從半掛車結構功能談鉸接列車行駛異常的糾正

張學禮　宗成強　張紅衛

（交通運輸部公路科學研究院運輸車輛運行安全技術交通行業重點實驗室，北京100088）

從半掛車結構功能談鉸接列車行駛異常的糾正

張學禮宗成強張紅衛

（交通運輸部公路科學研究院運輸車輛運行安全技術交通行業重點實驗室，北京100088）

現階段，鉸接列車是我國干線道路貨物運輸車輛的主要形式，其是否正常行駛，關系到交通運輸安全、關系到運輸企業的經濟效益，正確、快速的判斷和排除車輛行駛異常意義重大。本文從半掛車牽引部件、懸架系統、行走系統等半掛車結構功能進行分析，找出鉸接列車出現甩尾、輪胎異常磨損等非正常行駛的原因并分析其危害性；從而提出正確的糾正方法，使車輛正常運行，實現安全、高效運輸，并為廣大貨車車主、營運車輛維修單位以及相關技術人員提供參考。

汽車列車；行駛異常；故障原因；糾正方法

0　前言

鉸接列車是由一輛半掛牽引車與具有角向移動聯結的半掛車組成的車輛［1］。鉸接列車也稱為半掛汽車列車，是現階段我國貨物運輸的主要車輛結構形式。運輸的貨物裝在半掛車上，半掛牽引車上的承載由半掛車通過其前部下端的牽引銷及其座板傳遞到半掛牽引車的牽引座上，實現貨物運輸。半掛車一般由車廂、車架、支承裝置、懸架系統、行走系統、制動系統和燈光信號系統等組成，各系統又有不同的部件構成，各系統及其零部件在車輛行駛時起著不同的作用。車架上牽引銷座固定加工和懸架系統中前、中、后吊耳的固定焊接是確保鉸接列車正常行駛的基礎，關鍵尺寸和公差需要在生產過程中嚴加控制。鉸接列車在行駛過程中經常出現甩尾、輪胎異常磨損（吃胎、啃胎）現象，極易出現車輛制動距離長、輪胎提前更換和報廢、增加車輛運行油耗等不良現象，引發交通事故和增加運輸成本。造成這些現象的原因很多，也較為復雜，本文從半掛車結構、各部件功能等方面分析產生這種現象的原因，提出糾正措施并給出正確的糾正方法，為廣大運輸車輛業主、營運車輛維修單位及相關技術人員處理這一異?，F象提供參考。

1　半掛車軸距尺寸與結構功能分析

影響半掛車異常行駛的主要結構有半掛車牽引銷及其座板的定位和焊接，半掛車前、中、后吊耳在車架上相對于牽引銷中心的定位與焊接，懸架系統的安裝與調整等。主要體現在半掛車軸距應符合要求，牽引銷中心至第一軸左右輪距離的差符合要求。

1.1半掛車軸距及其調整

半掛車軸距是分別過半掛車牽引銷軸線和半掛車車輪中心且垂直于X平面和Y平面的兩平面間的距離［2］。X平面是車輛支承平面，一般為支承車輪的平坦、堅實的水平面；Y平面為車輛縱向對稱平面。半掛車在總體設計時就確定了半掛車軸距及其公差尺寸要求，半掛車在整個生產制造過程中要確保其符合要求，工藝保證應貫穿于制造全過程。但最終制造完工的車輛由于存在加工、焊接變形和測量誤差等因素，安裝完工的車輛軸距需要調整或校正。半掛車軸距的調整主要是通過安裝每根車軸上的可調拉力桿（可伸縮）實現。

首先在干燥平坦的半掛車支承面上通過支承裝置調平半掛車，用鉛錘、石筆、鋼卷尺等測量工具找出牽引銷中心在X面上的投影點和半掛車各軸左右輪中心在水平面上的投影點（可由幾種方式獲取），并做出標記；然后移開半掛車，連接每軸左右輪中心點，測量牽引銷中心至第一軸的垂直距離，即為半掛車軸距，也稱大軸距，測量牽引銷至第一軸左右輪中心點的距離，計算其差值，依次測量第一軸左右輪中心至第二軸左右輪中心距離（小軸距），計算其差值，按此方法測量第二軸至第三軸軸距及其差值；最后對照標準，判斷是否超出要求，并通過調整可調拉力桿達到標準要求。在調整偏差比較大的軸距時，可調拉力桿體轉動一圈可調拉力桿伸長或縮短約4 mm，車輪邊距離變化大約為10 mm，調整比例大約為1：4。可調拉力桿一側伸長或縮短4 mm時，不可調拉力桿一側將縮短或伸長為1 mm，是4：1的比例，掌握這些比例后能夠調整的更快、更準確。

