sibadiНаучный рецензируемый журнал "Вестник СибАДИ"The Russian Automobile and Highway Industry Journal2071-72962658-5626The Siberian State Automobile and Highway University10.26518/2071-7296-2026-23-4-624-638HNGYOJsibadi-2316Research ArticleТРАНСПОРТTRANSPORTЭкспериментально-расчетная оценка стабильности результатов измерения тормозной силы на стенде с горизонтально вращающимися опорными дискамиExperimental and computational assessment of stability in braking force measurements on a test bench with horizontally rotating support discshttps://orcid.org/0009-0006-5359-5708ТарасовП. М.TarasovP. M.

Тарасов Павел Михайлович - инженер испытательной лаборатории

660074, г. Красноярск, ул. 2-я Огородная, д. 25, помещ. 213

Author ID: 58822211500

Tarasov Pavel M. - engineer

25, 2nd Ogorodnaya Str., Krasnoyarsk, 660074

Author ID: 58822211500

tarasov_pasha@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7630-5810БлянкинштейнИ. М.BlyankinsteinI. M.

Блянкинштейн Игорь Михайлович - д-р техн. наук, проф. кафедры «Техническая эксплуатация транспортных средств»

190005, г. Санкт-Петербург, ул. 2-я Красноармейская, д. 4

Author ID: 57191164023

Blyankinstein Igor’ M. - Dr. of Sci. (Eng.), Professor. at the Department of Technical Operation of Vehicles

4, 2nd Krasnoarmeiskaya Str., St.Petersburg, 190005

Author ID: 57191164023

blyankinshtein@mail.ruКолесниковИ. М.KolesnikovI. M.

Колесников Игорь Михайлович - инженер испытательной лаборатории

660074, г. Красноярск, ул. 2-я Огородная, д. 25, помещ. 213

Author ID: 57126899000

Kolesnikov Igor’ M. - engineer

25, 2nd Ogorodnaya Str., Krasnoyarsk, 660074

Author ID: 57126899000

acroloid@yandex.ruИЛ ООО «УНИК-АВТО»РоссияUNIK-AUTO testing laboratoryRussian FederationСанкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университетРоссияSaint Petersburg State University of Architecture and Civil EngineeringRussian Federation202604092026234624638Copyright © Тарасов П.М., Блянкинштейн И.М., Колесников И.М., 20262026Тарасов П.М., Блянкинштейн И.М., Колесников И.М.Tarasov P.M., Blyankinstein I.M., Kolesnikov I.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibadi.org/jour/article/view/2316Введение

Введение. Исследуется стабильность результатов измерения тормозной силы транспортного средства на стенде силового типа с опорной поверхностью в виде горизонтально вращающегося диска под каждое испытуемое колесо, на котором обеспечивается форма пятна контакта шины с опорной поверхностью, близкая к реальным дорожным условиям. Управляемые в эксперименте факторы: радиус размещения колеса на опорном диске и усилие нажатия на педаль привода тормозной системы; функция отклика измеренная стендом тормозная сила.

Материалы и методы

Материалы и методы. Применено математическое планирование натурного эксперимента по испытанию тормозной системы легкового автомобиля на изготовленном стенде с целью получения статических (регрессионных) моделей, связывающих значение реализованной тормозной силы с параметрами процесса торможения, такими как усилие на педали тормоза и плечо приложения тормозной силы. Для обработки эксперимента использован математический аппарат корреляционно-регрессионного анализа в программном обеспечении Microsoft Excel.

Результаты

Результаты. Определен вид, структура и порядок статической (регрессионной) модели, связывающей значение реализованной тормозной силы с параметрами процесса торможения: усилие на педали тормоза и плечо приложения тормозной силы. Получена модель в виде нелинейного регрессионного уравнения, связывающего факторы с функцией отклика. Установлено, что максимальная пиковая нестабильность измерения тормозной силы (максимальная невязка эксперимента с расчетом), зафиксированная при использовании рассматриваемого стенда с горизонтально вращающимися опорными дисками, не превышает 5%, что является вполне приемлемым для практического применения контроля тормозных свойств автомобилей в сфере эксплуатации.

Обсуждение и заключение

Обсуждение и заключение. Полученная статическая модель в виде регрессионного нелинейного уравнения может быть использована во внутреннем алгоритме работы стенда для контроля корректности измерения тормозной силы легковых автомобилей, находящихся в эксплуатации при ТО, техосмотрах и пр. Полученные статистические характеристики регрессионного уравнения могут быть использованы для обоснования метрологических характеристик стенда при утверждении его типа.

