探析消防車輛制動性能熱衰退對行車安全的危害與預防措施

摘要：消防車輛制動性能直接影響著行車安全。本文主要從制動器結構、摩擦副材料，對制動器制動性能熱衰退現象進行分析、研究，并就制動性能熱衰退帶來的危害出發，從不同角度闡述了關于消防車輛制動性能熱衰退的預防措施，有效地避免由于熱衰退導致交通事故發生。

關鍵詞：消防車輛；行車安全；制動器；熱衰退

消防車輛的制動性能直接影響著行車安全，同時制約著消防車輛動力性是否能有效發揮。消防車輛行駛過程中發生的交通事故通常與車輛制動距離太長、緊急制動時易側滑等情況有關，因此消防車輛的制動性能對消防車輛的行駛安全具有重要保障。根據公安部交通管理局通報數據，制動性能熱衰退造成的交通安全問題已成為我國重大交通事故的關注焦點之一。如何有效地預防制動性能熱衰退引發安全問題，將成為提高安全行車的重要舉措。本文以提高消防車輛安全行駛的可靠性，通過分析制動器制動性能熱衰退的形成機理及對行車安全的危害，提出若干預防措施，對行車安全具有十分重要的現實意義。

一、消防車輛制動性能熱衰退的概念

消防車輛的制動系統在高速、短時間內重復制動或下長坡時連續制動的情況下，制動器溫度達到200℃以上時，制動接觸面的有機物受高溫發生分解，其分解物在接觸面間形成“潤滑”薄膜，降低接觸面的摩擦系數，使制動性能顯著下降，此現象稱為制動性能熱衰退。相關研究表明，當制動器內壁溫度達250℃左右時，制動性能開始下降，出現前期制動器熱衰退；當溫度超過600℃時，接觸面材料發生更加劇烈的分解反應，大量的分解物使兩接觸面發生“分離”現象，從而失去制動性能。

車輛在制動過程中制動性能熱衰退現象不可避免，其抗熱衰退性能與摩擦副材料、制動器結構有直接關系。衡量抗熱衰退性能一般用短時間內連續制動的制動效能與冷制動（120℃以內）效能的百分數視為評價指標。根據ISO/DIS6597規定，消防車輛應滿足在一定車速下、短時間內連續制動15次，每次制動強度在-2.5～-3.5m/s2范圍內，最終的制動效能應不低于冷試驗（120℃以內）制動效能的60%。對于行駛在高速、蜿蜒盤山等非常規路段的消防車輛，其制動器的抗熱衰退性能需有更高的要求，以保證特殊路段行駛的制動效能。

二、消防車輛不同類型制動器的熱衰退

消防車輛的制動器按結構可分為鼓式制動器和盤式制動器兩類，其主要特點如下：

1.鼓式制動器

鼓式制動是最先應用在消防車輛上的制動系統，制動鼓安裝在輪轂上并跟著車輪一起轉動，當收到制動信號時，制動活塞推動制動片與制動鼓產生摩擦，實現車輛制動。優勢：鼓式制動構件少，制造成本較低，制動時產生自增力作用，絕對制動力大。缺點：①散熱性差，熱衰退現象明顯；②封閉的制動裝置，冷卻難度大。

2.盤式制動器

盤式制動是以靜止的制動片，夾住隨輪轂轉動的制動盤以產生摩擦，達到制動效果。優勢：①散熱性良好，不易造成熱衰退現象；②反應快，制動力均勻，冷卻性好；③構造簡單，易于維修。缺點：①絕對制動力低于鼓式制動，缺少自增力；②零件的更換頻率高，增加維護費用；③難以實現車輛駐車制動，后輪盤式制動的大、重車型，需加設鼓式駐車制動裝置。

綜上所述，鼓式制動器抗熱衰退性差，非長時間連續、頻繁制動，鼓式制動有一定優勢。盤式制動抗熱衰退性好，但制動力比鼓式制動器小，需通過增大摩擦接觸面積以產生更大的制動力。

三、制動器制動性能熱衰退對消防車輛行駛的危害

1.制動性能熱衰退導致制動片異常磨損

消防車輛連續、長時間制動時，制動裝置所散熱量遠不及制動產生的熱量，導致溫度只升不降出現熱衰退，加劇制動片磨損。長期如此，摩擦系數驟減，摩擦間隙增大，制動片與制動鼓未能及時貼合，出現滯后制動，增大制動距離，造成行車安全隱患。消防車在長、陡坡路段下行時，滿載消防車輛慣性大，制動器需提供更大的制動力來實現制動，對制動器的破壞性增加，溫度升高加快材料脫落，最終喪失制動效能，引發嚴重的交通事故。

