DP-系列等效坡台研制报告（上）
Altie 20190901
一、概述
等效坡台是一种在不具备驻车坡道时，定性测试汽车驻车制动性能的装备,全称“汽车驻车制动性能等效测试坡台”。
本文从理论与试验两方面论证了等效坡台的可行性。
本文中，坡道或坡台坡度i≡20%，对应角度θ＝11.309932474°；对应三角函数值sinθ＝0.196116135，cosθ＝0.980580676。
选轿车为受力图和试验中的车型，并约定前轮为非驻车轮，后轮为驻车轮。
在驻车坡道或等效坡台上，汽车驻停方向分为上坡、下坡两种。
图1、驻车坡道（20%、15%各一条）图2、DP-2Q型等效坡台
二、研制等效坡台的动因
图3、因离去角小试验时大客后部受损图4、重货后下部防护装置试验时触地
图5、主、挂间俯仰角小驻车坡道上不去图6、电子驻车响应慢不能线上检验驻车驻车坡道法短板的存在，促使“公安部重点实验室2015年度开放课题”中建议“借鉴驻车坡道测试驻车制动性能原理研发移动式机动车驻车制动性能测试设备”。
新修订的国家
强制性标准GB21861征求意见稿中，把移动式驻车制动检验坡台法列入在附录中。
驻车坡道法的替补方法有等效坡台法和牵引法。
前者与驻车坡道法的比较见下面表格：
试用单位反馈：等效坡台具有使用方便、结果可靠、操作安全等技术优势，值得推广。
需要强调：驻车坡道法是评价汽车驻车制动性能的标准方法。
其他方法只能是在不具备试验坡道的情况下或者使用驻车坡道无法完成检验过程时的替补方法。
三、驻车坡道法力学分析
1、驻车坡道法汽车驻停受力分析
图7、驻车坡道法上坡受力分析
其中，
G___汽车重量，视其为作用在汽车重心处、方向垂直向下的力，又称汽车重力
G∥__汽车重力平行于坡道斜面的切向分力，是汽车沿坡道斜面下行的源动力
G⊥__汽车重力垂直于坡道斜面的法向分力
N f___坡道斜面对非驻车轮支反力
N r___坡道斜面对驻车轮支反力
X p___坡道斜面对驻车轮的驻车制动力
M f __非驻车轮静滚动阻滞力偶，其阻滞作用表达式为（见附录二）
M r __驻车轮静滚动阻滞力偶，其阻滞作用表达式为（见附录二）
f j ___静滚动阻滞系数
图8、驻车坡道法下坡受力分析
2、驻车坡道法汽车驻停所需驻车制动力Xp之解析
●选取坐标系X轴平行于坡道斜面（见图7），列平衡方程（上坡）
＝：－－－＝（）
＝：＋－＝（）
整理（2）式得
＋＝（）
整理（1）、（3）得：
＝－（）
式（4）表明：驻车制动力X p只与汽车重力G、坡道角度θ和静滚动阻滞系数f j相关。
●选取坐标系X轴平行于坡道斜面（见图8），列平衡方程（下坡）
＝：－＋＋＋＝
＝：＋－＝
整理后得＝－
式（4）和（8）表明：驻车坡道法汽车驻停所需之驻车制动力X p与驻停方向无关。
●驻车制动力X p的极限情况
式（4）中θ和G为常量，假定静滚动阻滞系数f j为变量，X p则为自变量f j的函数。
当f j无限趋于零时，对函数X p（f j）取极限，有：
＝－（）
式（9）表明：静滚动阻滞系数f j无限趋于零时，驻车制动力X p有极大值|X pmax|＝| G∥|。
其物理意义是汽车轮胎由近似绝对弹性体转变成绝对刚性体，分析汽车受力状态不再考虑静滚动阻滞的影响。
常见的火车车轮与铁轨刚性接触状况与此类似。
●驻车坡道法汽车下行抗力试验（见图9）
假设解除驻车制动，为使汽车不发生直线移动下行（见附录四），须用与驻车制动力X p 等值、同向、作用线平行的一个力F 作用在汽车上。
定义此力为下行抗力。
图9为试验现场，实测得到下行抗力的测力计示值，从而得到驻车制动力X p 的实测值。
结果计算如下： 图9、驻车坡道法汽车下行抗力试验 图10、菲涅尔透镜原理
3、驻车坡道法汽车轴荷分配之变化规律
图11所示的非驻车轮、驻车轮轴荷W f 、W r 可由轮重仪测得，重心距L f 、L r 可根据附录三求出。
假设轴上重心高h ＝0，重心就落在非驻车轮与驻车轮轴心连线上G ’点处。
按图12（汽车上坡）中所示几何关系，根据“相似三角形对应角相等、对应边成比例”和附录三，有：
（10）
式（10）说明：当h ＝0时，非驻车轮、驻车轮重心距之比不变，轴荷分配比亦不变。
但实际上h ≠0，汽车驻停坡道形成的仰角使重心G 向低位的驻车轮方向平移距离Δ（图12中的红色粗线）,结果低位的驻车轮重心距由L r ＇减小为L r ’’，高位的非驻车轮重心距由L f ＇增大为L f ’’。
附录三有推论：轴荷与重心距成反比。
故而低位驻车轮重心距L r ’’＜ L r ＇，其轴荷W r 将增加；高位非驻车轮重心距L f ’’＞ L f ＇，其轴荷W f 将减轻。
（下坡情况反之，分析从略）。
此现象定义为轴荷再分配。
其规律是：轴荷再分配使高位车轮轴荷减小、低位车轮轴荷增大；坡道斜面对车轮的支反力也将随着轴荷的变化而改变。
估算表明影响不到5%（见附录八）。
图11、水平状态汽车重心距
图12、仰角状态汽车重心距变化
四、等效坡台法力学分析
1、等效坡台法原理。