Introduction

Introduction. The stability of vehicle braking force measurements is investigated on a power-type test bench equipped with a horizontally rotating disk under each test wheel, which ensures a tire-to-surface contact patch shape close to real road conditions. The factors controlled in the experiment include the wheel positioning radius on the support disk and the force applied to the brake pedal, while the response function is the braking force measured by the test bench.

Materials and Methods

Materials and Methods. A mathematical experimental design was used for a full-scale testing of a passenger car braking system on a custom-built test bench. This aimed to obtain static (regression) models linking the realized braking force to braking process parameters, such as brake pedal force and braking leverage. Correlation and regression analysis tools in Microsoft Excel were used to process the experimental data.

Results

Results. The type, structure, and order of the static (regression) model linking the realized braking force to the braking process parameters (brake pedal force and braking leverage) have been determined. А model was obtained in the form of a nonlinear regression equation linking the factors to the response function. It was found that the maximum peak instability in braking force measurements (the maximum discrepancy between experimental and calculated values) for the test bench with horizontally rotating support discs does not exceed 5%. This is quite acceptable for practical application, in particular, for vehicle brake testing during operation.

Discussion and Conclusion. The obtained static model in the form of a nonlinear regression equation can be integrated into the test bench algorithm to control the accuracy of braking force measurements for in-service passenger cars during routine maintenance, periodic technical inspections, etc. The obtained statistical characteristics of the regression equation can be used to justify the metrological characteristics of the test bench for its type approval.

