某O4類半掛車ABS性能測(cè)試研究

孫 勇，于 潮，許志光

Sun Yong，Yu Chao，Xu Zhiguang

（中國(guó)汽車技術(shù)研究中心，天津 300300）

0 引 言

近年來(lái)，牽引汽車和掛車組成的汽車列車逐漸成為我國(guó)道路交通貨物運(yùn)輸?shù)闹黧w，掛車作為甩掛運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，大大提高了道路運(yùn)輸效率，但載貨量大、滿載軸荷分配不均衡等因素，使車輪極易發(fā)生抱死，給日益復(fù)雜的道路交通狀況帶來(lái)嚴(yán)峻考驗(yàn)，近年來(lái)汽車列車引發(fā)的道路交通事故不斷增加，帶來(lái)重大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，引起社會(huì)的廣泛關(guān)注[1-2]。這些問題多數(shù)與掛車制動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)，ABS成為解決上述問題的重要途徑。研究表明：安裝ABS的車輛能最大限度地利用輪胎與地面之間的附著力，可顯著提高車輛制動(dòng)性能；在直線緊急制動(dòng)時(shí)可有效阻止車輪抱死引起的側(cè)滑、甩尾的發(fā)生，并能減少輪胎磨損[3-5]。

1 國(guó)內(nèi)掛車ABS應(yīng)用現(xiàn)狀

GB 12676—2014《商用車輛和掛車制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》規(guī)定：不超過(guò)4軸的N3類機(jī)動(dòng)車輛應(yīng)安裝符合GB/T 13594—2003《機(jī)動(dòng)車和掛車防抱制動(dòng)性能和試驗(yàn)方法》規(guī)定的 1類防抱死制動(dòng)系統(tǒng)，且 O3和 O4類掛車應(yīng)裝備滿足GB/T 13594—2003要求的防抱系統(tǒng)。GB 7258—2017《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》規(guī)定：總質(zhì)量大于3 500 kg的掛車應(yīng)安裝符合規(guī)定的防抱制動(dòng)裝置。可以看出，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求牽引汽車和O3、O4類掛車強(qiáng)制安裝ABS。

目前，國(guó)內(nèi)消費(fèi)者對(duì)掛車ABS的實(shí)際功效認(rèn)識(shí)不足，在實(shí)際行駛中會(huì)遇到掛車ABS工作效果不好的情況，甚至?xí)苯有兜?ABS。一般而言，導(dǎo)致掛車ABS工作效果不理想的原因主要有以下方面[6-8]。

（1）安裝的ABS質(zhì)量不過(guò)關(guān)。

國(guó)內(nèi)掛車ABS生產(chǎn)廠家數(shù)量多且良莠不齊，不少掛車廠為降低成本且迫于法規(guī)要求而選擇一些可靠性差、穩(wěn)定性低的ABS產(chǎn)品。

（2）掛車基礎(chǔ)制動(dòng)系統(tǒng)工作效果不理想。

掛車自身的基礎(chǔ)制動(dòng)系統(tǒng)存在問題，如ABS傳感器安裝不到位、氣壓管路布置不合理等，這些會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)系統(tǒng)功能降低，影響掛車ABS的性能。

（3）非專業(yè)性改動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)的配置。

對(duì)掛車制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改動(dòng)，旨在升級(jí)系統(tǒng)配置、優(yōu)化管路布置等，但由于缺乏專業(yè)性，導(dǎo)致改動(dòng)后的制動(dòng)系統(tǒng)達(dá)不到理想制動(dòng)效果。

部分掛車 ABS生產(chǎn)廠家的測(cè)試人員對(duì)掛車ABS性能測(cè)試方法理解不深，影響掛車ABS性能測(cè)試工作。

2 樣車參數(shù)配置

掛車沒有動(dòng)力源，單獨(dú)的掛車無(wú)法完成 ABS性能試驗(yàn)，需要牽引汽車提供驅(qū)動(dòng)力，進(jìn)行 ABS性能測(cè)試的汽車列車如圖1所示。

