DYNAMICKÁ DIAGNOSTIKA VOZIDLOVÝCH BRZD

DYNAMIC DIAGNOSTICS OF vehicle BRAKES

Josef Pošta - Stanislav Nálevka

technická fakulta, ČZU Praha, Kamýcká 129, 165 21 Praha 6 - Suchdol

Vehicle braking system is a crucial element from point of operational safety. It serves not only for vehicle retardation, stopping and its blocking, but it is also used for electronic monitoring of transmission traction force and directional stabilization. It is possible by means of the brake control electronic system. Therefore it is necessary to monitor not only brake mechanical parts but also electronic parts technical state. This monitoring also provides at the same time possibilities to check regularly and automatically braking effect using dynamic measurement methods. Problem analysis and solving possibilities survey are main objective of the paper [JP1] .

Key words: braking system, braking effect, braking distance, braking retardation [JP2]

1. ÚVOD

Brzdové systémy jsou velmi důležitým prvkem bezpečnosti provozu. Proto také požadavky na konstrukci a vlastnosti brzd stanovují zákony a normy. Ovlivňují tím samozřejmě také způsoby zkoušení a kontroly brzdových systémů, protože majitelé vozidel dávají samozřejmě přednost takovým způsobům diagnostiky, kterým budou jejich vozidla podrobována při státních technických prohlídkách. Proto jsou zákony a normy přirozeným východiskem i pro technickou diagnostiku brzdových systémů.

Trend vývoje v testování a diagnostikování technických systémů však směřuje k dynamickým zkouškám, které mohou být prováděny při normální funkci diagnostikovaného systému, jsou výrazně rychlejší a levnější, mohou být stejně dokonalé nebo dokonalejší než zkoušky statické. Najít společný teoretický základ, který by umožnil vyhovět současně oběma tendencím, je dlouhodobým cílem rozsáhlejší výzkumné práce. První část, tj. analýzu problematiky a možná řešení přináší tento příspěvek.

2. PŘEDPISY PRO ZKOUŠENÍ BRZD

V České republice se brzdovými soustavami silničních motorových vozidel zabývají dále uvedené předpisy:

1. Zákon č. 38/1995 Sb. O technických podmínkách provozu silničních vozidel na pozemních komunikacích. Tento zákon je základní právní normou, na jeho základě jsou vydány a používány další předpisy.

2. Vyhláška MD č. 102/1995 Sb. O schvalování technické způsobilosti a technických podmínkách provozu silničních vozidel na pozemních komunikacích. Je vydána na základě zákona č. 38/1995 Sb. a podrobně upravuje problematiku brzd a brzdění vozidel z technického pohledu. Obsahuje také tabulky s předepsanými hodnotami, jež musí brzdové soustavy jednotlivých kategorií vozidel splňovat, aby mohla být připuštěna k účasti na veřejném silničním provozu.

3. Předpis OSN EHK č. 13, č. 78, č. 90. Jsou to technické předpisy EU, se kterými je harmonizována vyhláška č. 102/1995 Sb.

3. UKAZATELE ÚČINKU BRZD

Vyhláška č. 102/1995 Sb. určuje kategorie vozidel a podrobně stanoví typy zkoušek pro zkoušení účinku jejich brzd a to pro případ provozního, nouzového a parkovacího brzdění. Předepsané hodnoty brzdného účinku vyjadřuje jako brzdnou dráhu nebo brzdné zpomalení nebo úhel sklonu zkušebního svahu a uvádí také další podmínky, které musí být současně splněny (zejména ovládací síla, rovnoměrnost brzdění, doba prodlevy a náběhu, doba odbrzdění). Kromě předepsané hodnoty maximálně přípustné brzdné dráhy uvádí vyhláška také vzorce pro stanovení brzdné dráhy v případě, že nemohou být přesně splněny okrajové podmínky zkoušení (zejména výchozí ustálená rychlost jízdy).

Základní ukazatele účinku brzd, tj. brzdná dráha a brzdné zpomalení jsou ve vzájemném vztahu, daném rovnicí pro stanovení brzdné dráhy. Z této rovnice mohou vycházet i jednotlivé způsoby diagnostiky brzd, proto bude tato rovnice dále odvozena a analyzována.

