史培龍，余　強(qiáng)，余　曼,2，趙　軒，武歷穎

(1.長(zhǎng)安大學(xué)　汽車學(xué)院，陜西　西安　710064；2.西安市汽車維修行業(yè)管理處，陜西　西安　710054 )

?

重型商用汽車長(zhǎng)下坡制動(dòng)器升溫模型研究

史培龍1，余強(qiáng)1，余曼1,2，趙軒1，武歷穎1

(1.長(zhǎng)安大學(xué)汽車學(xué)院，陜西西安710064；2.西安市汽車維修行業(yè)管理處，陜西西安710054 )

針對(duì)重型商用汽車長(zhǎng)大下坡路段行駛制動(dòng)器溫度過(guò)高而導(dǎo)致制動(dòng)失效的問(wèn)題，開展配備輔助制動(dòng)器的重型商用車行車制動(dòng)器升溫模型研究。根據(jù)汽車動(dòng)力學(xué)原理、能量轉(zhuǎn)化原理以及熱量耗散原理，基于車輛滑行試驗(yàn)、發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)試驗(yàn)、排氣制動(dòng)試驗(yàn)、電渦流緩速器制動(dòng)試驗(yàn)建立制動(dòng)器升溫模型并通過(guò)道路試驗(yàn)對(duì)行車制動(dòng)器升溫模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果表明：基于道路試驗(yàn)的重型商用車升溫模型能夠準(zhǔn)確反映制動(dòng)器升溫特性。該模型用于不同聯(lián)合制動(dòng)工況制動(dòng)器溫度預(yù)測(cè)，對(duì)防止熱衰退問(wèn)題引發(fā)交通事故有重要意義。

汽車工程；行車制動(dòng)器；輔助制動(dòng)試驗(yàn)；升溫模型；聯(lián)合制動(dòng)

0　引言

據(jù)相關(guān)調(diào)查，某機(jī)動(dòng)車物證司法鑒定中心2004年至2013年處理交通事故20 159起，其中重型商用車下坡路段交通事故923起。在統(tǒng)計(jì)的下坡路段交通事故中，由行車制動(dòng)器制動(dòng)鼓溫度過(guò)高引起制動(dòng)失效的交通事故534起，占下坡路段交通事故的57.85%[1]。

由于重型商用汽車載重量大、車體寬大易造成群死群傷的重大惡性交通事故[2-3]，因此研究重型商用汽車制動(dòng)器升溫規(guī)律有助于解決運(yùn)行安全問(wèn)題。根據(jù)商用車制動(dòng)器的材料屬性，其溫度超過(guò)200 ℃時(shí)，制動(dòng)器制動(dòng)強(qiáng)度會(huì)下降，出現(xiàn)熱衰退現(xiàn)象；當(dāng)溫度超過(guò)600 ℃時(shí)，其制動(dòng)強(qiáng)度接近于零，制動(dòng)器失效[4-5〗。因此，近年來(lái)越來(lái)越多的商用汽車安裝輔助制動(dòng)器作為補(bǔ)充制動(dòng)措施，防止行車制動(dòng)器部分或完全失效。盡管如此，事故率依然居高不下，因此對(duì)配備輔助制動(dòng)器的重型商用汽車通過(guò)行車制動(dòng)器升溫模型可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同制動(dòng)工況下制動(dòng)器溫度進(jìn)行預(yù)測(cè)，為駕駛員或控制系統(tǒng)及時(shí)采取必要的應(yīng)急措施提供判斷分析依據(jù)，可以有效避免長(zhǎng)下坡交通事故的發(fā)生，對(duì)保護(hù)生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要的意義。

