陳南峰、谷占勛、應(yīng)朝陽

(1.石家莊華燕交通科技有限公司，石家莊050081，中國；2.公安部交通管理科學(xué)研究所，無錫214151，中國)

未來汽車列車制動技術(shù)改進建議及其檢測技術(shù)探討

陳南峰、1谷占勛、1應(yīng)朝陽2

(1.石家莊華燕交通科技有限公司，石家莊050081，中國；2.公安部交通管理科學(xué)研究所，無錫214151，中國)

本文探討了我國臺試檢測汽車列車制動性能的未來趨勢，研究了在現(xiàn)有檢測指標的基礎(chǔ)上，增加滿載制動性能、制動時序、制動力分配模擬檢測的必要性和可行性。滿載制動性能可使用加載制動試驗臺檢測；制動時序可用多板式汽車列車制動檢測系統(tǒng)等手段檢測；制動力分配可根據(jù)空載狀態(tài)與滿載狀態(tài)下測得的制動力推算。未來，對汽車列車建議強制加裝制動力分配裝置以便實現(xiàn)對制動力分配的調(diào)整，并應(yīng)進一步論證汽車列車制動管路加裝壓力測量傳感器標準連接接口的可行性與必要性以便參照德國經(jīng)驗進行模擬滿載檢測。

汽車列車；臺試檢測；滿載制動性能；制動時序；制動力分配

引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，物流配送行業(yè)高速發(fā)展，汽車列車越來越多的出現(xiàn)在公路運輸?shù)年犖橹?，這種貨運汽車軸數(shù)一般多達到六軸，其中五軸車、六軸車占了大多數(shù)。

目前我國機動車臺試檢測在空載狀態(tài)下檢測，對于汽車列車而言，日常使用主要處于負載或滿載狀態(tài)，空載狀態(tài)制動性能檢測合格并不能完全保證日常使用時的安全性，另一方面，現(xiàn)階段我國汽車列車制動時序及制動力分配設(shè)計不合理，易造成制動瞬間車輛出現(xiàn)折疊或拖拽現(xiàn)象，而目前我國相關(guān)標準中尚無臺試檢測汽車制動時序及制動力分配的規(guī)定與方法。因此，有必要探討未來開展汽車列車制動性能滿載模擬檢測，制動時序檢測及制動力分配檢測的技術(shù)和方法。

1 滿載制動性能檢測

1.1 概述

汽車列車處于滿載或接近滿載狀態(tài)時車輛質(zhì)量與空載狀態(tài)質(zhì)量相差巨大，導(dǎo)致在進行制動性能檢測時，檢測到的制動力差異很大，空載制動檢測結(jié)果不足以反映滿載制動性能實際狀態(tài)。為保證車輛道路運輸安全，應(yīng)盡量模擬滿載運行時的狀態(tài)進行制動性能檢測。

1.2 國內(nèi)現(xiàn)狀

迄今為止，在我國安檢機構(gòu)開展新車注冊登記檢驗及在用車檢驗時，一直采用空載檢測制動性能。在最新發(fā)布的GB 21861-2014《機動車安全技術(shù)檢驗項目和方法》中要求，對于多軸貨車、汽車列車將要開展對部分軸的加載檢測，測試加載軸制動率和加載軸制動不平衡率。對需要加載檢測的軸，將制動臺舉升至副滾筒上母線離地100 mm進行檢測（如圖1）。因該舉升高度下，多軸貨車、由并裝軸半掛車組成的汽車列車的第一軸和最后一軸加載效果不佳，因此不對其要求加載檢測。制動性能加載檢測是在滾筒反力式制動臺基礎(chǔ)上，通過將制動臺舉升一定高度，使其它軸軸荷向被檢軸轉(zhuǎn)移，從而達到被檢軸軸荷增加的目的。

1.3 檢測方法

GB 21861-2014中制動性能加載檢測要求是依據(jù)德國經(jīng)驗提出的，但因為兩國車輛在制動技術(shù)運用上的差別，檢測過程無法完全參照德國經(jīng)驗。

德國車輛制動管路中裝有壓力測量傳感器標準連接接口，可通過相關(guān)裝置檢測制動時的制動氣壓，如圖2所示。德國相關(guān)法規(guī)規(guī)定，制動效率根據(jù)制動系統(tǒng)壓力的30%但不低于1.7bar作為最小制動壓力進行測試，而制動氣壓與制動力成正比，因此，只須將車輛加載至制動氣壓達到要求，測取制動力，再根據(jù)制動氣壓與制動力的正比關(guān)系即可推算出最大制動力，即滿載制動力。