圖1　半掛車軸距示意圖

1.2半掛車結構功能分析

車架是半掛車的主體，其制造精度高低是影響車輛行駛的基礎。一是應控制牽引銷座中心及其座板的位置，控制其左右居中、距最前端符合設計前懸要求。這些在生產過程中一般由工藝裝備控制，牽引銷是否居中是半掛車甩尾的根源；二是控制牽引銷中心至半掛車中間吊耳孔中心的距離差和相應的軸距尺寸；三是控制前左右吊耳中心至中間吊耳中心的對角線距離差和后吊耳中心至中吊耳中心的對角線距離差。焊接時采取相應的工藝措施減小變形，車架一旦焊接完成，便是一個整體，尺寸不易調整。

在半掛車設計時，為了便于消除制造誤差、焊接變形帶來的尺寸變化，確保最終的半掛車軸距符合要求，半掛車懸架系統的拉力桿就設計成了可調拉力桿（也稱為活拉桿）和不可調拉力桿（也稱為死拉桿），用于軸距和牽引銷中心至半掛車第一軸左右輪中心的距離差調整。

圖2　拉力桿

圖3　可調拉力桿安裝

半掛車懸架系統的可調拉力桿是半掛車軸距及相關尺寸調整的關鍵部件。半掛車懸架系統一般包括吊耳（焊接在車架上）、鋼板彈簧（用U型螺栓固定在車軸上）、平衡臂（安裝在中吊耳上）和拉力桿等，每根車軸分左右各安裝一組。拉力桿是連接前、中吊耳和固定在車軸上的拉力桿座的關鍵零部件，整個車輛的拉力通過車架、吊耳、拉力桿傳到車軸上，使車輛運行。拉力桿除承受拉力，還承受鋼板彈簧不斷變形帶來的循環壓力。為便于軸距校正，一根車軸按左右分別安裝一根可調拉力桿和一根不可調拉力桿，并按照車軸順序進行交換，即半掛車的第一軸左邊安裝可調拉力桿，其右邊就為不可調拉力桿，第二軸左邊為不可調拉力桿，其右邊就為可調拉力桿，第三軸與第一軸安裝相同。

可調拉力桿和不可調拉力桿兩端均鑲有尼龍橡膠套。尼龍橡膠套是一個彈性元件，其主要起到緩沖和耐磨的作用，其質量和性能的高低是半掛車異常行駛的主要因素之一?，F有尼龍橡膠套的制作材質也是針對于兩種性能設計的，緩沖性好的耐磨性差，或損害率高，耐磨性好的緩沖力差，這就需要針對于不同的車輛，不同的運輸環境選擇不同性能的尼龍橡膠套，國內暫沒有統一的國家或行業標準。

可調拉力桿由2個拉桿頭、1個拉桿體和4個高強度自鎖螺栓螺母組成。拉桿體兩端是分左右旋外螺紋，拉桿頭開槽并有固定螺栓螺母的一端是與拉桿體相配的左旋內螺紋和右旋內螺紋。當兩端拉桿頭固定，通過轉動拉桿體，使整個拉桿伸長或縮短。可調拉力桿上高強度自鎖螺栓螺母的選用和達到規定的扭緊力矩是關鍵所在。一是要求用高強度螺栓螺母（一般8.9級），這樣在緊固時能夠達到規定力矩，不至于達到一定力矩后，再加力，會使力矩變?。菁y變形、拉伸）；二是要采用自鎖螺母螺栓，在達到一定力矩后，不因為顛簸、受力變化而松動；三是兩個高強度螺栓要交替扭緊，尤其要觀察靠拉桿頭一端的螺栓，因為其內部可能為空心，拉桿體內伸可能達不到該處，影響鎖緊。

鋼板彈簧的主要作用是承載并起到減震和緩沖作用。它是壓在焊接在半掛車軸上的鋼板彈簧座并通過兩根U型螺栓與車軸、拉力桿座緊固在一起。在此連接中，一是控制鋼板彈簧座的左右位置對稱和位置尺寸符合要求；二是控制U型螺栓及其螺母的強度、高度符合要求；三是控制U型螺栓的扭緊力矩達到規定要求，最好在鋼板彈簧有預壓力時進行扭緊，因為鋼板彈簧在承載后隨著路面的不平、車輛運行的速度變化等會發生變化，易使U型螺栓松動，導致懸掛系統變形，使車輛行駛異常。

