基于制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置的制作方法

本实用新型是制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置，根据国标规定，制动台体对在测车轴进行加载时，能得到制动台举升高度x和加载力F之间的关联关系，可准确自动控制加载轴荷，通过电控式机械自动锁死系统补偿误差，达到车辆在气囊举升式加载制动试验台上准确检测车辆制动性能的效果。从而准确地检测车辆制动性能，属于汽车制动性能检测技术领域。

背景技术：

现行汽车制动性能检测，车轴在地面轮重台上称重后驶上滚筒制动台进行制动检测。按国标GB7258-2012《机动车运行安全技术条件》检验制动力要求，前轴制动力与前轴荷的百分比要求大于等于60％，而且定义：机动车(单车)纵向中心线中心位置以前的轴为前轴，其他轴为后轴；挂车的所有车轴均按后轴计算；所以，双转向轴都是前轴，轴制动率都要求大于等于60％，挂车所有车轴的轴制动率都要求大于等于50％，整车制动率要求大于等于60％。然而，试验表明：双转向轴车辆的第二转向轴检测时会被第一转向轴和第三轴部分架空，大大减小附着重量，难以满足前轴60％制动率的检测要求。

挂车在牵引车拖挂检测状态下，挂车第三轴检测时同样被第二轴和牵引车前轴部分架空，不仅难以达到50％轴制动率的检测要求，也难以达到60％整车制动率的检测要求。即使车辆的制动性能很好，附着重量减小使检测最大制动力减小，与地面轮重台上称重量之比的轴制动率减小难以达标，造成错检错判。

技术实现要素：

本实用新型提供一种基于制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置。主要目的是制动台体对在测车轴进行加载时，自动准确调节在测车轴轮重，通过电控式机械自动锁死系统补偿误差，制动台体与举升台架的由柔性连接变为刚性连接，稳定性大幅度提高。达到车辆在气囊举升式加载制动试验台上准确检测车辆制动性能的效果。针对如何提高气囊举升式加载制动试验台测量精度的复杂问题，提出了对电控式机械锁死机构、导向装置、制动台位置监测装置、滚筒式制动试验台举升装置的机械结构、电路控制等方面的全新设计。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现，结合附图说明如下：

一种基于制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置，由电控式机械自动锁死系统A、导向装置B、制动台位置监测装置C、制动台升降装置D、数据采集处理系统和控制系统组成，所述电控式机械自动锁死系统A、导向装置B和制动台升降装置D分别布置在滚筒式制动试验台18的4个角上，所述制动台位置监测装置C布置在控制装置的1个角上；

所述电控式机械自动锁死系统A为多个，结构相同，布置在滚筒式制动试验台18两端的 U形框架22处，用于对制动台升降装置D中的U形框架22举升高度锁死，并通过制动台位置监测装置C检测制动台举升位置；

所述导向装置B布置在滚筒式制动试验台18的两端，由导向轨芯29和导向轨道30组成，采用V形滑动配合，中间开有布油槽；

所述制动台位置监测装置C安装在滚筒式制动试验台18的一角，所述制动台位置监测装置C的下端固定在气囊固定框架26上，其上端固定在U形框架22上，所述制动台位置监测装置C中的位移传感器44的伸缩方向与滚筒式制动试验台18的上升下降方向一致；

所述制动台升降装置D主要由U形框架22和气囊24组成；

所述数据采集处理系统用于采集轴重及制动力信号，包括信号放大模块5、模拟量接线板7、模拟量采集卡13和工控机14；

所述控制系统包括数字量输出卡2、电磁阀3和电磁铁1。

所述电控式机械自动锁死系统A共8个，2个一组，共有4组，每2组锁止一个U形框架22。

所述电控式机械自动锁死系统A由安装在U形框架22上的齿条21和安装在锁紧装置支撑架25上的棘爪20、钢片弹簧19、放松力臂23、电磁铁1组成，所述棘爪20通过棘爪旋转轴34与放松力臂23同轴心配合，在棘爪旋转轴34处的锁紧装置支撑架25上设有限位孔 36，与棘爪旋转轴34过盈配合的键35安装在限位孔36中，所述棘爪20通过钢片弹簧19 作用力与齿条21结合，通过电磁铁1通电与放松力臂23的吸合与齿条21分离；

所述锁紧装置支撑架25侧面通过支撑架稳定槽钢27与支撑架纵向联接槽钢38固定相连，锁紧装置支撑架25后侧与支撑架加强筋41固定相连，支撑架加强筋41与支撑架纵向联接槽钢38固定相连。