我國車輛并沒有安裝壓力測量傳感器標準連接接口，因此德國采用的方法并不適用于我國。目前，如果需要檢測車輛滿載制動力，只能將被檢軸加載至滿載狀態(tài)，這種方法相比于德國采用的方法危險系數(shù)高、操作性較差。

1.4 改進建議

為了便于參照德國經(jīng)驗進行模擬滿載檢測，未來建議在我國汽車列車制動管路中加裝壓力測量傳感器標準連接接口。

2 制動時序檢測

2.1 概述

對于汽車列車，各軸制動時序至關(guān)重要，前軸制動快制動瞬間車輛易產(chǎn)生折疊，后軸制動快制動瞬間車輛易產(chǎn)生拖拽，因此汽車列車應(yīng)具備合理的制動時序，以保證汽車列車制動時的安全性。

2.2 國內(nèi)現(xiàn)狀

對汽車列車制動時序，掛車最后軸制動動作滯后于牽引車前軸制動動作的時間不大于0.2s的要求，早在2000年我國發(fā)布的交通行業(yè)標準JT/T 426-2000《汽車列車性能要求》就做出了規(guī)定，該標準在2011年升級為國家標準GB/T 26778-2011《汽車列車性能要求及試驗方法》，2004年該規(guī)定引入了國家強制性標準GB 7258-2004《機動車運行安全技術(shù)條件》。 GB/T 26778-2011中還規(guī)定了制動滯后時間的檢驗方法：將機械式微動開關(guān)或管路壓力開關(guān)分別安裝在牽引車前軸和掛車最后軸的制動氣室推桿處或制動油缸管路上，并與電秒表組成封閉回路，在車輛制動系統(tǒng)正常工作壓力下，穩(wěn)速踏下制動踏板后緩慢松開，記錄電秒表的時間顯示值。

從標準中的規(guī)定可以發(fā)現(xiàn)，目前我國針對制動時序的要求還不嚴格，只規(guī)定了掛車最后軸與牽引車最前軸的制動動作時間差，并未對其他軸制動動作時間差作出規(guī)定，同時檢測方法也較為繁瑣，無法在檢測制動力的同時檢測。

另外，我國GB12676-1999對半掛牽引車和半掛車ABS系統(tǒng)就有要求，GB7258-2004也有相關(guān)要求，但沒有得到有效實施，目前汽車列車上普遍缺乏防抱死制動、制動力自動分配等輔助電子設(shè)備。為防止緊急制動時由于轉(zhuǎn)向輪抱死導(dǎo)致轉(zhuǎn)向失靈，在日常使用中轉(zhuǎn)向輪基本無制動力，制動時序無法正確表述與測量，制動時序檢測不具備實際意義。

2.3 加強輔助電子設(shè)備的推廣

為避免緊急制動時車輪抱死，保證車輛行駛方向穩(wěn)定性，解決轉(zhuǎn)向輪日常使用中無制動力的問題，未來應(yīng)加強安裝ABS系統(tǒng)的推廣力度，盡快使汽車列車按GB 7258-2012要求裝備ABS系統(tǒng)，同時應(yīng)采取制動時序調(diào)整措施。

2.4 制動時序檢測

未來可鼓勵研發(fā)各種汽車列車制動時序的檢測設(shè)備。如目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)的多板式汽車列車制動性能檢測系統(tǒng)，其示意圖如圖3所示。

該檢測系統(tǒng)的整套檢測板由48塊（左右對稱各24塊）制動單板組合安裝而成，形成一段模擬真實的路面，能檢測各輪制動力及輪重。檢測時汽車列車以一定的速度（10km/h左右）行駛到制動檢測板面上并按提示快速實施制動。

該設(shè)備能夠快速、準確地對汽車列車制動時序進行檢測，試驗中以各軸軸制動力達到5%靜態(tài)軸荷時刻作為各軸制動時序比較的基準。

本次試驗用該設(shè)備對9輛汽車列車進行了檢測，試驗數(shù)據(jù)如表1所示，其中轉(zhuǎn)向軸普遍無制動力或制動力很小，導(dǎo)致部分車輛轉(zhuǎn)向軸制動力無法達到5%靜態(tài)軸荷，因此無法測出，記為‘∞’。

從表1數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn):

a）9輛車中5輛車因第一軸制動力不足，判定第一軸無制動動作，因而無法按照GB 7258-2012中的規(guī)定進行判斷。

表1 制動時序試驗數(shù)據(jù)

b) 其余4輛車檢測到第一軸制動動作，其中3輛達到GB 7258-2012中的要求，但實際測得軸制動力普遍不足100daN，檢測不具備實際意義。

未來，不應(yīng)僅對掛車最后軸與牽引車最前軸的制動動作時間差作出要求，應(yīng)對所有軸制動動作時間差均作出要求，使汽車列車各軸制動時序更加合理，保證汽車列車制動安全性。