4. Odvození základní rovnice pro stanovení brzdné dráhy

Průběh brzdění vozidla, které se pohybuje ustálenou počáteční rychlostí v₀ lze znázornit následujícím schematem [JP3] :

Celkovou brzdnou dráhu lze vyjádřit jako součet dílčích brzdných drah:

(1)

a jednotlivé dílčí brzdné dráhy lze vyjádřit (v případě dráhy s₃ přibližně):

(2)

(3)

(4)

Dosazením a úpravou získáme vztah:

(5)

kde

s je brzdná dráha [m]

v₀ je počáteční rychlost [km.h-1]

t₁ je doba prodlevy brzd [s]

t₂ je doba náběhu působení brzdného účinku [s]

a je brzdné zpomalení [m.s-2]

Další úpravou dostáváme vztah ve formě v jaké je používán ve vyhlášce č. 102/1995 Sb.:

(6)

kde

K1, K2 jsou konstanty

Konstanty K1 a K2 nabývají těchto hodnot:

K1 = 0,1	pro mechanické nebo hydraulické brzdy
K1 = 0,15	pro pneumatické brzdy

K2 = 150	odpovídající zpomalení a = 5,8 m.s^-2
K2 = 130	odpovídající zpomalení a = 5,0 m.s^-2
K2 = 115	odpovídající zpomalení a = 4,4 m.s^-2
K2 = 103,5	odpovídající zpomalení a = 4,0 m.s^-2

5. MOŽNOSTI DIAGNOSTIKY BRZD

Ze základní rovnice (6) pro stanovení brzdné dráhy lze přímo odvodit tyto možnosti diagnostiky brzd měřením jejich brzdného účinku:

· kontrola brzdného účinku měřením brzdné dráhy na vozovce,

· kontrola brzdného účinku měřením brzdné dráhy na válcové zkušebně,

· kontrola brzdného účinku měřením brzdné síly na obvodě kol na válcové zkušebně,

· kontrola brzdného účinku měřením brzdné síly na obvodě kol na plošinové zkušebně,

· kontrola brzdného účinku měřením brzdného zpomalení decelerometrem.

Všechny tyto způsoby jsou běžně známé a více či méně rozšířené. Všechny však jsou poměrně komplikované na provedení, jejich provedení je zdlouhavé a u některých vyžaduje i velmi nákladné zařízení.

Vývoj brzdových systémů a zejména jejich řídicích systémů přináší novou kvalitu a dává další možnosti kontroly brzdného účinku. Trend, který se již zcela zřetelně projevuje v oblasti výzkumu a vývoje zkušebních metod a zařízení, směřuje k dynamickým způsobům kontroly. Při tom kontrolované zařízení pracuje při normálním provozním nasazení. Jsou změřeny vybrané vhodné ukazatele za relativně velmi krátký časový úsek. Při vyhodnocení jsou posuzovány odchylky okamžitých průběhů sejmutých charakteristik od normálních průběhů a z těchto odchylek jsou vyvozovány závěry o technickém stavu zkoušeného zařízení.

6. ZÁVĚR

Brzdové systémy strojů jsou velmi důležité především pro bezpečnost provozu. Proto je jejich kontrole věnována značná pozornost a na jejich stav u motorových vozidel dohlíží stát formou pravidelných povinných technických prohlídek. Nové konstrukce brzd a jejich řídicích systémů vyžadují kromě kontroly mechanických částí brzd i kontrolu řídicí elektroniky. To je určitá komplikace, zároveň to však nabízí možnost pravidelné, automatické dynamické kontroly brzdného účinku. Tím se z brzdových systémů mohou stát systémy permanentně monitorované. Na teoretickém i metodickém řešení těchto možností se v současnosti intenzivně pracuje.

7. LITERATURA

1. BALOG, J.: Počítačová podpora diagnostiky vznětového motora. /Habilitační práce/. SPU, Nitra, 1999, 198 s.

2. POŠTA, J. - NÁLEVKA, S.: Diagnostika vozidlových brzd. /Grantový projekt, FRVŠ, tematický okruh G1/, Praha, ČZU, 1998, 9 s.

3. POŠTA, J. - PAVLÍČEK, R.: Diagnostics of technical condition alternators and analysis of temporary process. In: Trends in Agricultural Engineering, sborník referátů z mezinárodní vědecké konference, ČZU, Praha, 1999, s. 595 - 599, ISBN 80-213-0517-7

4. POŠTA, J.: Technologie údržby a oprav strojů. /Učební texty./ H+H, Praha, ISBN 80-213-0248-8,1995, 196 s.

5. Vyhláška č. 102/1995 Sb. O schvalování technické způsobilosti a technických podmínkách provozu silničních vozidel na pozemních komunikacích

6. Zákon č. 38/1995 Sb. O technických podmínkách provozu silničních vozidel na pozemních komunikacích