СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТОРМОЗОВ АВТОМОБИЛЯ, ОБОРУДОВАННОГО АНТИБЛОКИРОВОЧНОЙ СИСТЕМОЙ
METHOD OF DIAGNOSING AUTOMOTIVE BRAKES EQUIPPED WITH ABS

Изобретение относится к области определения технического состояния тормозной системы автомобиля без разборки ее элементов путем использования диагностических признаков, отражающих работу элементов системы.
Известен способ диагностирования тормозной системы автомобиля, оборудованного антиблокировочной системой (Патент РФ №2297932 С1, МПК В60Т 17/22, G01L 5/28), по которому автомобиль устанавливают одной осью на роликовый стенд, прокручивающий заторможенные колеса автомобиля и замеряющий силы торможения, а для максимального приближения стендовых испытаний к реальным условиям торможения колес при дорожных испытаниях и повышения качества получаемых результатов на электронный блок управления АБС со специального устройства подается сигнал, имитирующий вращение тех колес, которые при стендовых испытаниях остаются неподвижными. Недостатком данного способа является необходимость использования сложного и дорогого диагностического оборудования.
Наиболее близким к предлагаемому способу является метод проверки тормозного управления по ГОСТ Р 51709-2001* «Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки». В соответствии с ГОСТом автомобиль, движущийся по равной горизонтальной дороге со скоростью выше порога отключения АБС, (по установленным нормам - 40 км/ч), затормаживают однократным нажатием на орган управления (педаль тормоза) в режиме экстренного торможения, оценивая эффективность тормозов и равномерность их действия по траектории движения автомобиля до момента его остановки. Эффективность тормозной системы оценивают по длине тормозного пути автомобиля до полной его остановки, а неравномерность тормозных сил по колесам - по условию расположения автомобиля в пределах коридора шириной 3 м, если автомобиль не имеет АБС или условию прямолинейности траектории и отсутствию следов юза колес, если автомобиль оборудован АБС.
Поскольку АБС - тормозная система с автоматическим регулированием в процессе торможения степени проскальзывания колес транспортного средства в направлении их вращения, то при исправной работе АБС она нивелирует плохую работу тормозных механизмов. Причиной плохой работы тормозного механизма и снижения тормозной силы колеса может быть замасливание или износ тормозных колодок, заклинивание поршней гидроцилиндров привода или подвижного тормозного суппорта (при соответствующей конструкции тормозного механизма). Причиной может быть также закупоривание шлангов гидропривода при отслаивании их стенок или образование «грыжи» при нарушении кордового каркаса шланга и т.д.
Эксплуатация автомобиля с плохо работающими тормозными механизмами при непредвиденном отказе АБС может привести к серьезным дорожно-транспортным происшествиям, а проверка тормозного управления по способу диагностирования тормозной системы автомобиля, оборудованного антиблокировочной системой, патент РФ №2297932 и по ГОСТ Р 51709-2001* не позволяет своевременно и надежно диагностировать, а также провести самодиагностику неисправности тормозных механизмов автомобиля, что является существенным недостатком данного способа проверки тормозного управления.
Задачей предлагаемого способа диагностирования тормозов автомобиля является расширение возможностей предусмотренной в конструкции АБС самодиагностики.
Техническим результатом является возможность выявления неисправности входящих в систему датчиков и электрических цепей и диагностирование состояния механических устройств - тормозных механизмов и связанных с ними элементов.
Техническое решение предлагаемого способа диагностирования тормозов автомобиля, оборудованного АБС, основано на том, что плохо работающий тормоз замедляет вращение колеса менее интенсивно, чем хорошо работающий тормоз. Таким образом, при торможении автомобиля последним до состояния блокировки колеса, когда АБС начинает циклически сбрасывать давление жидкости в гидравлическом приводе тормозного механизма, приходит колесо с плохо работающим тормозным механизмом. Однако блокировка колеса определяется не только тормозным механизмом, но и условиями сцепления колеса с дорогой. Так как коэффициент сцепления колеса с дорогой зависит от многих факторов (микропрофиля поверхности дороги, наличия на поверхности дороги пыли, грязи, влаги, выпотевания битума и т.п.) моменты начала сбрасывания давления жидкости в приводе тормозных механизмов носят случайный характер.
Очевидно, что если тормозные механизмы всех колес автомобиля исправны, то в несколько раз повторенных опытах торможения последовательность начала сбрасывания давления, которая может быть выявлена подключенным к блоку управления АБС специальным тестером, будет определяться только состоянием дороги, т.е. равновероятной - количество случаев, когда каждое колесо будет блокироваться первым, вторым и т.д. или последним, будет примерно равно. Если тормозной механизм какого-то колеса неисправен, то в опытах начнет просматриваться вполне закономерное отставание начала срабатывания АБС на этом колесе.
Далее следует убедиться в статистической значимости полученного результата, что может быть выполнено с помощью расчета коэффициента конкордации полученных в опытах торможения последовательностей моментов начала срабатывания АБС (Книги: Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 816 с. или Кэндэлл М. Ранговые корреляции. - М.: Статистика, 1975. - 416 с.). Если конкордация моментов начала сбрасывания давления в приводах тормозных механизмов объективно просматривается, то тормозной механизм колеса, блокирующегося последним, является неисправным.
