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        基于客車(chē)制動(dòng)性對(duì)交通安全的影響

        2017-12-09 10:17:35重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院
        大陸橋視野 2017年14期
        關(guān)鍵詞:制動(dòng)器客車(chē)車(chē)輪

        王 蓉 易 侃 / 重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院

        基于客車(chē)制動(dòng)性對(duì)交通安全的影響

        王 蓉 易 侃 / 重慶交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院

        汽車(chē)制動(dòng)性作為汽車(chē)主動(dòng)安全性的一個(gè)重要指標(biāo),直接關(guān)系到汽車(chē)的交通安全,而一般客車(chē)車(chē)身較長(zhǎng),所載乘客和載重較多,所以對(duì)于其制動(dòng)安全性能的要求更高。本文首先對(duì)客車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和制動(dòng)器效能因素進(jìn)行介紹;然后列出了常見(jiàn)的容易引起交通事故的制動(dòng)性能問(wèn)題,著重對(duì)客車(chē)轉(zhuǎn)彎和長(zhǎng)坡時(shí)由于制動(dòng)引起的交通事故特性進(jìn)行分析,并對(duì)長(zhǎng)大下坡路段交通安全特征及防治措施分析;最后對(duì)幾種典型的客車(chē)制動(dòng)新技術(shù)進(jìn)行了概述,提出了客車(chē)制動(dòng)安全需要改進(jìn)的地方。通過(guò)研究表明,客車(chē)制動(dòng)性能的改善,能有效提高道路交通安全。

        客車(chē);制動(dòng)性;交通安全

        汽車(chē)的制動(dòng)性是汽車(chē)的主要性能之一,制動(dòng)性能的好壞直接影響到交通安全。雖然交通安全問(wèn)題已成為全球范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn),但目前國(guó)內(nèi)外對(duì)客車(chē)的交通事故現(xiàn)狀及其制動(dòng)安全性能均缺乏專(zhuān)項(xiàng)研究。因此,本文基于制動(dòng)性能對(duì)中國(guó)客車(chē)交通安全與事故情況進(jìn)行綜合分析,揭示其事故特征。

        1.客車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)

        1.1 制動(dòng)系統(tǒng)的組成及基本工作原理

        制動(dòng)系統(tǒng)主要有兩部分組成,分別是制動(dòng)器還有制動(dòng)傳動(dòng)裝置。制動(dòng)器產(chǎn)生摩擦力矩阻礙汽車(chē)往前行駛,汽車(chē)緩速器也有這一作用。制動(dòng)傳動(dòng)裝置主要組成部分為傳動(dòng)配置部分、控制部分、制動(dòng)力調(diào)節(jié)部分、供能部分、以及報(bào)警系統(tǒng)、壓力保護(hù)系統(tǒng)等附加裝置[1]。供能裝置供給、調(diào)節(jié)制動(dòng)所需能量并優(yōu)化制動(dòng)系介質(zhì)部分。其中,產(chǎn)生制動(dòng)能量的部分稱(chēng)為制動(dòng)能源??刂蒲b置產(chǎn)生作用是把制動(dòng)的動(dòng)力源改變表達(dá)方式到達(dá)理想制動(dòng)狀態(tài)。傳動(dòng)裝置將制動(dòng)能量傳輸?shù)街苿?dòng)器。

        1.2 制動(dòng)器效能因素

        制動(dòng)效能指行駛途中的車(chē)輛的制動(dòng)的距離與減速度,指的是路況較好的地面,行駛的車(chē)輛在踩剎車(chē)開(kāi)始到穩(wěn)定的行駛距離或車(chē)輛的減速度,它可以合理的反應(yīng)出制動(dòng)的性能。制動(dòng)力和制動(dòng)效能因素成相關(guān)[1]

        2.常見(jiàn)的制動(dòng)性能問(wèn)題

        2.1 制動(dòng)距離延長(zhǎng)

        汽車(chē)在行駛中制動(dòng)時(shí),超過(guò)了規(guī)定的距離,即制動(dòng)距離延長(zhǎng)。制動(dòng)距離的長(zhǎng)短與許多因素有關(guān),如汽車(chē)速度、道路狀況、制動(dòng)器效能、輪胎花紋、輪胎氣壓和磨損程度及制動(dòng)氣壓等。主要取決于制動(dòng)器摩擦力的大小、制動(dòng)器起作用時(shí)間延長(zhǎng)的程度、制動(dòng)鼓與制動(dòng)蹄片之間正壓力的大小及摩擦系統(tǒng)的變化等。制動(dòng)系統(tǒng)漏氣、漏油、通路堵塞或制動(dòng)氣壓不足,使制動(dòng)鼓與制動(dòng)蹄片間的正壓力減?。恢苿?dòng)鼓與制動(dòng)蹄片使用時(shí)間過(guò)久而未及時(shí)調(diào)整,使間隙過(guò)大或摩擦系數(shù)下降,都會(huì)造成制動(dòng)距離延長(zhǎng)。