一些學(xué)者已經(jīng)在制動(dòng)器升溫方面進(jìn)行了研究，但尚未對(duì)多工況制動(dòng)器升溫進(jìn)行研究，其中袁偉等通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)制動(dòng)器升溫計(jì)算模型及其應(yīng)用進(jìn)行研究[4]；趙幼平等對(duì)鼓式制動(dòng)器制動(dòng)力矩的計(jì)算進(jìn)行研究[6]。本文基于理論分析，滑移試驗(yàn)和發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)、排氣制動(dòng)和電渦流緩速器制動(dòng)的場(chǎng)地試驗(yàn)研究重型商用汽車制動(dòng)器升溫模型，并通過(guò)道路試驗(yàn)驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。

1　長(zhǎng)下坡行駛制動(dòng)器升溫建模

對(duì)于鼓式行車制動(dòng)器，制動(dòng)鼓與制動(dòng)蹄相互間的摩擦作用下產(chǎn)生了制動(dòng)力矩，與此同時(shí)摩擦生熱，熱量一部分通過(guò)多種途徑耗散到環(huán)境當(dāng)中，一部分則累積在制動(dòng)鼓和制動(dòng)蹄片內(nèi)。長(zhǎng)下坡行駛過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間的累積熱量導(dǎo)致制動(dòng)器溫度升高[7-8]。根據(jù)制動(dòng)器物理結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)傳遞機(jī)理，通過(guò)分析制動(dòng)器摩擦生熱和散熱過(guò)程來(lái)構(gòu)建制動(dòng)器升溫模型。

1.1加熱過(guò)程建模

當(dāng)車輛以車速ua、加速度a行駛時(shí)，其受到重力、坡道的法向反作用力、滾動(dòng)阻力、空氣阻力、加速阻力和制動(dòng)力作用，受力分析見圖1，其中制動(dòng)力包括行車制動(dòng)力以及發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)、排氣制動(dòng)、電渦流緩速器等輔助制動(dòng)力[9]。行車制動(dòng)器制動(dòng)力直接作用于車輪，輔助制動(dòng)器制動(dòng)力是由輔助制動(dòng)器產(chǎn)生力矩，經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞至車輪，二者均可以起到降低車速的作用。由于行車制動(dòng)器的制動(dòng)強(qiáng)度與溫度緊密相關(guān)，因此需要建立相應(yīng)的加熱過(guò)程模型。

圖1　重型商用車長(zhǎng)下坡路段受力分析Fig.1　Force analysis of heavy-duty truck in downhill section

根據(jù)能量守恒定律，在長(zhǎng)下坡行駛過(guò)程中，重力勢(shì)能及車輛動(dòng)能的變化量與阻力做功、摩擦蹄片及制動(dòng)鼓之間摩擦力做功之和相等。此過(guò)程中，忽略各個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能量的變化，忽略怠速狀態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗帶來(lái)的能量變化，假設(shè)制動(dòng)踏板作用力是均勻的，可以得到能量平衡方程：

(1)

式中，ut為末速度；u0為初速度；i為坡度；Fb_con為輔助制動(dòng)器制動(dòng)力；Fb為行車制動(dòng)器總制動(dòng)力；Ff+Fw為空氣阻力與滾動(dòng)阻力之和。

根據(jù)行車制動(dòng)器結(jié)構(gòu)功能原理，行車制動(dòng)器總制動(dòng)力與每個(gè)制動(dòng)器制動(dòng)力之間關(guān)系為[10]:

(2)

式中，n為制動(dòng)器個(gè)數(shù)；Fbh為單個(gè)制動(dòng)器產(chǎn)生的摩擦力；Sbh為制動(dòng)器摩擦件相對(duì)旋轉(zhuǎn)位移；S為制動(dòng)距離。

(3)

根據(jù)相關(guān)研究表明[11]，制動(dòng)器摩擦產(chǎn)生熱量的95%被制動(dòng)鼓吸收，則制動(dòng)器吸熱速率Pbh為：

(4)

由于制動(dòng)器和車輪的相對(duì)位置固定，旋轉(zhuǎn)角速度相同，但旋轉(zhuǎn)半徑不同，根據(jù)角速度相等可得制動(dòng)鼓線速度計(jì)算公式為：

(5)

