CN201107258Y - 连续式路面摩擦系数测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种连续式路面摩擦系数测试装置，由轮速检测单元、力检测单元、制动力调控单元、ECU控制单元以及上位机组成，其中轮速检测单元、力检测单元分别将测得的测试轮与辅助轮的两路轮速信号、测试轮与地面之间的制动力与法向力两路信号传递给ECU控制单元；ECU控制单元根据上述检测获得的数据，经过内部运算得出道路摩擦系数，同时对安装在测试轮上的制动力调控单元进行相应地控制；上位机对ECU控制单元传入的所有数据进行即时地显示、保存和处理。本测试装置安全、高效、准确，在测量道路滑动摩擦系数的同时，也能测量对应于ABS系统工作范围中的峰值附着系数的道路峰值摩擦系数，能够实现摩擦系数的高速连续式检测。

Description

连续式路面摩擦系数测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种测试装置，尤其是涉及一种测试路面摩擦系数、考核路面抗滑性能的连续式路面摩擦系数测试装置。

背景技术

目前，我国在路面纵向抗滑能力测试方面主要采用的是摆式摩擦系数仪。摆式摩擦系数仪作为传统的公路检测仪器，其采用摆捶的势能与路面在一定条件下接触瞬间所产生的摩擦阻力来度量摩擦系数，长期以来在公路建设和养护方面发挥了较大的作用。但随着我国公路交通事业的迅猛发展，高级公路里程的迅速增长，传统的摆式摩擦系数仪已经越来越不适应我国高速公路建设的需要。一方面该测试仪是静态单点抽样检测，需要多人在道路上进行试验作业，存在较大的安全隐患，同时检测速度缓慢，对交通的影响也较大；另一方面它不能很好地反映路面的宏观纹理构造对摩擦系数的影响，而同时宏观纹理构造是高速公路影响路面抗滑能力好坏的决定因素；另外，该测试仪在使用过程中需要大量的人为操作，效率低，误差来源多，可重复性差，数值往往有较大的误差，其测试效率、检测频率和可靠性均无法满足高等级公路管理、养护的现实需要。

在2006年7月12日公告的实用新型专利CN2795847Y中披露了一种智能摆式摩擦系数测定仪，该实用新型对传统的摆式摩擦系数测定仪作了较大改进，采用光电编码器测定摆动角度，并采用单片机进行数据采集处理，误差小、测量的准确度高、重复性好，克服传统的摆式摩擦系数测定仪的一些不足。但是其终究是一种摆式摩擦系数测试仪，随着近年人们对汽车动力学、轮胎力学、车轮与道路相互作用的深入研究，人们已经认识到，摆式摩擦系数仪的测量方法不足以反映轮胎和道路间的摩擦作用。

尤其当汽车制动防暴死装置ABS系统已经成为汽车的标准配置时，该问题显得尤为突出。当前迫切需要一种安全、高效、准确、能客观地反映路面与车轮附着性能的道路摩擦系数测试仪，能克服上述现有技术中存在的缺陷及不足。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种连续式路面摩擦系数测试装置，其安全、高效、准确，在测量道路滑动摩擦系数的同时，也能测量对应于ABS系统工作范围中的峰值附着系数的道路峰值摩擦系数，能够实现摩擦系数的高速连续式检测。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种连续式路面摩擦系数测试装置，由轮速检测单元1、力检测单元2、制动力调控单元3、ECU控制单元4以及上位机5组成，其中轮速检测单元1、力检测单元2分别将测得的测试轮6与辅助轮7的两路轮速信号、测试轮6与地面之间的制动力与法向力两路信号传递给ECU控制单元4；ECU控制单元4根据上述检测获得的数据，经过内部运算得出道路摩擦系数，同时对安装在测试轮6上的制动力调控单元3进行相应地控制；上位机5对ECU控制单元4传入的所有数据进行即时地显示、保存和处理。

作为本实用新型的一种优选方案，所述力检测单元2中测试轮6与地面之间的制动力的检测器件为制动力传感器8或扭矩传感器9。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述力检测单元2中测试轮6与地面之间的法向力的检测器件为法向力传感器10或加速度传感器11。

作为本实用新型的又一种优选方案，所述制动力调控单元3为相互连接的液压制动泵12和制动力调节阀13。

采用本实用新型一种连续式路面摩擦系数测试装置，具有以下优点：1、结构相对简单、操作方便且安全系数高，能够有效保证操作人员、检测设备和其他车辆行驶的安全性。2、测量准确度高，测得数据的真实性、有效性、精确性高，可重复性好，而且具有较高的测试效率、检测频率和可靠性。3、能够较好地反映路面的宏观纹理构造对摩擦系数的影响，真正客观反映实际车辆行驶过程中车轮与道路的相互作用情况。4、而且针对汽车ABS的大量使用，该装置在测量道路滑动摩擦系数的同时，也能测量对应于ABS系统工作范围中的峰值附着系数的道路峰值摩擦系数。5、采用较先进和科学的数据采集和处理系统，提高测试效率和测试速度，测量过程的同步性能非常好，能够真正实现摩擦系数的高速连续式检测。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1是本实用新型整体结构框图。

图2是本实用新型第一优选实施方式的整体结构框图。

图3是本实用新型第二优选实施方式的整体结构框图。

附图标记说明：

1-轮速检测单元；  2-力检测单元；    3-制动力调控单元；

4-ECU控制单元；   5-上位机；        6-测试轮；

7-辅助轮；        8-制动力传感器；  9-扭矩传感器；

10-法向力传感器； 11-加速度传感器； 12-液压制动泵；

13-制动力调节阀； 14-轮速传感器；

具体实施方式

如图1、图2所示，本连续式路面摩擦系数测试装置，由轮速检测单元1、力检测单元2、制动力调控单元3、ECU控制单元4以及上位机5组成，其中轮速检测单元1、力检测单元2分别将测得的测试轮6与辅助轮7的两路轮速信号、测试轮6与地面之间的制动力与法向力两路信号传递给ECU控制单元4；ECU控制单元4根据上述检测获得的数据，经过内部运算得出道路摩擦系数，同时对安装在测试轮6上的制动力调控单元3进行相应地控制；上位机5对ECU控制单元4传入的所有数据进行即时地显示、保存和处理。