        2.2 制動(dòng)熱衰退

        汽車(chē)高速行駛或下長(zhǎng)坡連續(xù)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)效能會(huì)有所衰退,這種現(xiàn)象叫作制動(dòng)熱衰退。此時(shí)制動(dòng)器摩擦片表面的溫度經(jīng)常可達(dá)300~400℃,摩擦力矩會(huì)顯著下降,此時(shí)如果速度過(guò)快則很容易發(fā)生交通事故。由于我國(guó)幅員遼闊,在西部城市會(huì)有大面積的長(zhǎng)坡路段,因此對(duì)于制動(dòng)器的抗熱衰退性能有較高的要求。

        2.3 制動(dòng)跑偏

        制動(dòng)時(shí)汽車(chē)的制動(dòng)減速度偏離直線方向,自動(dòng)向左或向右偏駛,這種現(xiàn)象叫制動(dòng)跑偏。當(dāng)路狀復(fù)雜,路面情況惡劣時(shí),制動(dòng)跑偏將會(huì)引起嚴(yán)重的交通事故。制動(dòng)跑偏的主要原因有兩方面:一是汽車(chē)前軸左右輪制動(dòng)摩擦力不相等;二是制動(dòng)時(shí)懸架導(dǎo)向桿系和轉(zhuǎn)向桿系在運(yùn)動(dòng)學(xué)上的相互干涉。具體原因有很多,包括不同車(chē)輪制動(dòng)器間隙大小不一、制動(dòng)管路出現(xiàn) 漏油或堵塞、制動(dòng)輪缸及鋼板彈簧運(yùn)行不佳、輪轂軸承 預(yù)緊度調(diào)整不一致等,是產(chǎn)生液壓制動(dòng)跑偏常見(jiàn)的原因[2]。

        2.4 制動(dòng)側(cè)滑

        引起汽車(chē)側(cè)滑的原因很多,主要與前后輪抱死順序有關(guān)。當(dāng)前輪先抱死時(shí),此時(shí)前輪受到偶然并短暫的側(cè)向外力時(shí),發(fā)生側(cè)滑,運(yùn)動(dòng)方向與軸線成一定角度。后輪沒(méi)有抱死,運(yùn)動(dòng)方向與軸線平行,此時(shí)汽車(chē)發(fā)生類(lèi)似轉(zhuǎn)彎的運(yùn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)中心在O點(diǎn)。而我們知道,當(dāng)滑移率越低,側(cè)向力系數(shù)越大,輪胎保持轉(zhuǎn)向、防止側(cè)滑的能力越強(qiáng)。反之亦然。則前輪受到的地面對(duì)車(chē)輪的作用力可視為0,后輪受到的地面對(duì)車(chē)輪的作用力方向與離心力方面在y軸方向上是相反的,汽車(chē)將趨于恢復(fù)直線行駛而處于穩(wěn)定狀態(tài)。

        當(dāng)車(chē)輪后輪先抱死,其分析方法相同,但是此時(shí)是不穩(wěn)定狀態(tài),因?yàn)榈孛鎸?duì)車(chē)輪的作用力與離心力方向相反,會(huì)增大汽車(chē)角速度而出現(xiàn)難以控制的急劇轉(zhuǎn)動(dòng)即側(cè)滑現(xiàn)現(xiàn)象,這是一種不穩(wěn)定的危險(xiǎn)工況,對(duì)交通安全產(chǎn)生較大影響。

        2.5 客車(chē)下坡時(shí)制動(dòng)性能

        2.5.1 客車(chē)下坡動(dòng)力學(xué)模型。

        車(chē)輛受到垂向力和縱向力兩個(gè)方向的作用。垂向力包括靜載,動(dòng)載,坡道分量及空氣升力分量??v向力包括驅(qū)動(dòng)力,空氣阻力,坡度阻力,制動(dòng)時(shí)地面對(duì)輪胎的作用力。

        2.5.2 客車(chē)下長(zhǎng)坡交通安全現(xiàn)狀。

        在以山區(qū)地形為主的省份,連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段分布較為密集,而以平原為主的省份,連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段分布較少。通過(guò)對(duì)典型山區(qū)省份和典型平原省份交通事故數(shù)據(jù)的對(duì)照分析,可看出連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段的交通安全狀況。通過(guò)數(shù)據(jù)表明,在平原城市交通事故死亡率明顯小于山地城市,而山地城市路段以長(zhǎng)大坡路段為主,側(cè)面說(shuō)明長(zhǎng)大坡路段對(duì)交通安全有著很大的關(guān)系[3]。

        2.5.3 客車(chē)下長(zhǎng)坡交通事故特性。

        交通事故的發(fā)生往往是多種因素相互作用造成的。在長(zhǎng)大下坡這一特殊路段上,從人和車(chē)輛的角度出發(fā),來(lái)分析交通事故的誘因??蛙?chē)在下長(zhǎng)坡時(shí),為保證安全行駛勢(shì)必會(huì)不停的踩制動(dòng)器,制動(dòng)器摩擦片處于高速摩擦狀態(tài),由于有熱衰退現(xiàn)象,制動(dòng)片的制動(dòng)力會(huì)明顯下降,最終制動(dòng)失效導(dǎo)致交通事故產(chǎn)生。