式中，ua為車速；Rg1為制動(dòng)鼓半徑；Rt為車輪半徑。

制動(dòng)器制動(dòng)摩擦力產(chǎn)生熱量分為被自身吸收的熱量和向環(huán)境的耗散熱量。本節(jié)不考慮熱量的耗散情況，假設(shè)制動(dòng)器溫度分布近似為均勻的，因此制動(dòng)器溫度與制動(dòng)器作用時(shí)間之間關(guān)系為：

(6)

式中，mg為制動(dòng)鼓質(zhì)量；cg為制動(dòng)鼓比熱容；ΔT為溫度變化量；Δt為制動(dòng)器作用時(shí)間。

由式(1)～式(6)整理得制動(dòng)器加熱模型為：

(7)

1.2散熱過(guò)程建模

行車制動(dòng)器未作用時(shí)，制動(dòng)器溫度與外界環(huán)境溫度相等換熱量為零。制動(dòng)器作用時(shí)由于摩擦產(chǎn)生的熱量使得制動(dòng)器溫度升高而高于環(huán)境溫度。根據(jù)熱傳導(dǎo)理論，熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射的方式向外界耗散。但由于制動(dòng)鼓為輪輞包裹的裝配結(jié)構(gòu)，制動(dòng)鼓與其周圍固態(tài)接觸面積很小，且其外表面與輪輞內(nèi)表面構(gòu)成一個(gè)封閉的換熱系統(tǒng)，所以熱輻射和熱傳導(dǎo)耗散的熱量值較小，因此散熱過(guò)程建模忽略了熱輻射和熱傳導(dǎo)的影響[4]。制動(dòng)器作用時(shí)或作用結(jié)束后，流經(jīng)輪輞的空氣溫度低于制動(dòng)鼓，與其壁面之間發(fā)生熱量的交換。根據(jù)牛頓冷卻公式，當(dāng)制動(dòng)鼓與周圍空氣進(jìn)行對(duì)流換熱而散熱時(shí)，對(duì)流換熱的熱流量為：

(8)

式中，hr為制動(dòng)器與空氣間的對(duì)流換熱強(qiáng)度系數(shù)；T為制動(dòng)器溫度；Ta為制動(dòng)器周圍的環(huán)境溫度；A2為制動(dòng)鼓外表面面積。

由重型汽車試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，制動(dòng)器對(duì)流熱系數(shù)的函數(shù)關(guān)系為：

(9)

由此得，制動(dòng)器散熱量近似等于熱對(duì)流換熱的熱流量，則式(8)和式(9)轉(zhuǎn)化為：

(10)

式中，T_為制動(dòng)器散熱初溫度；P_為制動(dòng)鼓散熱熱流量。

根據(jù)制動(dòng)器散熱能量守恒建立方程，即

(11)

(12)

解微分方程(12)，可得制動(dòng)器散熱數(shù)學(xué)模型，即：

(13)

1.3制動(dòng)器升溫模型求解

結(jié)合制動(dòng)器加熱過(guò)程模型和散熱過(guò)程模型，由式(6)和式(11)得制動(dòng)器升溫模型為：

(14)

hAC=(5.224+1.553·ua·e-0.002 778 5ua)·A2，

(15)

解微分方程得：

(16)

T(t)=T0+(Ta-T0+K2PB)·(1-e-K1t) ，

(17)

2　滾動(dòng)阻力和空氣阻力模型與輔助制動(dòng)力矩模型

由公式(17)可知，公式中有3個(gè)不可實(shí)時(shí)測(cè)量的變量：滾動(dòng)阻力和空氣阻力、輔助制動(dòng)力。為此，在長(zhǎng)安大學(xué)汽車綜合性能試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行了某重型商用汽車(滿載狀態(tài))的滑行試驗(yàn)、發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)試驗(yàn)、排氣制動(dòng)試驗(yàn)和電渦流緩速器制動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)車基本參數(shù)如表1所示，選用Racelogic VGPS傳感器和微波測(cè)速傳感器采集車速信號(hào)，并用DEWE3010 32通道數(shù)據(jù)采集儀實(shí)時(shí)同步記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過(guò)上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立滾動(dòng)阻力和空氣阻力模型、輔助制動(dòng)力矩模型。