在图2所示的本实用新型的第一种优选实施方式中，其具体过程是：ECU控制单元4根据轮速传感器14传入的两路轮速信号对测试轮的运动状态进行监测和判定，用逻辑门限法计算出车轮的滑移率S数值并根据滑移率S的数值大小向制动力调控单元3中的制动力调节阀13发出相应的控制指令，对制动力进行不断地控制调节。所述测试轮6的制动力调控单元3为相互连接的液压制动泵12和制动力调节阀13，采用液压制动的方式，用液压制动泵12给制动力调节阀13提供制动力。当需要测量道路滑动摩擦系数φs时，通过对测试轮6的制动力不断进行相应的调节，将测试轮的滑移率S调至100％，此时经计算测得的数值即为道路滑动摩擦系数；而当需要测量道路峰值摩擦系数即车轮峰值附着系数φp时，通过对测试轮6的制动力不断进行相应的调节，将测试轮的滑移率S控制在Sp附近的范围(15％-25％)内循环变化，此时测得的车轮纵向附着系数达至最大值，即峰值附着系数φp。

而与此同时，制动力传感器8和法向力传感器10，进行连续动态测量并将检测获得的测试轮6与地面之间的制动力与法向力信号分别传递给ECU控制单元4。ECU控制单元4对输入的测试轮6与地面之间的制动力与法向力信号数值进行分析、判断，且在此基础上进行同步谐调控制。并利用公式φ＝Fx/Fz，其中Fx为轮胎与路面之间的制动力的极限值，Fz为轮胎与路面之间的法向力，经过有关的相应计算，即可对应地得到车轮滑动附着系数φs或车轮峰值附着系数φp。而根据上位机指令，ECU控制单元4可实现连续长距离高速的峰值附着系数检测，也可根据设定的时间步长或距离步长进行间隔性峰值附着系数检测，同时ECU控制单元4将测得的数据即时传给上位机5保存并处理。

如图3所示，其第二优选方式同第一优选方式，ECU控制单元4根据轮速传感器14传入的两路轮速信号对测试轮6的运动状态进行监测和判定，用逻辑门限法对滑移率S进行计算并根据滑移率S的数值大小向制动力调控单元3中的制动力调节阀13发出相应的控制指令。通过对测试轮6的制动力不断进行相应的调节，将测试轮的滑移率S调至100％或控制在Sp(15％-25％)附近的范围内循环变化，即可相应地测得的数值即为道路滑动摩擦系数φs或道路峰值摩擦系数φp。

扭矩传感器9将测得的扭矩信号与加速度传感器11测得的加速度信号分别传递给ECU控制单元4；而ECU控制单元4经过内部运算转换，将输入的扭矩信号数值转换成相应的车轮与地面之间的制动力数值Fx，而将输入的加速度信号数值转换为相应的车轮与地面之间的法向力数值Fz。ECU控制单元4则将上述转换获得的与地面之间的制动力与法向力数值进行分析、判断，在此基础上同样进行同步谐调控制，并利用公式φ＝Fx/Fz经过有关的相应计算，得到道路滑动摩擦系数φs或道路峰值摩擦系数φp。而根据上位机指令，ECU控制单元4可实现连续长距离高速的峰值附着系数检测，也可根据设定的时间步长或距离步长进行间隔性峰值附着系数检测，同时ECU控制单元4将测得的数据即时传给上位机5进行显示、保存并处理。而上位机5相当于一个人工操作界面，可以进行测量滑动摩擦系数或峰值摩擦系数的状态选择，设定进行连续测量或间隔测量的状态等，之后控制ECU控制单元4执行相对应的控制指令。在测量滑动摩擦系数时，因为需要将滑移率S调至100％，因而在一次测量结束后，ECU控制单元4通过控制制动力调控单元3，立即减小施加在测试轮6上的制动力；之后根据上位机5的控制指令，再连续进行下次滑动摩擦系数测量。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种连续式路面摩擦系数测试装置，其特征在于：由轮速检测单元(1)、力检测单元(2)、制动力调控单元(3)、ECU控制单元(4)以及上位机(5)组成，其中轮速检测单元(1)、力检测单元(2)分别将测得的测试轮(6)与辅助轮(7)的两路轮速信号、测试轮(6)与地面之间的制动力与法向力两路信号传递给ECU控制单元(4)；ECU控制单元(4)根据上述检测获得的数据，经过内部运算得出道路摩擦系数，同时对安装在测试轮(6)上的制动力调控单元(3)进行相应地控制；上位机(5)对ECU控制单元(4)传入的所有数据进行即时地显示、保存和处理。

2.按照权利要求1所述的连续式路面摩擦系数测试装置，其特征在于：所述力检测单元(2)中测试轮(6)与地面之间的制动力的检测器件为制动力传感器(8)或扭矩传感器(9)。

3.按照权利要求1或2所述的连续式路面摩擦系数测试装置，其特征在于：所述力检测单元(2)中测试轮(6)与地面之间的法向力的检测器件为法向力传感器(10)或加速度传感器(11)。

4.按照权利要求1或2所述的连续式路面摩擦系数测试装置，其特征在于：所述制动力调控单元(3)为相互连接的液压制动泵(12)和制动力调节阀(13)。

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