 對(duì)汽車(chē)ABS的大量使用，該裝置在測(cè)量道路滑動(dòng)摩擦系數(shù)的同時(shí)，也能測(cè)量對(duì)應(yīng)于ABS系統(tǒng)工作范圍中的峰值附著系數(shù)的道路峰值摩擦系數(shù)。5、采 用較先進(jìn)和科學(xué)的數(shù)據(jù)釆集和處理系統(tǒng)，提高測(cè)試效率和測(cè)試速度，測(cè)量 過(guò)程的同步性能非常好，能夠真正實(shí)現(xiàn)摩擦系數(shù)的高速連續(xù)式檢測(cè)。下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述,
圖l是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本實(shí)用新型第一優(yōu)選實(shí)施方式的整體結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本實(shí)用新型第二優(yōu)選實(shí)施方式的整體結(jié)構(gòu)框圖。 附圖標(biāo)記說(shuō)明l一輪速檢測(cè)單元；4一ECU控制單元；7—輔助輪；IO—法向力傳感器；13—制動(dòng)力調(diào)節(jié)閥；2—力檢測(cè)單元； 5 —上位機(jī)； 8—制動(dòng)力傳感器； ll一加速度傳感器: 14一輪速傳感器；3—制動(dòng)力調(diào)控單元: 6 —測(cè)試輪； 9一扭矩傳感器； 12—液壓制動(dòng)泵；具體實(shí)施方式
如圖l、圖2所示，本連續(xù)式路面摩擦系數(shù)測(cè)試裝置，由輪速檢測(cè)單元 1、力檢測(cè)單元2、制動(dòng)力調(diào)控單元3、 ECU控制單元4以及上位機(jī)5組成， 其中輪速檢測(cè)單元1、力檢測(cè)單元2分別將測(cè)得的測(cè)試輪6與輔助輪7的 兩路輪速信號(hào)、測(cè)試輪6與地面之間的制動(dòng)力與法向力兩路信號(hào)傳遞給 ECU控制單元4; ECU控制單元4根據(jù)上述檢測(cè)獲得的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)內(nèi)部運(yùn)算 得出道路摩擦系數(shù)，同時(shí)對(duì)安裝在測(cè)試輪6上的制動(dòng)力調(diào)控單元3進(jìn)行相應(yīng)地控制；上位機(jī)5對(duì)ECU控制單元4傳入的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行即時(shí)地顯示、保存和處理。在圖2所示的本實(shí)用新型的第一種優(yōu)選實(shí)施方式中，其具體過(guò)程是 ECU控制單元4根據(jù)輪速傳感器14傳入的兩路輪速信號(hào)對(duì)測(cè)試輪的運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和判定，用邏輯門(mén)限法計(jì)算出車(chē)輪的滑移率S數(shù)值并根據(jù)滑移 率S的數(shù)值大小向制動(dòng)力調(diào)控單元3中的制動(dòng)力調(diào)節(jié)閩13發(fā)出相應(yīng)的控 制指令，對(duì)制動(dòng)力進(jìn)行不斷地控制調(diào)節(jié)。所述測(cè)試輪6的制動(dòng)力調(diào)控單元 3為相互連接的液壓制動(dòng)泵12和制動(dòng)力調(diào)節(jié)閩13,釆用液壓制動(dòng)的方式， 用液壓制動(dòng)泵12給制動(dòng)力調(diào)節(jié)閥13提供制動(dòng)力。當(dāng)需要測(cè)量道路滑動(dòng)摩 擦系數(shù)4)s時(shí)，通過(guò)對(duì)測(cè)試輪6的制動(dòng)力不斷進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，將測(cè)試輪 的滑移率S調(diào)至10(W，此時(shí)經(jīng)計(jì)算測(cè)得的數(shù)值即為道路滑動(dòng)摩擦系數(shù)；而 當(dāng)需要測(cè)量道路峰值摩擦系數(shù)即車(chē)輪峰值附著系數(shù)d)P時(shí)，通過(guò)對(duì)測(cè)試輪 6的制動(dòng)力不斷進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，將測(cè)試輪的滑移率S控制在Sp附近的范 圍(15%-25%)內(nèi)循環(huán)變化，此時(shí)測(cè)得的車(chē)輪縱向附著系數(shù)達(dá)至最大值， 即峰值附著系數(shù)4)P。