所述导向装置B由导向轨芯29和导向轨道30组成，所述导向轨芯29固定在U形框架 22两侧，所述导向轨道30通过导向轨道长孔支座49螺栓固定在气囊固定框架26上端，导向轨道长孔支座49上的安装长孔51用来调节导向轨道长孔支座49安装位置；导向装置B 共有4个，每纵向的两个导向装置B的纵向中心线与气囊24的纵向中心线重合。

所述制动台位置监测装置C由位移传感器44、位移传感器固定板45、位移传感器上端板46和位移传感器固定架47组成，所述位移传感器固定架47安装在位移传感器44上，位移传感器固定架47通过螺钉螺母固定到位移传感器固定板45上，位移传感器固定板45固定在气囊固定框架26上，位移传感器上端板46与U形框架22固定相连，所述位移传感器固定板45两侧设有多个安装孔，用于调整位移传感器44的安装位置。

所述制动台升降装置D由U形框架22、气囊24、气囊固定框架26、称重传感器28、气囊举升轴31、气囊底部连接盘32、气囊顶部连接盘37、支撑架纵向联接槽钢38、边槽钢 39、竖槽钢40组成，

所述U形框架22两端通过称重传感器28和气囊举升轴31与气囊24连接，所述气囊 24通过气囊顶部连接盘37和气囊底部连接盘32固定到气囊固定框架26里面，U形框架22 两端的气囊固定框架26通过支撑架纵向联接槽钢38相联接，两个U形框架22同一侧的气囊固定框架26通过边槽钢39相联接，所述气囊24通过U形框架22和称重传感器28带动滚筒式制动台18上升。

所述数据采集处理系统包括信号放大模块5、模拟量接线板7、模拟量采集卡13和工控机14，所述信号放大模块5与制动台升降装置D上的称重传感器28、制动力传感器9相连，模拟量接线板7通过排线与信号放大模块5和模拟量采集卡13相连，并且安装在工控机 14ISA插槽内，工控机14、模拟量接线板7和信号放大模块5放在控制柜43中。

所述控制系统包括数字量输出卡2、电磁阀3和电磁铁1，所述数字量输出卡2安装在工控机14ISA插槽内，并与电磁阀3和电磁铁1相连，所述电磁阀3和电磁铁1与制动台升降装置D相连。

采用上述的控制装置基于制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制方法，其特征在于：包括以下具体步骤：

步骤1、数据采集处理系统中的设备调零，采集轴重及制动力信号

当车辆进入检测场地前，电控式机械自动锁死系统A的电磁铁1没有通电，棘爪20锁止在齿条21最下面的齿槽，此时数据采集处理系统会将制动台升降装置2、滚筒式制动试验台18的轴重、制动力统一设置为零，制动台位置监测装置C的上升高度初始值设为零，当车辆进入检测场地后，点阵屏12提示车辆在测车轴驶入滚筒式制动试验台18，当检测车轴处于滚筒式制动试验台18时，此时工控机14将接收到滚筒式制动试验台18的接近开关检测到车辆车轴到达滚筒式制动试验台18的到位信号。

步骤2、检测车轮在滚筒式制动试验台上的高度自动调节

当多轴车辆进入滚筒式制动试验台18后，工控机14检测到车辆已经到位，工控机14 通过电磁阀3实现制动台升降装置D气囊24充气，滚筒式制动试验台18高度上升，在此过程中，电控式机械自动锁死系统A的棘爪20卡进齿条21，制动台位置监测装置C和称重传感器28将时时记录滚筒式制动试验台18的上升高度和称重传感器28采样的加载轴重，直到滚筒式制动试验台18实际上升高度达到限值或者称重传感器28测量值达到限值时气囊 24停止充气；此时，控制系统会得到实际的x-F关联模型，根据该模型，系统按照国标要求，得到准确的位移传感器44的形变量，即加载举升高度。车辆状态稳定后，气囊开始放气，制动台体高度下降至目标高度，电控式机械自动锁死系统A自动锁死制动台体，制动台体与举升台架的连接关系由柔性连接变为刚性连接。