表1　車輛基本參數(shù)

2.1滾動(dòng)阻力和空氣阻力模型

正常行駛的汽車，空氣阻力和滾動(dòng)阻力總是存在的[12]。車速較低時(shí)，滾動(dòng)阻力較大，空氣阻力較小；車速較高時(shí)，空氣阻力與車速成三次方增長(zhǎng)，因此二者是影響車輛行駛狀態(tài)的重要因素。通過(guò)平直良好路面脫擋滑行試驗(yàn)獲得Ff+Fw與速度之間近似關(guān)系。試驗(yàn)時(shí)，將重型商用汽車加速至80 km/h后置于空擋進(jìn)行滑行試驗(yàn)，采集多次滑行試驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行擬合處理后獲得Ff+Fw與車速之間的關(guān)系式，如式(18)所示:

(18)

2.2輔助制動(dòng)力矩模型

為了獲得發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)、排氣制動(dòng)和電渦流緩速器制動(dòng)時(shí)制動(dòng)扭矩與車速之間關(guān)系，將重型商用汽車加速到一定速度，變速器置于某一擋位，分別開啟發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)、排氣制動(dòng)和電渦流緩速器制動(dòng)開關(guān)進(jìn)行輔助制動(dòng)試驗(yàn)。對(duì)采集到速度數(shù)據(jù)微分，得到發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)、排氣制動(dòng)和電渦流緩速器制動(dòng)減速度和速度關(guān)系，如式(19)所示：

(19)

由式(19)求得汽車總制動(dòng)力Fb_total如式(20)所示，則輔助制動(dòng)力Fb_con如式(21)所示。

(20)

(21)

式中，δi為旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，則制動(dòng)力矩計(jì)算公式見式(22)：

(22)

將式(18)～式(21)代入式(22)得輔助制動(dòng)力矩，見式(23)：

(23)

式中，Tb_con_ij為輔助制動(dòng)力矩；i為輔助制動(dòng)類型，i=1為發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，i=2為排氣制動(dòng)，i=3為電渦流緩速器制動(dòng)；D1j，E1j，F(xiàn)1j見表2；D2j，E2j，F(xiàn)2j見表3；D3j，E3j，F(xiàn)3j見表4；j為變速器擋位；r為車輪半徑；ηT為傳動(dòng)系機(jī)械效率。

表2　發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)扭矩-車速函數(shù)關(guān)系式系數(shù)表

表3　排氣制動(dòng)扭矩-車速函數(shù)關(guān)系式系數(shù)表

表4　緩速器制動(dòng)扭矩-車速函數(shù)關(guān)系式系數(shù)表

3　升溫模型試驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證升溫模型的準(zhǔn)確性，針對(duì)該模型設(shè)計(jì)了試驗(yàn)方案：在京昆高速西漢段K32至K117進(jìn)行道路試驗(yàn)，選取線形度良好的長(zhǎng)下坡路段，試驗(yàn)路段信息如表5所示，將試驗(yàn)車加速至一定安全車速，變速器置于空擋，僅采取行車制動(dòng)措施，保持穩(wěn)定車速下坡行駛，同時(shí)采集制動(dòng)鼓實(shí)時(shí)溫度、車速、道路坡度等信息。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集模塊如圖2所示。