而與此同時(shí)，制動(dòng)力傳感器8和法向力傳感器10,進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)測(cè)量 并將檢測(cè)獲得的測(cè)試輪6與地面之間的制動(dòng)力與法向力信號(hào)分別傳遞給 ECU控制單元4。ECU控制單元4對(duì)輸入的測(cè)試輪6與地面之間的制動(dòng)力與 法向力信號(hào)數(shù)值進(jìn)行分析、判斷，且在此基礎(chǔ)上進(jìn)行同步諧調(diào)控制。并利 用公式4> =Fx/FZ,其中Fx為輪胎與路面之間的制動(dòng)力的極限值，F(xiàn)z為輪胎 與路面之間的法向力，經(jīng)過(guò)有關(guān)的相應(yīng)計(jì)算，即可對(duì)應(yīng)地得到車(chē)輪滑動(dòng)附 著系數(shù)d)s或車(chē)輪峰值附著系數(shù)(l)p。而根據(jù)上位機(jī)指令，ECU控制單元4 可實(shí)現(xiàn)連續(xù)長(zhǎng)距離高速的峰值附著系數(shù)檢測(cè)，也可根據(jù)設(shè)定的時(shí)間步長(zhǎng)或 距離步長(zhǎng)進(jìn)行間隔性峰值附著系數(shù)檢測(cè)，同時(shí)ECU控制單元4將測(cè)得的數(shù) 據(jù)即時(shí)傳給上位機(jī)5保存并處理。如圖3所示，其第二優(yōu)選方式同第一優(yōu)選方式，ECU控制單元4根據(jù)輪 速傳感器14傳入的兩路輪速信號(hào)對(duì)測(cè)試輪6的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和判定，用邏輯門(mén)限法對(duì)滑移率S進(jìn)行計(jì)算并根據(jù)滑移率S的數(shù)值大小向制動(dòng)力調(diào)控單元3中的制動(dòng)力調(diào)節(jié)閥13發(fā)出相應(yīng)的控制指令。通過(guò)對(duì)測(cè)試輪6的 制動(dòng)力不斷進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，將測(cè)試輪的滑移率S調(diào)至100%或控制在Sp (15%-25%)附近的范圍內(nèi)循環(huán)變化，即可相應(yīng)地測(cè)得的數(shù)值即為道路滑 動(dòng)摩擦系數(shù)4)s或道路峰值摩擦系數(shù)cl)p。扭矩傳感器9將測(cè)得的扭矩信號(hào)與加速度傳感器11測(cè)得的加速度信號(hào) 分別傳遞給ECU控制單元4;而ECU控制單元4經(jīng)過(guò)內(nèi)部運(yùn)算轉(zhuǎn)換，將輸 入的扭矩信號(hào)數(shù)值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的車(chē)輪與地面之間的制動(dòng)力數(shù)值Fx，而將輸 入的加速度信號(hào)數(shù)值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的車(chē)輪與地面之間的法向力數(shù)值Fz。 ECU 控制單元4則將上述轉(zhuǎn)換獲得的與地面之間的制動(dòng)力與法向力數(shù)值進(jìn)行分 析、判斷，在此基礎(chǔ)上同樣進(jìn)行同步諧調(diào)控制，并利用公式4^Fx/Fz經(jīng)過(guò) 有關(guān)的相應(yīng)計(jì)算，得到道路滑動(dòng)摩擦系數(shù)4)S或道路峰值摩擦系數(shù)(J)p。而 根據(jù)上位機(jī)指令，ECU控制單元4可實(shí)現(xiàn)連續(xù)長(zhǎng)距離高速的峰值附著系數(shù) 檢測(cè)，也可根據(jù)設(shè)定的時(shí)間步長(zhǎng)或距離步長(zhǎng)進(jìn)行間隔性峰值附著系數(shù)檢 測(cè)，同時(shí)ECU控制單元4將測(cè)得的數(shù)據(jù)即時(shí)傳給上位機(jī)5進(jìn)行顯示、保存 并處理。而上位機(jī)5相當(dāng)于一個(gè)人工操作界面，可以進(jìn)行測(cè)量滑動(dòng)摩擦系 數(shù)或峰值摩擦系數(shù)的狀態(tài)選擇，設(shè)定進(jìn)行連續(xù)測(cè)量或間隔測(cè)量的狀態(tài)等， 之后控制ECU控制單元4執(zhí)行相對(duì)應(yīng)的控制指令。在測(cè)量滑動(dòng)摩擦系數(shù)時(shí)， 因?yàn)樾枰獙⒒坡蔛調(diào)至100%，因而在一次測(cè)量結(jié)束后，ECU控制單元4 通過(guò)控制制動(dòng)力調(diào)控單元3，立即減小施加在測(cè)試輪6上的制動(dòng)力；之后 根據(jù)上位機(jī)5的控制指令，再連續(xù)進(jìn)行下次滑動(dòng)摩擦系數(shù)測(cè)量。