3 制動力分配檢測

3.1 概述

要使汽車能得到盡可能大的總制動力，又要保持制動時的行駛方向穩(wěn)定性（不喪失方向又不甩尾），前后輪須同步滑移。滑移條件是：前后輪制動力之比等于前后輪對路面的垂直載荷之比。使前后輪同步滑移的前后制動力分配比叫理想的前后制動力分配比。制動力分配應(yīng)滿足車輛在不同載荷下均合理分配，否則汽車列車在制動時易出現(xiàn)折疊或拖拽現(xiàn)象，而我國汽車列車現(xiàn)階段并沒有制動力分配調(diào)整裝置，在空載狀態(tài)與滿載狀態(tài)下，車輛質(zhì)量分布差距巨大，制動力分配無法滿足要求。因此，未來應(yīng)在汽車列車上加裝制動力分配調(diào)整裝置，并對制動力分配及調(diào)整是否有效進行檢測。

3.2 國內(nèi)現(xiàn)狀

對汽車列車制動力分配，GB/T 26778-2011《汽車列車性能要求及試驗方法》中要求：牽引車(或掛車)制動力與汽車列車制動力的比值不得小于牽引車(或掛車)質(zhì)量與汽車列車質(zhì)量比值的95%。

GB/T 26778-2011規(guī)定了路試檢測方法：以30 km／h的穩(wěn)定車速，同樣的儀表指示壓力，進行三次急速停車制動。記錄在使用牽引車和掛車的全部制動器、僅使用牽引車的制動器及僅使用掛車的制動器三種情況下得到的制動減速度。當(dāng)預(yù)測到僅使用牽引車制動器或掛車制動器有危險時，可以使用“全部制動器的制動效能=牽引車制動器的制動效能+掛車制動器的制動效能”的方法對制動減速度進行計算作參考值。

GB 18565《道路運輸車輛綜合性能要求和檢驗方法》即將發(fā)布的報批稿引入了該要求，針對在標準實施之日起第10個月后生產(chǎn)的車輛實施。要求在滿載條件下，汽車列車制動力的分配應(yīng)滿足：對于申請道路運輸?shù)能囕v，僅使用牽引車（掛車）制動器時產(chǎn)生的制動減速度與使用牽引車和掛車全部制動器時產(chǎn)生的制動減速度的比值不應(yīng)小于牽引車（掛車）質(zhì)量與汽車列車質(zhì)量比值的95%；對于在用道路運輸車輛，汽車列車制動力的分配應(yīng)滿足：牽引車（掛車）整車制動力與汽車列車整車制動力的比值不應(yīng)小于牽引車（掛車）質(zhì)量與汽車列車質(zhì)量比值的90%，也即：牽引車（掛車）的整車制動率不應(yīng)小于汽車列車整車制動率的90%。

GB18565報批稿規(guī)定了用多平板式汽車列車制動性能檢測系統(tǒng)測量制動力分配的方法：汽車列車以（5～10）km/h的速度駛上檢驗臺后掛空擋滑行并急踩制動，測得汽車列車整車制動率、牽引車整車制動率和掛車整車制動率，分別計算牽引車整車制動率、掛車整車制動率與汽車列車整車制動率的百分比。

以表2中在用道路運輸車輛CA4257P2K2T1EA80解放半掛牽引車/ YHD9400匯達半掛車的試驗數(shù)據(jù)為例：

測得牽引車整車制動率為：57%，掛車整車制動率為：66.2%，汽車列車整車制動率為：60.4%。

則：牽引車整車制動率與汽車列車整車制動率的百分比為：57%/60.4%*100=94.4%；

掛車整車制動率與汽車列車整車制動率的百分比為：66.2%/60.4%*100=109.6%。

雖然標準早有規(guī)定，但目前我國的汽車列車上普遍缺乏制動分配器，無法調(diào)整牽引車與掛車的制動力分配，致使目前的在用車普遍達不到要求。

3.3 建議安裝制動力分配調(diào)整裝置

制動力分配調(diào)整裝置可分為機械式和電子式。

機械式制動力分配裝置如制動分配閥，即感載比例閥，作用在于保證行駛過程中前后輪負荷的合適比例并確保在汽車緊急制動時后輪不抱死。感載比例閥利用車身與車橋之間的距離變化(外界作用力)來改變彈簧的預(yù)緊力，隨著車輛載荷的增加，相應(yīng)地進行調(diào)整，使得在任何載荷條件下都能得到一個近似理想的制動力分配。

