未來汽車列車制動技術改進建議及其檢測技術探討

陳南峰、谷占勛、應朝陽

(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研究所，無錫214151，中國)

未來汽車列車制動技術改進建議及其檢測技術探討

陳南峰、1谷占勛、1應朝陽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，研究了在現有檢測指標的基礎上，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等手段檢測；制動力分配可根據空載狀態與滿載狀態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對制動力分配的調整，并應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

隨著經濟的發展，物流配送行業高速發展，汽車列車越來越多的出現在公路運輸的隊伍中，這種貨運汽車軸數一般多達到六軸，其中五軸車、六軸車占了大多數。

目前我國機動車臺試檢測在空載狀態下檢測，對于汽車列車而言，日常使用主要處于負載或滿載狀態，空載狀態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，現階段我國汽車列車制動時序及制動力分配設計不合理，易造成制動瞬間車輛出現折疊或拖拽現象，而目前我國相關標準中尚無臺試檢測汽車制動時序及制動力分配的規定與方法。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時車輛質量與空載狀態質量相差巨大，導致在進行制動性能檢測時，檢測到的制動力差異很大，空載制動檢測結果不足以反映滿載制動性能實際狀態。為保證車輛道路運輸安全，應盡量模擬滿載運行時的狀態進行制動性能檢測。

1.2 國內現狀

迄今為止，在我國安檢機構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。在最新發布的GB 21861-2014《機動車安全技術檢驗項目和方法》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上，通過將制動臺舉升一定高度，使其它軸軸荷向被檢軸轉移，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德國經驗提出的，但因為兩國車輛在制動技術運用上的差別，檢測過程無法完全參照德國經驗。

德國車輛制動管路中裝有壓力測量傳感器標準連接接口，可通過相關裝置檢測制動時的制動氣壓，如圖2所示。德國相關法規規定，制動效率根據制動系統壓力的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，再根據制動氣壓與制動力的正比關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，這種方法相比于德國采用的方法危險系數高、操作性較差。

1.4 改進建議

為了便于參照德國經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，各軸制動時序至關重要，前軸制動快制動瞬間車輛易產生折疊，后軸制動快制動瞬間車輛易產生拖拽，因此汽車列車應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 國內現狀

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年我國發布的交通行業標準JT/T 426-2000《汽車列車性能要求》就做出了規定，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年該規定引入了國家強制性標準GB 7258-2004《機動車運行安全技術條件》。 GB/T 26778-2011中還規定了制動滯后時間的檢驗方法：將機械式微動開關或管路壓力開關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，在車輛制動系統正常工作壓力下，穩速踏下制動踏板后緩慢松開，記錄電秒表的時間顯示值。

從標準中的規定可以發現，目前我國針對制動時序的要求還不嚴格，只規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系統就有要求，GB7258-2004也有相關要求，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備。為防止緊急制動時由于轉向輪抱死導致轉向失靈，在日常使用中轉向輪基本無制動力，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定性，解決轉向輪日常使用中無制動力的問題，未來應加強安裝ABS系統的推廣力度，盡快使汽車列車按GB 7258-2012要求裝備ABS系統，同時應采取制動時序調整措施。

2.4 制動時序檢測

未來可鼓勵研發各種汽車列車制動時序的檢測設備。如目前市場上已經出現的多板式汽車列車制動性能檢測系統，其示意圖如圖3所示。

該檢測系統的整套檢測板由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%靜態軸荷時刻作為各軸制動時序比較的基準。

本次試驗用該設備對9輛汽車列車進行了檢測，試驗數據如表1所示，其中轉向軸普遍無制動力或制動力很小，導致部分車輛轉向軸制動力無法達到5%靜態軸荷，因此無法測出，記為‘∞’。

從表1數據可以發現:

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中的規定進行判斷。

表1 制動時序試驗數據

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折疊或拖拽現象，而我國汽車列車現階段并沒有制動力分配調整裝置，在空載狀態與滿載狀態下，車輛質量分布差距巨大，制動力分配無法滿足要求。因此，未來應在汽車列車上加裝制動力分配調整裝置，并對制動力分配及調整是否有效進行檢測。

3.2 國內現狀

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)質量與汽車列車質量比值的95%。

GB/T 26778-2011規定了路試檢測方法：以30 km／h的穩定車速，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。當預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個月后生產的車輛實施。要求在滿載條件下，汽車列車制動力的分配應滿足：對于申請道路運輸的車輛，僅使用牽引車（掛車）制動器時產生的制動減速度與使用牽引車和掛車全部制動器時產生的制動減速度的比值不應小于牽引車（掛車）質量與汽車列車質量比值的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小于牽引車（掛車）質量與汽車列車質量比值的90%，也即：牽引車（掛車）的整車制動率不應小于汽車列車整車制動率的90%。

GB18565報批稿規定了用多平板式汽車列車制動性能檢測系統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據為例：

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%。

雖然標準早有規定，但目前我國的汽車列車上普遍缺乏制動分配器，無法調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整裝置

制動力分配調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)來改變彈簧的預緊力，隨著車輛載荷的增加，相應地進行調整，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。

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

當汽車載荷發生變化時，理想的前、后輪制動力分配關系會隨之發生改變。如果制動系統安裝了機械式制動壓力調節閥，雖然可以避免出現后輪先抱死，但制動力調節曲線與理想的制動力分配曲線相差較大，導致制動效率不高。如果制動系統安裝了電子制動力分配系統，其制動力調節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的基礎上加裝EBD系統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，難以適應我國機動車檢測的發展的需要。

未來可鼓勵研發各種汽車列車制動力分配的檢測設備。如目前市場上已經出現的多板式汽車列車制動性能檢測系統，其示意圖如圖3所示。

采用該設備對9輛汽車列車進行制動力分配檢測，以便分析現階段我國汽車列車制動力分配現狀，試驗數據如表2所示。

表2 制動力分配試驗數據

從試驗數據中可以發現，現階段我國汽車列車制動力分配普遍處于不合格狀態，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，對于雙轉向軸牽引車，該問題尤為嚴重。

造成該現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，易發生制動折疊現象，因而放松了牽引車制動；

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

4 結束語

未來，隨著汽車制動技術的發展，在我國提高多軸中重型貨車、汽車列車制動技術要求，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，引導研究新的檢測技術與設備，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《機動車安全技術檢驗項目和方法》

[2] GB 7258-2012《機動車運行安全技術條件》

[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研究所）開放課題2014ZDSYSKFKT 4-1