圖1 ABS性能測(cè)試樣車

牽引汽車和半掛車的參數(shù)見表1、表2。

表1 牽引汽車參數(shù)表

表2 半掛車參數(shù)表

依據(jù)表 1、表 2中的參數(shù)，得到基于 GB/T 13594要求的計(jì)算ABS性能的過(guò)程參數(shù)，見表3。

表3 計(jì)算ABS性能的過(guò)程參數(shù)

3 樣車試驗(yàn)準(zhǔn)備

半掛車ABS性能測(cè)試需要在空載和滿載2種載荷狀態(tài)下進(jìn)行：（1）在半掛車附著系數(shù)利用率測(cè)試中，僅需要在空載狀態(tài)和高附著系數(shù)路面下進(jìn)行；（2）在半掛車滿載狀態(tài)下僅測(cè)試ABS功能失效時(shí)的剩余制動(dòng)性能，其制動(dòng)性能應(yīng)滿足GB 12676的要求。當(dāng)測(cè)試ABS不工作情況下的制動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，只對(duì)試驗(yàn)掛車的 1根車軸進(jìn)行制動(dòng)，拆去其他車軸上的車輪，僅留下 1根軸的車輪滿足正常行車制動(dòng)工作要求[9]，如圖2所示。

圖2 ABS不工作情況下制動(dòng)強(qiáng)度測(cè)試

為便于對(duì)掛車進(jìn)行單獨(dú)制動(dòng)，并保證ABS不工作情況下最佳制動(dòng)強(qiáng)度測(cè)試，需要對(duì)汽車列車的制動(dòng)氣路進(jìn)行改造，如圖 3所示，可進(jìn)行單獨(dú)掛車制動(dòng)，也可保證緊急狀況下汽車列車制動(dòng)。通過(guò)控制氣壓流量手控閥門的開啟大小，達(dá)到控制掛車制動(dòng)氣壓的目的。測(cè)試過(guò)程中逐漸增大制動(dòng)管路壓力，并進(jìn)行多次試驗(yàn)，從而確定只有掛車制動(dòng)時(shí)列車的最大制動(dòng)強(qiáng)度。

圖3 汽車列車制動(dòng)管路改造示意圖

高精度測(cè)試儀器可保證測(cè)試的可靠性，半掛車ABS測(cè)試所用儀器見表4。

表4 ABS性能測(cè)試主要儀器

4 ABS性能測(cè)試

4.1 附著系數(shù)利用率測(cè)試

附著系數(shù)利用率εH為半掛車ABS工作時(shí)的最大制動(dòng)強(qiáng)度zRAL和半掛車ABS不工作時(shí)的路面附著系數(shù)k的商，為消除制動(dòng)器不同溫度對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，GB/T 13594建議先測(cè)定zRAL再測(cè)定k，測(cè)試結(jié)果見表5。

表5 ABS附著系數(shù)利用率測(cè)試

4.2 半掛車儲(chǔ)能裝置能量消耗測(cè)試

半掛車ABS能耗試驗(yàn)前，半掛車處于空載狀態(tài)。首先，半掛車儲(chǔ)能裝置的初始能量相當(dāng)于半掛車供能管路接頭處壓力為0.8 MPa時(shí)的能量，然后切斷對(duì)半掛車儲(chǔ)能裝置的供能，以至少30 km/h的初速度，對(duì)半掛車施加15 s全行程制動(dòng)，當(dāng)1次制動(dòng)時(shí)間不能達(dá)到15 s 時(shí)，則分階段進(jìn)行制動(dòng)，累積總制動(dòng)時(shí)間滿足15 s。自第1階段制動(dòng)以后各個(gè)階段起，制動(dòng)后，儲(chǔ)能器中的壓力不得低于上階段制動(dòng)終了時(shí)儲(chǔ)能器中的壓力，且以后各階段的制動(dòng)時(shí)間從半掛車儲(chǔ)能器的壓力等于上階段制動(dòng)終了的壓力時(shí)算起。

制動(dòng)試驗(yàn)結(jié)束后，車輛靜止，對(duì)半掛車進(jìn)行4次全行程行車制動(dòng)，要求在第 5次制動(dòng)時(shí)，工作回路中的壓力使車輪周緣制動(dòng)力之和不小于車輪最大靜載荷之和的22.5%，并且任何制動(dòng)系統(tǒng)不能未經(jīng)ABS控制而自行制動(dòng)，測(cè)試結(jié)果見表6。