步骤3、车辆测量轴制动力的检测

滚筒式制动试验台18的高度自动调节完成后，通过点阵屏12的显示信息提示驾驶员刹车，此时滚筒式制动试验台18制动力传感器把采样数据传送到数据采集处理系统，计算出此时的制动力F；当车辆完全静止后，点阵显12示屏将显示车辆制动力，工控机14的显示器界面出现轴重和制动力信号随时间变化关系的曲线。数据采集结束之后，电磁铁1通电，放松力臂23在电磁铁1作用下沿逆时针旋转一定角度，即可松开对齿条的21的锁止，然后气囊24放气，滚筒式制动试验台23高度下降到初始的高度，被检测车辆驶出制动台。

制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置及方法，具有能准确控制滚筒式制动试验台上升高度、对现有滚筒制动台的改造简单、方便、快捷，大大提高了多轴车辆制动检测准确性等优点。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型所述的车辆轮重自动调整装置中，设计并使用电控式机械自动锁死系统，不但能够防止制动台上升过程中因气囊、气管爆裂等原因引起的意外情况的发生，更重要的是能够准确固定滚筒式制动试验台位置，从而提高了滚筒式制动检验台的测试精度。

2、本实用新型所述的车辆轮重自动调整装置中，采用了新型导向轨道装置，该装置具有摩擦阻力小、抗垂直方向冲击强的特点，不但提高了制动台上升过程中的方向稳定性，更提高了滚筒式制动检验台的测试精度。

3、本实用新型所述的车辆轮重自动调整装置中，采用了制动台位置监测装置，时时反馈滚筒式制动台上升高度，从而实现滚筒式制动台上升高度的准确控制，从而提高滚筒式制动检验台的测试精度。

4、本实用新型所述的车辆轮重自动调整装置中，使用气囊作为动力装置，通过U形框架带动带动制动台上升，气囊具有响应快、控制简便等优点，从而提高了滚筒式制动检验台的工作效率。

5、本实用新型所述的车辆轮重自动调整装置中，将四个称重传感器分别放置在了U形框架的两侧，将称重传感器与U形框架在同一水平面上没有高度差，充分的利用了U形框架对称重传感器产生力矩，能直接提高称重传感器在检测时的测试准确度，从而提高滚筒式制动检验台的测试精度。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

图1是本实用新型所述的汽车制动力检测流程图；

图2是本实用新型所述的基于制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置及方法总体的轴测视图；

图3是本实用新型所述的基于制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置及方法总体的俯视图；

图4是本实用新型所述的基于制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置及方法举升装置的前视图；

图5是本实用新型所述的基于制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置及方法举升装置的左视图；

图6是本实用新型所述的基于制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置及方法的举升装置的俯视图；

图7是本实用新型所述的基于制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置及方法的一组电控式机械自动锁死系统的左视图；

图8是本实用新型所述的基于制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置及方法的电控式机械自动锁死系统的左视图；

图9是本实用新型所述的基于制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置及方法的电控式机械自动锁死系统的前视图；

图10是本实用新型所述的基于制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置及方法的电控式机械自动锁死系统的俯视图；

图11是本实用新型所述的基于制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置及方法的电控式机械自动锁死系统的局部后视图；

图12是本实用新型所述的基于制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置及方法的导向装置的前视图；

图13是本实用新型所述的基于制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置及方法的导向装置装置的左视图；

图14是本实用新型所述的基于制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置及方法的导向装置装置的俯视图；

图15是本实用新型所述的基于制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置及方法制动台位置监测装置安装前视图；

图16是本实用新型所述的基于制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置及方法制动台位置监测装置安装左视图；

图17是本实用新型所述的基于制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置及方法制动台位置监测装置前视图；

图18是本实用新型所述的基于制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置及方法制动台位置监测装置左视图；

图中：A.电控式机械自动锁死系统，B.导向装置，C.制动台位置监测装置，D.制动台升降装置，1.电磁铁，2.数字量输出卡，3.电磁阀，4.制动试验台举升高度位移，5.信号放大模块，6.称重传感器加载轴荷，7.模拟量接线板，9.制动力传感器，12.点阵显示屏，13. 模拟量采集卡，14.工控机，18.滚筒式制动试验台，19.钢片弹簧，20.棘爪，21.齿条，22.U 形框架，23.放松力臂，24.气囊，25.锁紧装置支撑架，26.气囊固定框架，27.支撑架稳定槽钢，28.称重传感器，29.导向轨芯，30.导向轨道，31.气囊举升轴，32.气囊底部连接盘， 33.导向轨道长孔支座，34.棘爪旋转轴，35.键，36.限位孔，37.气囊顶部连接盘，38.支撑架纵向联接槽钢，39.边槽钢，40.竖槽钢，41.支撑架加强筋，43.工控机机柜，44.位移传感器，45.位移传感器固定板，46.位移传感器上端板，47.位移传感器固定架，48.位移传感器安装孔，49.导向轨道长孔支座，50.轨道固定螺栓，51.安装长孔，53.位移传感器连接板