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何限 制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更 以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種連續(xù)式路面摩擦系數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于由輪速檢測(cè)單元(1)、力檢測(cè)單元(2)、制動(dòng)力調(diào)控單元(3)、ECU控制單元(4)以及上位機(jī)(5)組成，其中輪速檢測(cè)單元(1)、力檢測(cè)單元(2)分別將測(cè)得的測(cè)試輪(6)與輔助輪(7)的兩路輪速信號(hào)、測(cè)試輪(6)與地面之間的制動(dòng)力與法向力兩路信號(hào)傳遞給ECU控制單元(4)；ECU控制單元(4)根據(jù)上述檢測(cè)獲得的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)內(nèi)部運(yùn)算得出道路摩擦系數(shù)，同時(shí)對(duì)安裝在測(cè)試輪(6)上的制動(dòng)力調(diào)控單元(3)進(jìn)行相應(yīng)地控制；上位機(jī)(5)對(duì)ECU控制單元(4)傳入的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行即時(shí)地顯示、保存和處理。
2. 按照權(quán)利要求1所述的連續(xù)式路面摩擦系數(shù)測(cè)試裝置，其特征在于 所述力檢測(cè)單元(2)中測(cè)試輪(6)與地面之間的制動(dòng)力的檢測(cè)器件為制 動(dòng)力傳感器(8)或扭矩傳感器(9)。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的連續(xù)式路面摩擦系數(shù)測(cè)試裝置，其特 征在于所述力檢測(cè)單元(2)中測(cè)試輪(6)與地面之間的法向力的檢測(cè) 器件為法向力傳感器(10)或加速度傳感器(11)。
4. 按照權(quán)利要求1或2所述的連續(xù)式路面摩擦系數(shù)測(cè)試裝置，其特 征在于所述制動(dòng)力調(diào)控單元(3)為相互連接的液壓制動(dòng)泵(l2)和制 動(dòng)力調(diào)節(jié)閥(13)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種連續(xù)式路面摩擦系數(shù)測(cè)試裝置，由輪速檢測(cè)單元、力檢測(cè)單元、制動(dòng)力調(diào)控單元、ECU控制單元以及上位機(jī)組成，其中輪速檢測(cè)單元、力檢測(cè)單元分別將測(cè)得的測(cè)試輪與輔助輪的兩路輪速信號(hào)、測(cè)試輪與地面之間的制動(dòng)力與法向力兩路信號(hào)傳遞給ECU控制單元；ECU控制單元根據(jù)上述檢測(cè)獲得的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)內(nèi)部運(yùn)算得出道路摩擦系數(shù)，同時(shí)對(duì)安裝在測(cè)試輪上的制動(dòng)力調(diào)控單元進(jìn)行相應(yīng)地控制；上位機(jī)對(duì)ECU控制單元傳入的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行即時(shí)地顯示、保存和處理。本測(cè)試裝置安全、高效、準(zhǔn)確，在測(cè)量道路滑動(dòng)摩擦系數(shù)的同時(shí)，也能測(cè)量對(duì)應(yīng)于ABS系統(tǒng)工作范圍中的峰值附著系數(shù)的道路峰值摩擦系數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)摩擦系數(shù)的高速連續(xù)式檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N19/02GK201107258SQ20072003265
公開(kāi)日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2007年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月5日
發(fā)明者張啟明, 王雨臣, 田見(jiàn)校, 范陸軍, 陳德迎, 建 馬 申請(qǐng)人:田見(jiàn)校;張啟明;馬 建;王雨臣;陳德迎;范陸軍