4.3 ABS失效剩余制動(dòng)性能測(cè)試

半掛車ABS失效時(shí)，剩余制動(dòng)效能需要滿足GB 12676要求的該類掛車滿載時(shí)行車制動(dòng)規(guī)定性能的 80%，即施加在制動(dòng)車輪周緣的力的總和與相應(yīng)靜態(tài)輪胎軸荷總和的比值不低于 36%。測(cè)試需解除半掛車ABS裝置，使ABS處于不工作狀態(tài)，半掛車初始制動(dòng)速度為60 km/h，測(cè)得列車制動(dòng)強(qiáng)度zR+M，掛車制動(dòng)強(qiáng)度zR由式（1）計(jì)算。

半掛車ABS失效剩余制動(dòng)性能測(cè)試結(jié)果見表6。

表6 半掛車ABS性能測(cè)試結(jié)果

4.4 半掛車ABS附加檢查測(cè)試

空載狀態(tài)下半掛車在高附著系數(shù)路面，以 40 km/h和80 km/h的初速度進(jìn)行ABS工作檢查試驗(yàn)，駕駛員全力緊急促動(dòng)制動(dòng)，在速度大于等于15 km/h時(shí)，允許ABS直接控制的車輪短暫抱死；當(dāng)車速低于15 km/h時(shí)，允許車輪任意抱死；對(duì)于ABS間接控制的車輪在任何車速都允許抱死，但在任何情況下不應(yīng)影響車輛的穩(wěn)定性。測(cè)試曲線如圖4、圖5所示。

圖4 初速度40 km/h時(shí)ABS工作曲線

圖5 初速度80 km/h時(shí)ABS工作曲線

從圖4、圖5可以看出各車輪速度在車速附近的波動(dòng)。當(dāng)輪速曲線迅速降低且偏離車速曲線較大時(shí)，車輪具有即將抱死趨勢(shì)，掛車 ABS隨即發(fā)揮調(diào)節(jié)作用防止車輪抱死，使車輪速度回歸至車速附近，直至車輪速度與車速在合理范圍之內(nèi)，即保持合理范圍的滑移率，表明掛車ABS在防止車輪抱死、保持車輛穩(wěn)定性方面發(fā)揮了作用，該掛車ABS性能符合GB/T 13594要求的附加檢查測(cè)試。

對(duì)于裝備A類ABS的半掛車，當(dāng)左右車輪處于不同制動(dòng)強(qiáng)度的路面上時(shí)，如圖 6所示，駕駛員以50 km/h的初速度全力緊急促動(dòng)制動(dòng)， ABS直接控制的車輪不應(yīng)抱死，因試驗(yàn)半掛車裝備 B類ABS，無(wú)需進(jìn)行制動(dòng)強(qiáng)度項(xiàng)目測(cè)試。

圖6 半掛車不同附著系數(shù)路面制動(dòng)強(qiáng)度測(cè)試

5 結(jié) 論

掛車制動(dòng)性能關(guān)系著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人身安全，政府行政部門已經(jīng)出臺(tái)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及政策，但是生產(chǎn)廠家及相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)掛車 ABS測(cè)試經(jīng)驗(yàn)不足，對(duì)掛車制動(dòng)性能檢測(cè)未引起足夠重視。選用某國(guó)產(chǎn)O4類半掛車，結(jié)合實(shí)車道路試驗(yàn)，對(duì)掛車ABS的測(cè)試方法及相關(guān)注意事項(xiàng)進(jìn)行了詳盡描述，半掛車ABS性能檢驗(yàn)結(jié)果符合GB/T 13594對(duì)B類防抱制動(dòng)系統(tǒng)的性能要求，既有助于對(duì)國(guó)內(nèi)半掛車法規(guī)認(rèn)證的理解，又對(duì)生產(chǎn)廠家及相關(guān)機(jī)構(gòu)和消費(fèi)者等開展質(zhì)量檢測(cè)、性能研究與優(yōu)化改進(jìn)具有較好的指導(dǎo)意義。

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