具体实施方式

下面结合附图所示进一步详细说明本实用新型的具体装置实施方式。

本实用新型提供了一种制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置及方法，能够提高车辆制动性能检测的精确度。包括电控式机械自动锁死系统A、导向装置B、制动台位置监测装置C、制动台升降装置D、数据采集处理系统和控制系统。

所述电控式机械自动锁死系统A包括电磁铁1、钢片弹簧19、棘爪20、齿条21、放松力臂23、锁紧装置支撑架25、支撑架稳定槽钢27、棘爪旋转轴34、键35、限位孔36、支撑架加强筋41、加强筋固定横梁42。参阅图7、8、9、10、11，棘爪20和放松力臂23通过棘爪旋转轴34同轴心配合，键35和棘爪旋转轴34的装配体安装在限位孔36里，电磁铁 1和钢片弹簧19分别和放松力臂23形成不同角度固定在锁紧装置支撑架25的一侧，支撑架25左右侧面通过支撑架稳定槽钢27与支撑架纵向联接槽钢38相连，支撑架25后侧与支撑架加强筋41焊接相连，支撑架加强筋41通过焊接与加强筋固定横梁42相连。

所述电控式机械自动锁死系统A共8个，2个一组，共有4组，每2组电控式机械自动锁死系统A可以锁止一个U形框架22。为了增加锁紧装置支撑架25的强度，电控式机械自动锁死系统A均有2个支撑架稳定槽钢37，为了增加锁紧装置支撑架25的稳定性，电控式机械自动锁死系统A纵向安装支撑架加强筋41。棘爪20的工作范围通过键35和棘爪旋转轴34的装配体受到限位孔36限制，齿条齿距为5mm，未升高制动台时，棘爪20与齿条21 最底部的齿槽配合，制动台位置监测装置C设置上升高度初始值为零；制动台上升过程中，齿条21跟随U形框架22上下垂直运动，棘爪20在齿条21上升过程中受钢片弹簧19的作用不断锁住齿条21，因此能准确固定制动台在不同高度。检测结束后，电磁铁1通电，对放松力臂23产生吸引作用，放松力臂23带动棘爪20向逆时针旋转一定角度，松开对齿条的21的锁止，气囊24放气，滚筒式制动试验台18回落。

所述导向装置B包括导向轨芯29、导向轨道30、导向轨道长孔支座49，轨道固定螺栓 50、安装长孔51。参阅图12、13、14，导向轨芯29与U形框架22两侧面焊接连接，导向轨道30与导向轨道长孔支座49焊接连接，导向轨道长孔支座49通过固定螺栓50固定在气囊固定框架26上面，安装长孔51用来调节导向轨道长孔支座49安装位置。导向装置B共有4个，由导向轨芯29和导向轨道30组成，采用三角形轨道关系，中间开有布油槽；每纵向的两个导向装置B的纵向中心线和U形框架22的纵向中心线重合，每纵向的两个导向装置B的纵向中心线和气囊24的纵向中心线重合。

所述制动台位置监测装置C包括位移传感器44、位移传感器固定板45、位移传感器上端板46、位移传感器固定架47、位移传感器安装孔48。参阅图15、16、17、18，位移传感器固定架47安装在位移传感器44上，位移传感器固定架47通过螺钉螺母固定到位移传感器固定板45，位移传感器固定板45通过焊接与气囊固定框架26相连，位移传感器上端板 46通过焊接与U形框架22相连。制动台位置监测装置C共一个，制动台位置监测装置C中位移传感器44的伸缩方向与制动台的上升下降方向一致，上端板46跟随U型框架上下运动，制动台位置监测装置C即可准确反馈制动台高度变化量，从而实现滚筒式制动试验台高度的准确控制。位移传感器固定板45两侧开有12个安装孔，便于调整位移传感器44的安装位置。

