防抱死技術ABS在客車上的應用

黃智釗

(北汽福田汽車股份有限公司歐輝客車廣東工廠,廣東佛山 528244)

防抱死技術ABS在客車上的應用

黃智釗

(北汽福田汽車股份有限公司歐輝客車廣東工廠,廣東佛山 528244)

解析ABS技術及其發展，分析ABS的工作原理及其主要作用；介紹ABS在客車上的具體應用及相關的注意事項。

ABS；客車；工作原理；制動系統

0 引言

制動性能是汽車的主要性能之一，直接關系到人民的生命財產安全。根據汽車交通事故分析，應急制動時喪失穩定性和操縱性是事故的主要原因之一，特別在濕滑路面更為嚴重[1]。防抱死制動系統就是為提高這種工況下制動安全性的最新措施，它簡稱ABS(Antilock Braking System),是基于汽車輪胎與路面之間的附著特性而開發的高技術制動系統，從防止應急制動過程中車輪“抱死”(此處所謂“抱死”是指制動時車輪已經停止轉動，而車輛因慣性使車輪仍在路面上滑移)而造成側滑出發，來達到提高汽車行駛穩定性和方向操縱性為目的的主動安全性裝置。1974年威伯科和梅賽德斯-奔馳公司聯合推出了商用車第一套ABS,通過不斷完善車輛上的應用，目前該系統在車輛上大面積使用[2]，尤其在車長度大于9 m客車上，我國已經在國標GB7258-2012《機動車運行安全技術條件》上強制要求作為基本配置。

1 ABS的工作原理

1.1 ABS的工作情況和作用簡介

ABS系統主要由控制器(ECU)、壓力調節器、ABS齒圈、傳感器、ABS指示燈組成。當操作制動裝置對車輛進行減速時，ABS系統可有效利用輪胎和路面之間的摩擦力并保持車輛的穩定。在濕滑路面上進行緊急制動時，由于制動力過大會使車輪抱死，抱死的車輪失去側向力，從而使車輛失去穩定性。除此之外，如果前輪抱死，將使車輛失去轉向控制能力；如果后輪抱死，車輛后部會發生擺尾現象。而且，當車輪抱死時，將不能有效利用輪胎和路面之間的摩擦力，從而導致制動距離增加。ABS通過安裝在車橋上的車輪傳感器時刻監測車輪的轉動情況，如果任何車輪開始抱死，ABS控制器就會給ABS壓力調節器發送信號，并立即調整制動壓力，以防車輪抱死，這樣，ABS通過有效利用輪胎和路面之間的摩擦力，保持車輛在制動時的穩定性。傳統的汽車制動系統的功能是使行駛的汽車車輪受制動力矩的作用使車輛停止，在多數工況下會出現車輪抱死的情況，在這種狀態下會造成車輪輪胎的嚴重磨損。

如圖1所示，在濕滑的彎道上制動情況：如果在濕滑的彎道上制動時車輪抱死，這時即使司機試圖使用方向盤來進行控制，車輛也有可能失去方向穩定性而滑離行駛路線。

如圖2所示，在左、右側摩擦因數不同的路面上制動(路面一側濕滑，另一側不打滑)：在使用制動時，在濕滑路面側的車輪比在非濕滑路面側的車輪先抱死，抱死的車輪打滑，制動效能降低，情況類似車輛一側的制動失效，這會導致方向盤不能繼續進行控制，并可能導致制動拖延。

以上清楚地表示出ABS在安全行車過程中的巨大作用，進一步減少了事故發生的可能性。采用ABS系統時,客車在緊急制動過程中，甚至在附著系數小于0.1的冰雪路面上都不會產生車輪抱死，并使車輪處于最佳的制動狀態，縮短制動距離，獲得穩定的制動性能，提高車輛行駛的安全性；反應迅速的調節裝置提高了制動的舒適性,防止由于在高附著系數路面制動而引起的輪胎磨損，降低了車輛的使用費用。

1.2 ABS的控制原理

基本原理：通過車輪轉速和車輛速度可得到滑動率，ABS系統根據制動力和滑動率之間的關系來控制制動力，使制動最有效。當駕駛員使用制動時，車輪轉動被阻止，車速降低，然而，即使車輪轉動被阻止，車輛慣性也會繼續向前推動車輛。這時，如果車輪轉速和車輛速度之間存在差距，將會發生滑動。

滑動率用來表達滑動程度的大小：滑動率為0%，車輪和路面之間沒有滑動;滑動率為100%，車輪抱死,車輛容易出現跑偏、甩尾、喪失轉向能力等現象;當車輪為半滾半滑狀態時，路面對車輪的摩擦力最佳，制動效果最好，最佳滑移率在10%～30%之間。