平衡臂主要是在車輛上下坡或顛簸時起到平衡各軸之間的承載力的作用。其通過銷軸安裝在半掛車的中吊耳上，一軸車不安裝，兩軸車安裝2個，三軸車安裝4個。鋼板彈簧在平衡臂中的左右均衡度也是車輛異常行駛檢查的關鍵項目，如果偏到一側，或與一側磨損嚴重，也需要進行調整。

2　車輛異常運行的危害與糾正

半掛車牽引銷中心至半掛車第一軸左右輪距離差（通常所說的等腰三角形）及其后面的軸距差是影響半掛車正常行駛的外部體現，大多異?，F象也是通過更換破損零部件、提高螺栓擰緊力矩等糾正。鉸接列車行駛過程中異常現象表現較多，本文主要是指在用車輛牽引銷處出現異常響聲、半掛車“甩尾”和半掛車出現輪胎異常磨損等現象。

2.1牽引銷處異常響聲

牽引銷是半掛牽引車與半掛車的機械連接機構，承載著牽引力、撞擊力和各種摩擦力，是半掛車的牽引力點。按照國家標準分為50號牽引銷［3］和90號牽引銷［4］，與車架的連接分為法蘭盤定位和圓錐面定位兩種方式。其互換性應符合GB/T 4606和GB/T 4607的規定，強度滿足GB/T 15088規定［5］。

在用車輛有時半掛牽引銷處在運行過程中出現異響，這就要在適當的時候將半掛牽引車與半掛車脫開，分別測量半掛牽引銷鵝頸處的尺寸、牽引座連接鉤的尺寸，按照GB/T 31883標準［6］判斷是否達到了磨損極限尺寸，出現了配合間隙。必要時更換牽引銷或牽引座連接鉤，消除間隙。這種現象在車輛起步、制動時容易出現前后撞擊，牽引銷由于磨損嚴重且超過其表面熱處理硬層，強度不夠易變性或斷裂，極易出現交通事故，應急時處理。

2.2半掛車“甩尾”

一般甩尾的車輛不會吃胎（三軸平行），但是車輛油耗會增加。甩尾主要由幾方面原因造成：半掛牽引車跑斜（主要是驅動輪不正，產生推力角）、牽引銷不正（偏差5 mm以上）、安裝定位原因使三軸整體偏移等。一般可以通過測量或路試來判斷是否出現甩尾。一是一般情況下，驅動橋不正，觀察掛車會向驅動橋靠前的方向甩尾。二是半掛車牽引銷不正會向牽引銷偏的方向甩尾。三是三軸整體不正那邊靠后向那甩尾?？梢愿鶕涔收嫌嗅槍π缘慕鉀Q，也可以通過輕微調整三根半掛車軸的整體偏移來解決甩尾問題。

2.3輪胎異常磨損

輪胎是半掛車的重要部件之一，其消耗量占運輸成本的20%～30%。輪胎使用是否合理，保養、調整是否及時、到位，將直接影響半掛車的行駛性能和貨物運輸企業的經濟效益。由于三軸半掛車運量大、效益高，為不少大型運輸公司所選用。但不少三軸半掛車行駛一定時間或距離后，就不同程度地出現了輪胎磨損異常現象，并且隨行駛里程的增加，日趨嚴重。

在出現輪胎異常磨損時，應根據實際情況判斷什么原因造成。一是看半掛牽引車與半掛車高度是否匹配，一般情況下空載時半掛車前段比后端高30～60 mm，滿載后基本保持半掛車水平或前段略高。當前端比后端高處100 mm以上時，鉸接列車匹配就不合理了，這種情況下半掛車前軸輪胎磨損嚴重；反之，當半掛車前端比后端低100 mm以上時，半掛車后軸輪胎磨損嚴重。