圖2　數(shù)據(jù)采集模塊Fig.2　Data acquisition module

分別進(jìn)行兩次升溫試驗(yàn)，試驗(yàn)路段基本信息如表5所示。第1次試驗(yàn)時(shí)，實(shí)際行駛路程3 832 m，穩(wěn)定車速44.34 km/h，制動(dòng)器周圍溫度23 ℃，溫度升高了21.64 ℃；第2次試驗(yàn)時(shí)，實(shí)際行駛路程4 192 m，穩(wěn)定車速44.39 km/h，制動(dòng)器周圍溫度55 ℃ ，溫度升高了31.32 ℃。兩次試驗(yàn)曲線及升溫模型仿真曲線對(duì)比如圖3所示。以10 s的頻率進(jìn)行采樣對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果和仿真結(jié)果之間最大相對(duì)誤差小于6%。結(jié)果表明行車制動(dòng)器升溫模型能夠準(zhǔn)確反映制動(dòng)器升溫特性。

表5　試驗(yàn)路段基本信息

圖3　升溫試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果對(duì)比圖Fig.3　Comparison of results between second test and simulation

4　長(zhǎng)下坡持續(xù)制動(dòng)制動(dòng)器升溫預(yù)測(cè)

4.1行車制動(dòng)制動(dòng)器升溫預(yù)測(cè)

根據(jù)滑行試驗(yàn)，可得行車制動(dòng)器單獨(dú)作用時(shí)，穩(wěn)定車速狀態(tài)下長(zhǎng)下坡行駛PB為：

(24)

將車輛狀態(tài)參數(shù)、周圍環(huán)境參數(shù)和式(24)代入式(17)可得制動(dòng)器預(yù)測(cè)溫度。

4.2輔助制動(dòng)器與行車制動(dòng)器聯(lián)合作用制動(dòng)器升溫預(yù)測(cè)

由滑行試驗(yàn)、發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)試驗(yàn)、排氣制動(dòng)試驗(yàn)和電渦流緩速器制動(dòng)試驗(yàn)，可以得到不同輔助制動(dòng)方式i與行車制動(dòng)器聯(lián)合作用時(shí)以穩(wěn)定車速狀態(tài)進(jìn)行長(zhǎng)大下坡路段行駛時(shí)制動(dòng)器的預(yù)測(cè)溫度。輔助制動(dòng)方式i與行車制動(dòng)器聯(lián)合作用時(shí)，穩(wěn)定車速狀態(tài)長(zhǎng)下坡行駛時(shí)整車輔助制動(dòng)力矩為：

(25)

此時(shí)PB為：

(26)

將車輛狀態(tài)參數(shù)、環(huán)境參數(shù)和式(26)代入式(17)可得制動(dòng)器預(yù)測(cè)溫度。

(1)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)、電渦流緩速器和行車制動(dòng)器聯(lián)合作用制動(dòng)器溫升預(yù)測(cè)。

發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)、電渦流緩速器和行車制動(dòng)器聯(lián)合作用，穩(wěn)定車速狀態(tài)長(zhǎng)下坡行駛整車輔助制動(dòng)力矩為：

Tbrake=Tb_con_1j+Tb_con_3j+(Ff+Fw)·r，

(27)

此時(shí)PB為：

(28)

將車輛狀態(tài)參數(shù)、周圍環(huán)境參數(shù)和式(28)代入式(17)可得當(dāng)前制動(dòng)方式下的制動(dòng)器溫度變化。

(2)排氣制動(dòng)、電渦流緩速器和行車制動(dòng)器聯(lián)合作用制動(dòng)器溫升預(yù)測(cè)。

排氣制動(dòng)、電渦流緩速器和行車制動(dòng)器聯(lián)合作用，穩(wěn)定車速狀態(tài)長(zhǎng)下坡行駛整車輔助制動(dòng)力矩為：

Tbrake=Tb_con_2j+Tb_con_3j+(Ff+Fw)·r,

(29)

此時(shí)PB為：

(30)

將車輛狀態(tài)參數(shù)、周圍環(huán)境參數(shù)和式(30)代入式(17)可得該聯(lián)合制動(dòng)方式下的制動(dòng)器溫度變化。