автомобильтормозная системастендовые испытанияматематическая модельрегрессионное уравнениеcarbraking systembench testsmathematical modelregression equationReferencesФедотов А.И., Яньков О.С., Потапов А.С., Портнягин Е.М. [и др.]. Контроль систем безопасности на стендах с беговыми барабанами // Изд-во ИРНИТУ. Иркутск, 2021. 364 с.Fedotov A.I., Yankov O.S., Potapov A.S., Portnyagin E.M., et al. Monitoring of Safety Systems on Test Rigs with Rolling Drums. Publishing House of Irkutsk National Research Technical University, Irkutsk, 2021. 364 p. (In Russ.)Камнев А.В., Федотов А.И., Яньков О.С. Влияние давления воздуха в шинах на силовые потери при качении колес автомобиля по опорным роликам стенда // Автомобильная промышленность. 2022. № 10. С. 28–32.Kamnev A.V. The effect of tire air pressure on power losses when the car wheels are rolling on the support rollers of the stand. Kamnev A.V., Fedotov A.I., Yankov O.S. Avtomobilnaya promyshlennost. 2022; 10: 28-32. (In Russ.)Fedotov A.I., Młyńczak M. Analytical identification of parameters influencing measurement quality using flat brake tester Advances in Intelligent Systems and Computing. 2016. Т. 470:147–155.Fedotov A.I., Młyńczak M. Analytical Identification of Parameters influencing Measurement Quality Using a Flat Brake Tester. Advances in Intelligent Systems and Computing. 2016. Vol. 470:147-155.Федотов А.И., Власов В.Г., Яньков О.С., Камнев А.В. Расчёт силы сопротивления качению эластичной шины по цилиндрическим поверхностям беговых барабанов стенда // Автомобильная промышленность. 2022. № 11:26–31.Fedotov A.I., Vlasov V.G., Yankov O.S., Kamnev A.V.Calculation of the rolling resistance force of an elastic tire on the cylindrical surfaces of the rolling drums of a test stand. Automotive Industry . 2022. No. 11: 26-31. (In Russ.)Федотов А.И., Яньков О.С., Камнев А.В. Обоснование требований к давлению воздуха в шинах автомобилей при испытаниях на роликовых стендах // Вестник СибАДИ. 2025. 22(3):434–446. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2025-22-3-434-446Fedotov A.I., Yankov O.S., Kamnev A.V. Justification of requirements for air pressure in vehicle tires during testing on roller test stands. Scientific peer-reviewed journal “Vestnik SibADI”. 2025; 22(3):434-446. (In Russ.) (In Russ.)https://doi.org/10.26518/2071-7296-2025-22-3-434-446Мамаев А.Н., Карелина М.Ю., Балабин А.О. Качение эластичного колеса по жесткой поверхности // Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). 2024. № 1(76):67–75.Mamaev A.N., Karelina M.Yu., Balabin A.O. Rolling of an elastic wheel on a hard surface. Bulletin of the Moscow Automobile and Road State Technical University (MADI). 2024. No. 1 (76):67–75. (In Russ.)Дик А.Б. О радиусе эластичного колеса // Автомобильная промышленность. 2010. № 10: 21–30.Dik A.B. On the radius of an elastic wheel. Automotive Industry. 2010. No. 10. pp. 21–30. (In Russ.)Pacejka H., Besselink I., Schmeitz A.J.C. An improved Magic Formula/Swift tyre model that can handle inflation pressure changes // Vehicle System Dynamics. 2010. 48 (sup1): 337–352. https://doi.org/10.1080/00423111003748088Pacejka H., Besselink I., Schmeitz A.J.C. An improved Magic Formula/Swift tire model that can handle inflation pressure changes. Vehicle System Dynamics. 2010. 48 (sup1): 337–352. https://doi.org/10.1080/00423111003748088Федотов А.И., Яньков О.С., Камнев А.В. О силовом радиусе колеса с эластичной шиной // Труды НАМИ. 2022. № 1 (288): 52–60. https://doi.org/10.51187/0135-3152-2022-1-52-60Fedotov A.I., Yankov O.S., Kamnev A.V. Fedotov A.I., Yankov O.S., Kamnev A.V. On the power radius of a wheel with an elastic tire Proceedings of NAMI. 2022. No. 1 (288):52-60. (In Russ.) https://doi.org/10.51187/0135-3152-2022-1-52-60Fedotov A.I., Markov A.S., Makhno D.E., Vikulov M.A. Influence of tire tread pattern wear on characteristics of its longitudinal adhesion with bearing surface//IOP Conference Series: Materials Science and Engineeringthis link is disabled, 2019, 632(1):012026.Fedotov A.I., Markov A.S., Makhno D.E., Vikulov M.A. Influence of tire tread pattern wear on the characteristics of its longitudinal adhesion with bearing surface. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering this link is disabled, 2019, 632(1), 012026Кристальный С.Р., Балакина Е.В., Попов Н.В. Трение в контакте ошипованного колеса с твердой обледенелой опорной поверхностью // Трение и износ. 2022. Т. 43, № 1: 92–104. https://doi.org/10.32864/0202-4977-2022-43-1-92-104Kristalny S.R., Balakina E.V., Popov N.V. Friction in contact of a studded wheel with a hard icy supporting surface. Friction and wear. 2022. Vol. 43, No. 1:92-104. (In Russ.) https://doi.org/10.32864/0202-4977-2022-43-1-92-104Mashekenova A.Kh., Baigereyev S.R., Toropov I.A., Iskakov R.H.Experimental study of a new roller stand design for vehicle brake diagnostics // Science and Technology of Kazakhstan. 2025. No. 2:423-432.Mashekenova A. Kh., Baigereyev S. R., Toropov I. A., Iskakov R.H.Experimental study of a new roller stand design for vehicle brake diagnostics. Science and Technology of Kazakhstan. 