2.制動器溫度升高影響制動效能

制動器長時間、高強度制動，使制動器始終處于高溫、熱疲勞狀態，嚴重的出現裂紋，影響車輛制動安全性。如果消防車的制動器是由制動鼓和有機材料組成，高溫還會導致制動器的變形，影響了制動過程的穩定性。

四、預防消防車輛制動性能熱衰退的措施

消防車車輛在道路上行駛時，經常遇到上坡、下坡、窄路、彎路等復雜多變路況，在行駛過程中制動器工作頻繁，造成制動性能熱衰退，使消防車輛的制動效能下降，直接影響行車安全。因此，為確保行車安全，宜采取以下措施。

1.溫度監控系統

制動器熱衰退現象對車輛的制動性能有著顯著影響，特別是當車輛行駛在長、陡、急彎等下坡路段時，容易使制動器處于制動性能熱衰退期，此時駕駛員如能實時對車輛制動器工

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作溫度進行掌握，提前做好應對措施將能較為有效地提高行車安全。

目前，現有的消防車輛還未采用溫度監控系統，市面上大型重載貨車的制動器溫度監控系統通過在制動器內部安裝溫度傳感器，傳感器直接的測得制動器溫度情況。此方法直接有效，但對于成本、壽命問題難以保證。基于制動器結構特點、溫度場特性及熱傳學反問題理論，可通過較易獲得的制動器外部溫度，“反演”間接地得到制動器內壁溫度。該方法可有效地避免直接測量系統的不足，且反演結果可以全面地反映出制動鼓溫度的分布情況，滿足駕駛員對制動器溫升情況的掌握。

2.改進制動摩擦片材料

改進制動摩擦片是在摩擦材料中加入適量耐高溫黏合劑，如環氧樹脂、三聚氰胺樹脂等改進的酚醛樹脂作為黏合劑，使摩擦片耐高溫度達400℃以上，且耐磨性較好。

3.發動機制動

消防車在長、陡坡路段下行時，滿載的消防車慣性大，制動裝置散熱時間短，此時如空擋下坡，車輛制動力全部由制動裝置提供，短時間極易使制動器失去制動效能。車輛行駛速度主要取決于動力系統組成，恒轉速的發動機，變速器擋位越低，齒輪系統扭矩越大，動力系統對車輛的制動力越大。滿載的重型消防車下長坡時選擇的檔位，宜采用車輛上坡時所用的擋位。

4.輔助制動裝置

利用輔助制動裝置減輕制動器的工作強度，降低制動器的工作溫度，避免制動熱衰退對行車安全造成的影響。常用的輔助制動裝置有電渦流式制動器、液渦流式制動器。在發動機排氣管內設有閥門，增大發動機的排氣阻力，以提高發動機輔助制動的效果。

5.配備降溫裝置

為降低制動器工作溫度，防止制動器產生過大的熱衰退，常用的方法是制動鼓淋水。山區執勤消防車輛必須配備制動鼓淋水裝置，制動鼓淋水裝置應作為山區消防車出廠前標準配置。對制動鼓淋水應在下長坡前開始，且制動過程中連續不斷地對制動鼓淋水，決不允許在長時間制動而使制動鼓溫度很高后再淋水降溫。

6.保持正常的輪胎氣壓

在山區道路行車時，輪胎經常傳遞較大的驅動力和制動力，使輪胎的工作溫度較高，而隨輪胎在工作溫度的升高，橡膠強度變差，輪胎氣壓升高。因此，在山區行車時，應保持輪胎正常的氣壓，并注意輪胎的工作溫度，以防止輪胎爆裂。

五、結語

綜上所述，基于制動器的結構特點、摩擦副材料和制動性能熱衰退的形成機理與危害，提出以下預防措施：

1.下坡路段任何車輛均需利用發動機制動，有效地降低制動器工作強度；

2.定期對制動系統進行排查，包括車輪胎壓、摩擦片等；

3.制動設備的改良措施：采用先進摩擦片材料、引入輔助制動裝置、降溫裝置和制動器溫度檢測裝置等。

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