4.3不同持續(xù)制動(dòng)工況下制動(dòng)器升溫仿真計(jì)算

假設(shè)環(huán)境溫度20 ℃，制動(dòng)器初始溫度25 ℃，分別采用不同的制動(dòng)方式以8擋45 km/h的穩(wěn)定車速行駛在5%的坡道上，行駛距離與制動(dòng)器升溫關(guān)系圖如圖4所示。

圖4　制動(dòng)器升溫曲線Fig.4　Curves of brake heating

圖4中,1行車制動(dòng)器；2發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)；3排氣制動(dòng)；4,5,6,7分別為緩速器4個(gè)擋位制動(dòng)；8,9,10,11為發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)分別與緩速器4個(gè)擋位聯(lián)合制動(dòng)；12,13,14,15為排氣制動(dòng)分別與緩速器4個(gè)擋位聯(lián)合制動(dòng)。

如圖4所示，仿真車輛下坡行駛4 000 m后，行車制動(dòng)器制動(dòng)工況下溫度升至246.45 ℃，接近制動(dòng)失效臨界值；采用緩速器制動(dòng)與行車制動(dòng)聯(lián)合制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)器溫度超過(guò)200 ℃，同樣帶來(lái)安全隱患；采用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)與行車制動(dòng)聯(lián)合制動(dòng)或發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)、緩速器制動(dòng)與行車制動(dòng)聯(lián)合制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)器溫度上升相對(duì)較慢，最高溫度約為186 ℃，最低溫度約為157 ℃；采用排氣制動(dòng)、緩速器制動(dòng)與行車制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)器溫度上升緩慢，最高溫度約為157 ℃，最低溫度約為126 ℃。

5　結(jié)論

根據(jù)長(zhǎng)大下坡制動(dòng)器升溫模型的研究，影響制動(dòng)器溫度升高的主要因素為道路坡度、坡長(zhǎng)和制動(dòng)方式。坡度和坡長(zhǎng)相同的道路上，影響制動(dòng)器溫度升高量的主要因素為制動(dòng)方式；坡度和制動(dòng)方式相同的情況下，坡長(zhǎng)越長(zhǎng)溫度升高量越大；坡長(zhǎng)和制動(dòng)方式相同的情況下，坡度對(duì)制動(dòng)器升溫量影響較大。除此之外，車速也是影響升溫量的因素之一。因此，為了消除客觀地理環(huán)境對(duì)行車安全帶來(lái)的隱患，充分利用行車制動(dòng)器和輔助制動(dòng)器配置的特性，依靠行車制動(dòng)器與輔助制動(dòng)器聯(lián)合作用增強(qiáng)重型車輛長(zhǎng)大下坡能力，以減緩制動(dòng)器溫度上升速率實(shí)現(xiàn)重型車輛長(zhǎng)大下坡山區(qū)道路安全行駛。

[1]史培龍，劉瑞，余強(qiáng)，等.重型貨車坡道運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)[J].科技導(dǎo)報(bào),2015,33(4):104-110.

SHI Pei-long,LIU Rui,YU Qiang,et al.Safety Monitoring System for Heavy Duty Vehicles Running on Rampway[J].Science &Technology Review,2015,33(4):104-110.

[2]陳蔭三,魏朗.公路強(qiáng)制控速安全措施研究[J].公路交通科技,2005,22(10):140-143.

CHEN Yin-san,WEI Lang.Study on Mandatory Road Speed-control Measure[J].Journal of Highway and Transportation Research and Development,2005,22(10):140-143.

[3]SHIVELY T S,KOCKELMAN K,DAMIEN P.A Bayesian Semi-parametric Model to Estimate Relationships between Crash Counts and Roadway Characteristics[J].Transportation Research Part B:Methodological,2010,44(5):699-715.

[4]袁偉.鼓式制動(dòng)器溫升計(jì)算模型及其應(yīng)用研究 [D].西安:長(zhǎng)安大學(xué),2003.

YUAN Wei.Research on Heating Calculation Model of Drum Brakes and Its Application[D].Xi’an:Chang’an University,2003.