2025. No. 2:423-432.Гудков В.В., Сокол П.А. Сравнительный анализ процессов взаимодействия пневматических шин с барабанами испытательных стендов и горизонтальной опорной поверхностью // Воронежский научно-технический вестник. 2025. Т. 3, № 3(53):60–82. https://doi.org/10.34220/2311-8873-2025-60-81Gudkov V.V., Sokol P.A. Comparative analysis of the interaction processes of pneumatic tires with test stand drums and a horizontal supporting surface. Voronezh Scientific and Technical Bulletin. 2025. Vol. 3, No. 3(53): 60-82. (In Russ.) https://doi.org/10.34220/2311-8873-2025-60-81Fedotov A.I., Yankov O., Chernyshkov A. Traction control and diagnostics of electric and unmanned vehicles on roller stands // E3S Web of Conferences, 2020; 157, 01021.Fedotov A.I., Yankov O., Chernyshkov A. Traction control and diagnostics of electric and unmanned vehicles on roller stands. E3S Web of Conferences, 2020, 157, 01021.Федотов А.И., Яньков О.С., Киселёв П.А., Ухватов Д.О. О диагностике автомобильных гибридных силовых установок на стендах с беговыми барабанами // International Journal of Advanced Studies. 2023. Т. 13, № 1. С. 42–61. https://doi.org/10.12731/2227-920Х-2023-13-1-42-61Fedotov A.I., Yankov O.S., Kiselev P.A., Ukhvatov D.O. On the diagnostics of automotive hybrid powertrains on dynamometers with rolling brakes. International Journal of Advanced Studies. 2023. Vol. 13. No. 1. Pp. 42-61. (In Russ.)Zeng-Cheng Liao, Xian-Xu ‘Frank’ Bai , Yang Li, Xue-Cai Deng, Jun Sun. Design, modeling, and verification of a test bench for braking simulation of 1/4 vehicle // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering. 2020. Т. 234. №. 5:1425-1441.Zeng-Cheng Liao, Xian-Xu ‘Frank’ Bai , Yang Li, Xue-Cai Deng, Jun Sun. Design, modeling, and verification of a test bench for braking simulation of a quarter vehicle. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering. 2020. Vol. 234. No. 5: 1425-1441.Firdaus R.M., Supriyo B., Suharjono A. Analysis of braking force efficiency measurements for various braking strategy applied for vehicle tested on roller brake tester //Journal of Physics: Conference Series. – IOP Publishing, 2020. Т. 1517( 1):012079. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1517/1/012079Firdaus R.M., Supriyo B., Suharjono A. Analysis of braking force efficiency measurements for various braking strategies applied for a vehicle tested on a roller brake tester. Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing, 2020. Vol. 1517: 1:012079. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1517/1/012079Блянкинштейн И.М., Тарасов П.М. Модифицированный метод и конструкция силового тормозного стенда для испытания автомобилей // International Journal of Advanced Studies. 2022. Т. 12, № 1:123–137. https://doi.org/10.12731/2227-930X-2022-12-1-123-137Blyankinshtein I.M., Tarasov P.M. Modified method and design of a power brake rig for testing cars. International Journal of Advanced Studies. 2022. Vol. 12, No. 1: 123-137. (In Russ.) https://doi.org/10.12731/2227-930X-2022-12-1-123-137Блянкинштейн И.М., Тарасов П.М. Априорно-аналитическое исследование свойств тормозного стенда с горизонтальными опорными дисками // Вестник гражданских инженеров. 2023. № 1(96):111–121. https://doi.org/10.23968/1999-5571-2023-20-1-111-121Blyankinshtein I.M., Tarasov P.M. A priori analytical study of the properties of a brake rig with horizontal support discs. Bulletin of Civil Engineers. 2023. No. 1(96):111-121. (In Russ.) https://doi.org/10.23968/1999-5571-2023-20-1-111-121Blyankinshtein I.M., Tarasov P. M. Braking force measurement errors on a stand with horizontal support discs // E3S Web of Conferences, St. Petersburg, 19–21 сентября 2023 года. Vol. 460. St. Petersburg: EDP Sciences , 2023.Blyankinshtein I.M., Tarasov P.M. Braking force measurement errors on a stand with horizontal support discs. E3S Web of Conferences, St. Petersburg, September 19–21, 2023. Vol. 460. St. Petersburg: EDP Sciences, 2023.Блянкинштейн И.М., Тарасов П.М.Обоснование величины плеча тормозной силы при испытаниях на стенде // Транспорт: наука, техника, упраление. Научный информационный сборник. 2024. № 1:35–38. https://doi.org/10.36535/0236-1914-2024-01-6Blyankinshtein I.M., Tarasov P.M. Justification of the braking force arm value during stand testing. Transport: science, technology, management. Scientific information collection. 2024. No. 1: 35-38. (In Russ.) https://doi.org/10.36535/0236-1914-2024-01-6Блянкинштейн И.М., Михайлов С.П., Тарасов П.М. О необходимости повышения достоверности оценки тормозных свойств транспортных средств на роликовых стендах // Вестник гражданских инженеров. 2025. № 4(111): 126–136. https://doi.org/10.23968/1999-5571-2025-22-4-126-136Blyankinshtein I.M., Mikhailov S.P. Tarasov P.M.On the need to improve the reliability of assessing the braking properties of vehicles on roller stands. Bulletin of Civil Engineers. 2025. No. 4 (111): 126-136. (In Russ.) https://doi.org/10.23968/1999-5571-2025-22-4-126-136

The authors declare that there are no conflicts of interest present.