Расчет коэффициента конкордации и определение доверительной вероятности его значения производится по известным формулам автоматически тестером по заложенной в нем расчетной программе.
Осуществление изобретения может быть проиллюстрировано примером испытания двух автомобилей, путем пятикратного повторения опытов экстренного затормаживания с фиксацией тестером последовательностей начала сбрасывания давления в приводе тормозных механизмов колес (табл.1 и табл.2).
В качестве меры связи n последовательностей рангов с равным числом рангов m в каждой последовательности М.Кендалл (или М.Кэндэлл) предложил коэффициент конкордации:
где
ij
В нашем случае n=5 - число опытов торможения автомобиля, а m=4 - число колес автомобиля, R - ранг, т.е. место в последовательности моментов начала сбрасывания давления в приводе тормозов.
W
Не трудно заметить, что S, по сути, является суммой отклонений рангов от их среднего значения, которое при равновероятном распределении рангов на интервале от 1 до m равно (m+1)/2. Величина W располагается в пределах от 0 до 1. При несогласованном порядке начала сбрасывания давления в приводе тормозов и их равновероятном распределении  и W→0. Если ранги хорошо согласуются, то W→1.
Коэффициент конкордации последовательностей сбрасывания давления по данным табл.1 равен:
Таблица 1
Пример оценки конкордации последовательностей моментов сбрасывания давления в приводе тормозов при диагностике автомобиля №1
№ опыта, n
Последовательность сбрасывания давления, m
<img file="00000005.tif" he="11" wi="25" img-content="undefined" img-format="tif" />
Передние колеса
Задние колеса
Правое
Левое
Правое
Левое
1
2
1
3
4
2
1
2
3
4
3
2
1
4
3
4
1
2
4
3
5
2
1
3
4
<img file="00000006.tif" he="12" wi="13" img-content="undefined" img-format="tif" />
8
7
17
18
S<sub>Wi</sub>
20,25
30,25
20,25
30,25
101
Примечание: в таблице значения
По полученной в табл.1 максимальной величине  можно считать, что тормозной механизм заднего левого колеса является наихудшим, а наиболее эффективно работает тормоз переднего левого колеса, так как именно он чаще всего срабатывает первым.
Таблица 2
Пример оценки конкордации последовательностей моментов сбрасывания давления в приводе тормозов при диагностике автомобиля №2
№ опыта, n
Последовательность сбрасывания давления, m
<img file="00000005.tif" he="11" wi="25" img-content="undefined" img-format="tif" />
Передние колеса
Задние колеса
Правое
Левое
Правое
Левое
1
3
1
2
4
2
1
4
3
2
3
2
1
4
3
4
1
2
4
3
5
2
3
1
4
<img file="00000006.tif" he="12" wi="13" img-content="undefined" img-format="tif" />
9
11
14
16
S<sub>Wi</sub>
12,25
1,56
3,03
12,25
29,09
Коэффициент конкордации последовательностей сбрасывания давления
W(p)
При ограниченном числе опытов статистически существует вероятность ошибочного вывода о величине коэффициента конкордации. Для оценки существенности полученных результатов можно воспользоваться специальной таблицей значения критической суммы S (табл.3) - приведена в книге: Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 816 с.
Таблица 3
Критические значения S<sub>W(p)</sub> для коэффициента конкордации W
n
Доверительная вероятность р=0,95
Доверительная вероятность р=0,99
m
m
3
4
5
6
7
3
4
5
6
7
3
64,4
103,3
157,3
75,6
122,8
185,6
4
49,5
88,4
143,3
217,0
61,4
109,3
176,2
265,0
5
62,6
112,3
182,4
276,3
80,5
142,8
229,4
343,8
6
75,7
136,1
281,4
335,2
99,5
176,1
282,4
422,6
8
48,1
101,7
183,7
299,0
453,1
66,8
137,4
242,7
388,3
579,9
10
60,0
127,8
231,2
376,7
571,0
85,1
175,3
309,1
494,0
739,0
15
89,8
192,9
349,8
570,5
864,9
131,0
269,8
475,2
758,2
1129,5
20
119,7
258,0
468,5
764,4
1158,7
177,0
364,2
641,2
1022,2
2521,9
W(p)
W
W(p)
Для рассматриваемого примера (m=4, n=5) критическое значение S, при доверительной вероятности 0,95, равно 62,6, а при доверительной вероятности 0,99 - равно 80,5. Таким образом, поскольку 101>80,5, более чем в 99 случаях из 100 можно считать, что по результатам диагностирования автомобиля №1 тормоз левого заднего колеса неисправен, работа тормоза заднего правого колеса тоже неэффективна. Диагностирование автомобиля №2 показало, что претензий к работе тормозов всех колес нет, так как коэффициент конкордации последовательностей начала сбрасывания давления в приводах тормозных механизмов мал, и S<S (29,09<80,5 и даже меньше 62,6 при доверительной вероятности 0,95).