如圖3所示，顯示了輪胎和路面之間的摩擦因數和滑移率之間的關系。

在裝配ABS的車輛上，制動力得到控制，以確保它在高摩擦因數區域(圖3中陰影部分)內，并且不發生車輪抱死現象，這就保證了有效的制動。

工作過程：如圖4所示，ABS控制特性曲線圖顯示了在使用制動之后，車輛速度、車輪轉速、車輪加速度/減速度和ABS壓力調節器出口空氣壓力隨時間的變化情況。

當使用制動之后，車輛速度和車輪轉速降低，同時，車輪加速度/減速度也下降。在點t1，車輪轉速和車輛速度之間開始產生差距。點t2之后，ABS控制器檢測到車輪開始抱死，并降低ABS壓力調節器的出口氣壓，防止發生車輪抱死。在點t3，車輪加速度/減速度開始返回正常，ABS控制器停止降低ABS壓力調節器的出口氣壓，并使其保持常量。在點t5，車輪轉速和車速基本相同，ABS控制器檢測到車輪沒有將抱死的趨勢，并增加ABS壓力調節器的出口氣壓。上述過程不斷地重復直到車輛完全停止。

2 ABS在客車上的具體應用

目前客車上采用的主要是雙管路氣制動系統，隨著客車性能進一步提升和法律法規要求進一步提高，大部分客車上都裝配了性能可靠的ABS防抱死系統。以前的老司機深有體會：駕駛無ABS的客車為防止車輪抱死，提高其穩定性，在制動時需要通過點剎車來控制，駕駛難度大，容易疲勞；而加裝ABS系統的客車制動時只要常規操作，通過系統控制器(ECU)控制實現防抱死功能。相對于常規制動系統，加裝ABS系統增加了控制器(ECU)、壓力調節器、ABS齒圈、傳感器、ABS指示燈、線束等部件。

如圖5是客車常用的4通道(4S/4M)防抱死控制系統的原理圖，當緊急制動時，控制端7根據其從輪速傳感器2獲得的信號，當發現有一個或一個以上的車輪有抱死傾向時，會啟動壓力調節器4，控制調節每個通道中制動管路的壓縮空氣壓力，使其增大、減小或者保持不變，以使制動力相對于車輪的運動狀態、輪胎和道路間的附著條件保持在一個平均的最佳水平。其中4通道(4S/4M)表示4個傳感器和4個壓力調節器，適用于常用的2軸客車上。3軸客車使用的是6通道(6S/6M)，即6個傳感器和6個壓力調節器，相對于4通道而言多了一軸控制，布置方式和原理同4通道結構。

客車上一般都加裝有排氣制動和緩速器輔助制動系統，當ABS系統正常工作時，此車的ABS系統需控制排氣制動和緩速器制動功能。因為在摩擦因數較低的路面，如果單獨使用排氣制動和緩速器制動，或者與主制動一起使用，驅動輪可能會抱死。在ABS正常工作過程中，當發生這種情況時，此ABS系統根據情況自動釋放排氣制動和緩速器制動，以防止驅動輪拖死。如圖6所示，24 V的排氣制動電磁閥受制動開關、離合器開關、踏板開關以及排氣制動繼電器控制。正常情況下，排氣制動繼電器是斷開的，此時排氣制動電磁閥吸合。當排氣制動和緩速器制動與主制動一起使用時，為防止驅動輪抱死，此時ABS通過控制制動繼電器吸合，使排氣制動電磁閥斷電，從而釋放排氣制動，可以避免此時驅動輪拖死。ABS就是通過不停地控制制動繼電器，來控制排氣制動和緩速器制動。

同時在ABS發生故障時，儀表板上的ABS警告燈發亮，并恢復到常規(不帶ABS)制動系統。實際應用過程中，電氣設計的控制電路可以很好地實現該工況。

在底盤布置和使用ABS系統需注意幾項：

(1)傳感器和齒圈應垂直對中，間隙小于0.7 mm；

(2)壓力控制器安裝在車架上，與制動氣室連接管長度不超過1.5 m，要求閥體排氣口朝下；

(3)控制器必須安裝在密封艙內，防水、防撞、遠離熱源；

(4)如果客車在行駛過程中ABS燈亮，說明ABS系統出現故障，但常規制動仍然起作用，可以繼續安全駕駛，但對于這樣的客車，應盡快維修，讓ABS系統功能恢復正常。

3 結束語

ABS系統在客車上的應用普及程度越來越廣，加上其在技術及零部件制造質量上的不斷完善和提升，進一步提高了客車的主動安全性，為乘客的出行保駕護航。

【1】劉惟信.汽車設計[M].北京：清華大學出版社，2001.

【2】公安部道路交通管理標準化技術委員會.GB7258-2012 機動車運行安全技術條件[S].北京：中國標準出版社,2012.

ABSSpecificApplicationsontheBuses

HUANG Zhizhao

(Beijing AUV Guangdong Factory, Beiqi Foton Motor Co.,Ltd.,Foshan Guangdong 528244,China)

ABS technology and development were introduced briefly. Its working principle and main role were analyzed. Specific application on the buses was illustrated as well as correlative notices.

ABS；Buses；Working principle；Braking system

2015-02-05

黃智釗(1980—)，男，助理工程師，主要從事客車底盤制動系統、車橋、懸架、底盤總布置等方面的設計工作。E-mail:27420535@qq.com。