半掛車出現吃胎現象時，應檢查半掛車軸軸距及左右輪偏差是否增大，偏差增大引起輪胎磨損異常。半掛車行駛時，車軸兩端輪胎的轉速是相同的。如果軸距發生變化，兩端輪胎的側向滑動磨擦力增加，輪胎就邊滾動邊滑動，從而引起輪胎磨損異常。吃胎的車輛表現是軸距及左右偏差增大，但實際應查明原因。從前面半掛車結構功能分析看，應該有以下原因，一是U型螺栓是否松動，造成鋼板彈簧松動和拉力桿座松動，使整個懸架系統尺寸變化；二是鉸接列車在不正常路況條件下行駛，且載荷較大，容易使半掛車軸總成變形，造成軸距及左右偏差變化；三是懸架系統中拉力桿兩端尼龍橡膠套損壞。因為車輛在行駛過程中，路面凹凸不平，急轉彎等原因，使拉力桿尼龍膠套容易損壞。拉力桿是懸架系統中車軸定位的重要部件，如果導向拉桿膠套損壞，就會影響車軸左右兩端的定位，從而使軸距出現偏差；四是檢查可調拉力桿自鎖螺母是否松動、力矩是否達到要求以及是否使用高強度螺栓螺母等。

輪胎保養換位是否也是關鍵因素。由于路面有一定拱度，輪胎花紋氣壓多有差異，如果這種狀況持續時間較長，不同部位輪胎的受力、磨損各不相同，進而使相關輪胎磨損異常。即使裝在同一輪轂上的兩條輪胎，也會因輪胎胎面、花紋差異較大，兩輪外徑尺寸相同，導致相關輪胎磨損異常。因此，在換裝輪胎時，同一輪轂上的兩條輪胎應盡量一樣，并且經常觀察各輪胎的磨損情況，使它們不斷地換位，保持磨損均衡。

檢查半掛車各車輪是否變形，是否達到圓度要求。車輪變形也引起輪胎磨損異常。這是因為車輛在行駛過程中，由于路面凸凹不平或嚴重超載，輪輞容易偏擺失圓或開裂，致使輪胎重心偏移，引起“相關單胎”異常磨損?？赏ㄟ^測量輪輞尺寸，進行校正或更換輪輞處理。

另外，輪胎氣壓相差較大，頻繁使用緊急制動，也會導致輪胎局部磨損嚴重。三軸半掛車在轉彎時，所有輪胎的轉彎半徑均不相同。由于車軸無差速器，所以轉彎半徑較小的輪胎就會出現較嚴重的搓磨現象，從而導致輪胎磨損異常。這要在使用車輛時嚴加注意。

3　結語

隨著我國經濟的發展、高速公路路網的逐步建成和完善，貨物運輸由生產資料、原材料向附加值較高的生活用品、快遞業發展以及治理超載超限運輸的進一步深入和標準的統一，相信半掛車異常行駛現象會逐漸減少。但總體來看，由于半掛車產品質量由國家抽查監控到由企業自控，關鍵零部件缺少技術和標準支撐（尤其是懸架系統的尼龍橡膠套），且半掛車與半掛牽引車由半掛車企業根據用戶要求進行匹配等原因，我國鉸接列車的質量不容樂觀，用戶與掛車企業產生糾紛和打官司的事情時有出現。因此建議生產企業提高產品質量、相關部門研究制定零部件標準、使用單位加強車輛保養，避免車輛異常行駛現象的發生。

［1］ GB/T 3730.1-2001，道路車輛 類型 術語和定義［S］.

［2］ GB/T 3730.3-1992，汽車和掛車的術語及其定義 車輛尺寸［S］.

［3］ GB/T 4606-2006，道路車輛 半掛車牽引座50號牽引銷的基本尺寸和安裝、互換性尺寸［S］.

［4］GB/T 4607-2006，道路車輛 半掛車牽引座90號牽引銷的基本尺寸和安裝、互換性尺寸［S］.

［5］GB/T 15088-2009，道路車輛 牽引銷 強度試驗［S］.

［6］GB/T 31883-2015，道路車輛 牽引連接件、牽引桿孔、牽引座牽引銷、連接鉤及環形孔 機械連接件使用磨損極限［S］.

Nowadays， articulated semi-trailer is the main type of freight vehicle on arterial road， vehicle's running state is related to transportation safety， freight enterprise's economic benefit， therefore fast judgment and elimination of faults occurred in vehicle running has great significance to enterprise. This paper analyzed the structure characteristics， such as semi-trailer fifth wheel kingpin， suspension system，running system， and analyzed the hazards of combination vehicle's drifting and tyre's abnormal wear， found the potential reasons. Finally， this paper put forward the correct ways of error treatment， it can keep the combination vehicle in normal running state， achieve safe and efficient transportation， and also it can be the reference to vehicle's owner， vehicle's maintenance enterprise and related technical personnel.

articulated semi-trailer； abnormal running； fault cause； correction method

U463