[5]靳恩勇,杜博英.長(zhǎng)大下坡貨車制動(dòng)器溫度模型[J].公路交通科技,2011,28(2):133-136.

JIN En-yong,DU Bo-ying.Prediction Model of Brake Temperature of Truck on Long and Steep Downgrade[J].Journal of Highway and Transportation Research and Development,2011,28(2):133-136.

[6]趙幼平，許可方.鼓式制動(dòng)器制動(dòng)力矩的計(jì)算研究[J].汽車工程,1996,18(6)：360-364.

ZHAO You-ping,XU Ke-fang.A Study on the Calculation of the Friction Torque in a Drum Brake[J].Automotive Engineering,1996,18(6):360-364.

[7]劉牧眾.汽車制動(dòng)鼓內(nèi)表面溫升計(jì)算[J].上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào),1999,13(1):41-45.

LIU Mu-zhong.Calculating the Temperature Rise of Automobile Brakes[J].Journal of Shanghai University of Engineering Science,1999,13(1) :41-45.

[8]蔣京,夏群生,余志生.盤式制動(dòng)器重復(fù)制動(dòng)溫度計(jì)算[J].汽車工程,1996,18(3):168-174,139.

JIANG Jing,XIA Qun-sheng,YU Zhi-sheng.Calculation of Disc Brake Temperature in Repeated Braking[J].Automotive Engineering,1996,18(3):168-174,139.

[9]王俊驊，方守恩，陳雨人，等.高速公路特大交通事故預(yù)防技術(shù)研究及示范[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2011.

WANG Jun-hua,FANG Shou-en,CHEN Yu-ren,et al.Research and Demonstration of Technology for Prevention of Highway Accidents[M].Shanghai:Tongji University Press,2011.

[10]吳京梅，何勇.公路連續(xù)長(zhǎng)大下坡安全處置技術(shù)[M].北京：人民交通出版社,2008.

WU Jing-mei,HE Yong.Continuous Downhill Road Safety Disposal Technology[M].Beijing:China Communi-cations Press,2008.

[11]余強(qiáng).汽車下坡持續(xù)制動(dòng)性能研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2000.YU Qiang.Study on Downhill Continuous Braking Performance of Automobile [D].Xi’an:Chang’an University,2000.[12]米奇克.汽車動(dòng)力學(xué)[M].4版.陳蔭三，余強(qiáng),譯.北京:清華大學(xué)出版社，2009.

MITSCHKE M.Automobile Dynamics [M].4th ed.CHEN Yin-san,YU Qiang,translated.Beijing:Tsinghua University Press,2009.

Research on Brake Heating Model for Heavy-duty Truck on Long Downhill

SHI Pei-long1,YU Qiang1,YU Man1,2,ZHAO Xuan1,WU Li-ying1

(1.School of Automobile，Chang’an University，Xi’an Shaanxi 710064，China; 2.Xi’an Auto Repair Industry Management Department，Xi’an Shaanxi 710054，China)

In the downhill braking process,the high temperature of service brake of heavy-duty truck can lead to braking failure.To solve this problem,the brake heating model for heavy duty-trucks equipped with auxiliary brake systems is researched.On the basis of coasting test,engine braking test,exhaust braking test and eddy current retarder braking test,the model is established according to vehicle dynamics theory,energy conversion principle and energy dissipation principle.The road tests are conducted to verify the accuracy of the model.The result demonstrates that the model can accurately reflect the heating characteristics of the brake.Using this model to predict the brake temperature in different combined brake conditions is important to prevent the traffic accident caused by heat fading.

vehicle engineering;service brake； auxiliary braking tests；heating model；combined brake

2015-07-17

國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目(51507013)；甘肅省科技計(jì)劃項(xiàng)目(1504FKCA001)；中央高?；痦?xiàng)目(310822151025)

史培龍(1984-)，男，陜西靖邊人，博士研究生.(317273180@qq.com)

10.3969/j.issn.1002-0268.2016.01.023

U463.53

A

1002-0268(2016)01-0147-06