汽车试验场试验道路的抗滑性能（下）

在汽车试验场，试验路面的抗滑性能直接影响制动、ESC、ABS等重要的试验结果。试验道路也通常会依据附着系数去建设不同的高附路面（沥青、水泥、砾石路面等）和低附路面（冰面、雪面、对开对接路面），以满足汽车研发过程中部分系统的标定需求等。

在一些试验规范中，我们经常会看到对试验道路环境的要求，其抗滑能力多以附着系数来衡量，既有明确描述其数值要求的，也有仅描述为“路面需要良好的附着系数”，还有以峰值制动系数具体数值来表述的。

附着系数【coefficient of adhesion】的定义为路面提供给车轮的附着力与车轮的垂直载荷之比。轮胎滚动的过程中发生变形，地面对轮胎施加一个切向反作用力，当这个切向作用力达到极限值，即为附着力。

制动过程中，轮胎胎痕的变化

在制动的过程中，车轮由滚动转变为滑动，这个过程中路面与车轮之间的摩擦力并非恒定，那么这个极限值出现在什么时候呢？

在GB/T 26987—2011/ISO 8349:2002 中有所描述：决定制动和操纵性能极限的轮胎-路面摩擦特性是指车轮在纵向滑移率低于20%并且侧滑角小于20°的条件下滚动时所能达到的摩擦性能。最大或峰值摩擦系数值通常处于这一范围。

一些研究给出了滑移率和力矩的关系图，也表明了作用力的极限值出现约在滑移率20%前的位置。所以一般认为此时的作用力即为附着力，从而得到相应的附着系数。ABS系统也是利用这个原理通过控制轮胎避免抱死而使其不断获得最大的的附着力。

附着系数的定义与前文（汽车试验场试验道路的抗滑性能（上））摩擦系数虽极为相似，但摩擦系数是普遍的，而附着系数是特定条件下的极限值。当然，这仅为我个人对附着系数的理解和总结，并不一定正确。在一些文献中，也有看到峰值附着系数一词，在一些观点中，附着系数等同于摩擦系数，也存在峰值一说。

讨论了附着系数的定义，那么我们如何获得试验路面的附着系数呢？

在工程应用领域，通常以峰值制动系数【PBC：Peak braking coefficient 】来表示附着系数。峰值制动系数定义为：轮胎滚动状态下，轮胎与路面能够产生最大减速度的摩擦系数测量值。和所说的附着系数的定义基本一致。Peak braking coefficient means the measure of tyre to road surface friction based on the maximum deceleration of a rolling tyre.

对于峰值制动系数的测量，在不同的规范中虽描述不同，但是都指向两种方法，一种是拖车法，另一种是K值法。具体来看：

在UN Regulation No.13-H Uniform provisions concerning the approval of passenger cars with regard to braking（即R13-H《关于制动方面批准乘用车的统一规定》，该规定与GB 21670-2008非等效但有很大关联 ）中推荐的测量方法就是拖车法和其自身所提供的K值法。

拖车法由美国美国测试与材料协会(American Society for Testing and Materials (ASTM))E1337中所提出。其测试方法可概括为：由车辆牵引的拖车，该拖车使用标准参考测试轮胎（规格 E1136 或 F2493）。以40 英里/小时（64 公里/小时）速度行驶，逐渐施加制动，获取在车轮抱死之前的最大制动力，并记录纵向力、垂直载荷和车辆速度。路面峰值制动系数为随着制动扭矩逐渐增加车轮抱死前的制动力的最大值和相同时刻垂直载荷的比值。

K值法的测试方法由联合国欧洲经济委员会汽车法规UN ECE R13—H自身所提出。其测试方法可概括为：以50km/h的初速度对试验车辆的单根车轴（桥）进行制动。进行多次测试，逐步增加管路压力，以确定最大制动力为达到最大制动性能，制动力应在该车轴的车轮间均匀分配。K值通过测试车辆在制动时不发生车轮抱死的最大制动力与相应制动轴上的动态载荷之比来确定。

国内的标准以CNCAP 2021为例，峰值制动系数的测试方法推荐为GB/T 26987-2011 第 6 章规定在干路面上测定；或作为替代，按 GB 21670-2008 中 5.6.4 的方法测定。

GB/T 26987-2011 《道路车辆  路面摩擦特性测定》第6章采用ASTM E1136或出于专门目的采用其他尺寸的乘用车轮胎测定峰值和滑移摩擦特性的恒速、瞬态制动力法。该方法通过点测峰值和滑移摩擦特性得出平均值。

测试方法同E1337几乎一致

GB 21670-2008《乘用车制动系统技术要求及试验方法》5.6.4中：

测试方法同ECE R13几乎一致

综上所述，两种方法均可用于测量试验道路的附着系数，那么两者是否存在相关性，孰优孰劣呢？

根据部分试验测量结果表明，在抗滑能力较好的路面所获得的测量结果均大于0.9，但是两者并没有明显的相关性。

且拖车法的适用性优于K值法：

K值法中试验车辆的轮胎被用作基准轮胎。在不使车轮发生抱死的条件下所能采用的最大恒定制动力被定义为UN ECE基准摩擦系数，即所谓峰值附着系数K,表示跑道路面在40 km/h～20 km/h车速区间的最小峰值。K值法假定的前提是路面摩擦系数一致且对车速不敏感，并且当制动力恒定时试验车辆的制动压力也是恒定的。但这与实际并不相符，该方法提供的基准摩擦系数值低于试验跑道的实际平均峰值摩擦系数。二者相差的幅度取决于轮胎-路面摩擦系数对速度敏感度的大小、车辆制动器因数以及摩擦系数波动情况及其沿试验跑道的分布。

K值法除了会受到不同试验车辆和不同轮胎的影响，还易受操作人员经验的影响；而拖车法采用标准轮胎，能够较为精确地控制轮胎滑移率和取样时机，干扰因素较少，重复性好。

关于拖车法的标准轮胎的补充说明

从前面的描述中，我们知道，峰值制动系数的测量会受到轮胎类型的影响。

在E1337-90 版本中使用的标准参考测试轮胎为E1136 Standard Specification for P195/75R14 Radial Standard Reference Test Tire。

而轮胎的技术也在不断地革新与进步，轮胎的抓地力越来越高。

在E1337-19中除了E1136 SSRT，还增加了 F2493 Standard Specification for P225/60R16 97S Radial Standard Reference Test Tire。

E1136 SSRT和F2493 SSRT

在相同的测试条件下，F2439 SSRT测量的PBC值高于E1136 SSRT所测量值，E1337-19中也给出了两者间的转换公式：

综上所述，对于试验道路附着系数最佳的测量方法为使用标准参考测试轮胎的拖车法，其次为K值法。但目前国内各大汽车试验场多使用道路工程领域的摆式仪监测BPN值，大概率是受设备人员所限。BPN值虽设备简单，结果直观，但受人工操作影响大，且实际路面的抗滑性能呈现早期提升后期衰减的变化，导致结果不易判定是否合格。