        2.5.4 客車(chē)下長(zhǎng)坡的坡度范圍。

        汽車(chē)下坡行駛時(shí),由于長(zhǎng)時(shí)間不間斷制動(dòng),制動(dòng)器制動(dòng)片易發(fā)生熱衰退現(xiàn)象,容易發(fā)生車(chē)禍。根據(jù)事故調(diào)查分析,坡度大于 8%、坡長(zhǎng)為 360m 或坡長(zhǎng)很短但坡度很大(11% -12%)的路段下坡的終點(diǎn)是發(fā)生交通事故的主要地點(diǎn),主要原因是制動(dòng)失效或不足,不能有效的使車(chē)速降低到安全范圍。所以最大縱坡的制定應(yīng)從下坡安全來(lái)考慮其最大值控制在 8%-9%為宜。

        2.5.5 客車(chē)下長(zhǎng)坡交通事故防控措施。

        在長(zhǎng)大坡路段有效的保持制動(dòng)性能是主要的目標(biāo)。國(guó)內(nèi)外主要采取交通工程及管理措施,如在道路上設(shè)減速標(biāo)志,設(shè)置護(hù)欄以及強(qiáng)制進(jìn)站檢查等。這些措施主要是為了降低行駛車(chē)速,保證制動(dòng)器的正常運(yùn)行。除此之外,還有對(duì)制動(dòng)器新材料的應(yīng)用上取得了很大進(jìn)步,目的在于提高制動(dòng)器的抗熱衰退性能。

        3.客車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)新技術(shù)

        3.1 ABS技術(shù)

        ABS安裝在汽車(chē)現(xiàn)有制動(dòng)系統(tǒng)上,根據(jù)汽車(chē)的行駛狀態(tài)、車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)情況,在制動(dòng)過(guò)程中自動(dòng)調(diào)節(jié)輪缸壓力,把車(chē)輪滑移率控制在一狹小范圍內(nèi)( 8%~30%) ,車(chē)輪不會(huì)被抱死。

        3.2 EBD技術(shù)

        EBD實(shí)際上是ABS的輔助功能,是在ABS系統(tǒng)中加設(shè)一個(gè)可以控制的程序,其結(jié)構(gòu)和防抱死系統(tǒng)基本相同。它只是ABS系統(tǒng)的有效補(bǔ)充,一般和ABS組合使用,可以提高ABS的功效。

        3.3 EBS電控技術(shù)

        兼具ABS、ASR兩者功能的EBS電子控制制動(dòng)系統(tǒng)在歐州客車(chē)上已經(jīng)非常普及,在我國(guó)高檔客車(chē)上也開(kāi)始裝用,它能及時(shí)檢測(cè)客車(chē)可能發(fā)生側(cè)翻,并立即向發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出減小輸出轉(zhuǎn)矩、立即向車(chē)輪發(fā)出調(diào)整驅(qū)動(dòng)力控制及制動(dòng)力分配的ESP電了行駛穩(wěn)定系統(tǒng)。這將有效的降低由制動(dòng)而引起的交通事故[4]。

        4.結(jié)論

        客車(chē)由于其特殊的運(yùn)輸作用而在交通運(yùn)輸中占有重要的地位,在客運(yùn)交通的快速發(fā)展過(guò)程中,勢(shì)必會(huì)引起客車(chē)交通事故的發(fā)生,而客車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)是客運(yùn)交通事故發(fā)生的重要誘導(dǎo)因素。所以制動(dòng)系統(tǒng)性能的改善對(duì)交通安全有著不可乎視的作用。本文對(duì)制動(dòng)引起的客車(chē)交通事故原因進(jìn)行了分析,得出制動(dòng)器的抗熱衰退性能對(duì)于客車(chē)在下長(zhǎng)坡時(shí)保證安全有著重要作用;制動(dòng)過(guò)程中后輪抱死比前輪先抱死危害更大等結(jié)論。在客車(chē)的運(yùn)營(yíng)中要對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行檢查、維護(hù)和保養(yǎng),及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除存在的安全隱患。

        [1]余志生.汽車(chē)?yán)碚揫M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

        [2]Mueler-Berner A H.Fahrleis tung und ant ri ebs arten vonnu t zfahrzeugen[J].ATZ,1968, 70( 6):199—206.

        [3]劉倩文,陳永勝,劉小明.長(zhǎng)大下坡路段的安全分析與治理[J].道路交通與安全,2003,6(20):31-34.

        [4]陶明德.客車(chē)新技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J].商用車(chē)與發(fā)動(dòng)機(jī),2011,12(52):30-31.

        王蓉(1994-),女,山西運(yùn)城人,碩士研究生,主要研究方向交通安全方面。

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