所述制动台升降装置D包括U形框架22、气囊24、气囊固定框架26、称重传感器28、气囊举升轴31、气囊底部连接盘32、气囊顶部连接盘37、支撑架纵向联接槽钢38、边槽钢 39、竖槽钢40。参阅图2、3、4、5、6，U形框架22两侧前后端面与电控式机械自动锁死系统A的齿条21相连，U形框架22两侧面分别通过焊接与导向轨芯31相连，导向轨道30 通过导向轨道长孔支座33与气囊固定框架26相连，U形框架22两端通过称重传感器28与气囊举升轴31连接到气囊，气囊24通过气囊顶部连接盘37和气囊底部连接盘32固定到气囊固定框架26，制动台举升装置每纵向的两个气囊固定框架26通过支撑架纵向联接槽钢38 相联接，制动台举升装置每横向的两个气囊固定框架26通过边槽钢39相联接。气囊24共 4个，分别放置在制动台升降装置2的4个角上，为了保持气囊稳定工作，4个气囊24分别通过气囊顶部连接盘37和气囊底部连接盘32固定到气囊固定框架26里面，气囊上端通过气囊举升轴31与称重传感器28相联接。气囊24通过U形框架22和称重传感器28带动制动台18上升。称重传感器28共4个，每个最大称重5000kg。

数据采集处理系统包括信号放大模块5、模拟量接线板7、模拟量采集卡13和工控机 14。参阅图1，信号放大模块5与制动台升降装置D上的称重传感器、制动力传感器相连，模拟量接线板7与信号放大模块5，模拟量采集卡13通过排线与模拟量接线板7相连，并且安装在工控机14ISA插槽内，工控机14、模拟量接线板7和信号放大模块5放在控制柜 43中。

控制系统包括数字量输出卡2、电磁阀3和电磁铁1。参阅图1，数字量输出卡2安装在工控机14ISA插槽内，并与电磁阀3和电磁铁1相连，电磁阀3、电磁铁1和制动台升降装置D相连。

一种制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制方法，包括以下具体步骤：

步骤1、数据采集处理系统中的设备调零，采集轴重及制动力信号

当车辆进入检测场地前，电控式机械自动锁死系统A的电磁铁1没有通电，棘爪20锁止在齿条21最下面的齿槽，此时数据采集处理系统会将制动台升降装置2、滚筒式制动试验台18的轴重、制动力统一设置为零，制动台位置监测装置C的上升高度初始值设为零，当车辆进入检测场地后，点阵屏12提示车辆在测车轴驶入滚筒式制动试验台18，当检测车轴处于滚筒式制动试验台18时，此时工控机14将接收到滚筒式制动试验台18的接近开关检测到车辆车轴到达滚筒式制动试验台18的到位信号。

步骤2、检测车轮在滚筒式制动试验台上的高度自动调节

当多轴车辆进入滚筒式制动试验台18后，工控机14检测到车辆已经到位，工控机14 通过电磁阀3实现制动台升降装置D气囊24充气，滚筒式制动试验台18高度上升，在此过程中，电控式机械自动锁死系统A的棘爪20卡进齿条21，制动台位置监测装置C和称重传感器28将时时记录滚筒式制动试验台18的上升高度和称重传感器28采样的加载轴重，控制系统将得到实际的x-F关联模型，直到滚筒式制动试验台18实际上升高度达到限值或者称重传感器28测量值达到限值时气囊24停止充气；此时，控制系统会得到实际的x-F关联模型，根据该模型，系统按照国标要求，得到准确的位移传感器44的形变量，即加载举升高度。车辆状态稳定后，气囊开始放气，制动台体高度下降至目标高度，电控式机械自动锁死系统A自动锁死制动台体，制动台体与举升台架的连接关系由柔性连接变为刚性连接。

步骤3、车辆测量轴制动力的检测

滚筒式制动试验台18的高度自动调节完成后，通过点阵屏12的显示信息提示驾驶员刹车，此时滚筒式制动试验台18制动力传感器把采样数据传送到数据采集处理系统，计算出此时的制动力F；当车辆完全静止后，点阵显12示屏将显示车辆制动力，工控机14的显示器界面出现轴重和制动力信号随时间变化关系的曲线。数据采集结束之后，电磁铁1通电，放松力臂23在电磁铁1作用下沿逆时针旋转一定角度，即可松开对齿条的21的锁止，然后气囊24放气，滚筒式制动试验台23高度下降到初始的高度，被检测车辆驶出制动台。

制动台举升高度与车轴加载力关联模型的轴荷模拟控制装置及方法，具有能准确控制滚筒式制动试验台上升高度、对现有滚筒制动台的改造简单、方便、快捷，大大提高了多轴车辆制动检测准确性等优点。