現(xiàn)階段，汽車的制動力分配系統(tǒng)多采用電控方式，即EBD系統(tǒng)，其利用ABS系統(tǒng)的功能與裝置，不另外布置其他元件，即可實現(xiàn)汽車的制動力分配的控制。EBD系統(tǒng)與ABS系統(tǒng)是獨立的，不會同時投入工作。在汽車制動時，EBD將根據(jù)前后輪載荷的變化及車輪抱死情況，通過制動壓力調(diào)節(jié)裝置自動調(diào)節(jié)前后車輪的制動力。

當(dāng)汽車載荷發(fā)生變化時，理想的前、后輪制動力分配關(guān)系會隨之發(fā)生改變。如果制動系統(tǒng)安裝了機械式制動壓力調(diào)節(jié)閥，雖然可以避免出現(xiàn)后輪先抱死，但制動力調(diào)節(jié)曲線與理想的制動力分配曲線相差較大，導(dǎo)致制動效率不高。如果制動系統(tǒng)安裝了電子制動力分配系統(tǒng)，其制動力調(diào)節(jié)曲線在各種載荷下均能與理想的制動力分配曲線靠近，獲得較高的制動效率。

因此，對于汽車列車而言，僅僅加裝制動分配閥不能完全保證制動力合理分配，未來在汽車列車安裝有ABS的基礎(chǔ)上加裝EBD系統(tǒng)才是保證車輛制動力分配的有效手段。

3.4 制動力分配檢測

目前針對汽車列車，GB/T 26778-2011規(guī)定了路試檢測方法，而路試需要在符合國家標準要求的場地進行，對場地要求高、占地面積大，難以適應(yīng)我國機動車檢測的發(fā)展的需要。

未來可鼓勵研發(fā)各種汽車列車制動力分配的檢測設(shè)備。如目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)的多板式汽車列車制動性能檢測系統(tǒng)，其示意圖如圖3所示。

采用該設(shè)備對9輛汽車列車進行制動力分配檢測，以便分析現(xiàn)階段我國汽車列車制動力分配現(xiàn)狀，試驗數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 制動力分配試驗數(shù)據(jù)

從試驗數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段我國汽車列車制動力分配普遍處于不合格狀態(tài)，9輛汽車列車中只有1輛狀況較好。主要問題是汽車列車轉(zhuǎn)向軸普遍無制動力或制動力很小，造成牽引車制動力較小，對于雙轉(zhuǎn)向軸牽引車，該問題尤為嚴重。

造成該現(xiàn)狀的原因主要有兩點：

（1）汽車列車沒有安裝有效的制動力分配裝置，易發(fā)生制動折疊現(xiàn)象，因而放松了牽引車制動；

（2）掛車普遍超載，導(dǎo)致掛車制動緩慢，若牽引車制動有效，即使安裝了制動力分配裝置仍容易發(fā)生制動折疊現(xiàn)象，因而放松了牽引車制動。

4 結(jié)束語

未來，隨著汽車制動技術(shù)的發(fā)展，在我國提高多軸中重型貨車、汽車列車制動技術(shù)要求，配置與完善ABS、EBD等輔助制動裝置，增加制動管路壓力測量接口等，引導(dǎo)研究新的檢測技術(shù)與設(shè)備，逐步開展對汽車列車滿載制動性能、制動時序及制動力分配的檢測是可行的，也是必要的。

[1] GB 21861-2014《機動車安全技術(shù)檢驗項目和方法》

[2] GB 7258-2012《機動車運行安全技術(shù)條件》

[3] GB/T 26778-2011《汽車列車性能要求及試驗方法》

[4] GB 18565《道路運輸車輛綜合性能要求和檢驗方法》報批稿

Combination of vehicles braking technology improvement suggestions for future and discussion on the detection technology

CHEN Nanfeng GU Zhanxun YING Zhaoyang
(Shijiazhuang Huayan Traffic Technology Co., Ltd., Shijiazhuang 050081, China The Ministry of Public Security Traffic Management Research Institute, Wuxi 214151, China)

This paper discusses the future trend of China's combination of vehicles braking performance testing, based on the existing research of the detection index on, Increase the necessity and feasibility of full braking performance, braking time, braking force distribution simulation test. Full braking performance can be used to load the braking test machine; detection of braking time available multi plate brake testing system etc; the braking force distribution according to power system load and full load condition the measured projections. In the future, installation of braking force distribution device mandatory auto train proposal in order to achieve the adjustment of the braking force distribution, And the necessity and feasibility of further proof brake pipeline with pressure sensor standard connection interface for reference the experience of Germany to simulate the load detection.

Combination of vehicles; platform test; full braking performance; braking time; braking force distribution

基金資助：道路交通安全公安部重點實驗室（公安部交通管理科學(xué)研究所）開放課題2014ZDSYSKFKT 4-1