圖解日本標準中清障車托舉能力的計算公式和影響因素

李忠生 許璇

日本的清障車起步于20W紀50年代末，至今已有近70年的制造歷史，其研發制造技術和使用操作技術當屬世界先進水平。現日本較著名的清障車生產廠家有多田野、古河、極東開發、福岡工業、花見臺等，這些廠家生產的清障車曾一度占據亞洲各國市場。但從2000年開始，隨著日本國內制造成本的增加，大多數廠家開始放棄常規型號清障車上裝的生產，反而選用美國、中國等企業生產的上裝，進口后與日本本土底盤組裝成清障車成品，再銷售給用戶。

盡管有近70年生產、使用清障車的歷史，但日本卻沒有專門論述清障車的標準和法規。對清障車的一些相關要求，只在一些通用的汽車標準中有所述及，如在日本運輸省頒布的《道路運送車輛的安全標準》中，對清障車托舉能力的計算就有詳細的規定。

日本汽車標準中要求計算清障車托舉質量的由來

據福岡工業株式會社介紹，該公司于1959年9月17日生產了第一輛清障車。而后，該車被運往東京品川陸運事務所辦理上牌手續，就在檢驗結束，檢驗官簽發合格證時，隨口問了一句：“這臺車能托起幾噸？”這隨口一問，可把他們公司的人問倒了。因為在當時的日本，清障車還是一種新車型，沒有相應的法規來衡量和判定其能力的大小，所以大家都對如何計算清障車的托舉能力一無所知，無法可依。

此事過后，福岡工業株式會社會同日本政府的相關部門經過充分討論和試驗后，在日本運輸省頒布的《道路運送車輛的安全標準》中第5條作出規定，清障車托牽行駛時，必須符合兩個基本條件：

a、前軸條件：清障車在進行托牽行駛作業時，必須“托得起并能平穩地行駛”。即在托起負載行駛狀態下，清障車轉向軸的軸荷必須大于或等于清障車前、后軸實際負荷的20%。

b、后軸條件：清障車在進行托牽行駛作業時，必須“不僅能托起，且還不會被損壞”。即在托起負載行駛狀態下，清障車后輪（或后軸）的實際負荷不能超過其允許負荷的限值。

從此以后，清障車在上牌卑批時，也需按照這兩條規定確定其托舉質量，并存檔備查。

日本汽車標準中托舉質量的計算

根據上述的前軸、后軸條件，可將其列出計算公式，以便能快速計算出清障車的托舉質量。

此后，清障車在上牌審批時，也需按照這兩條規定確定其托舉質量，并存檔備查。

1.前軸條件的計算公式

清障車在托牽行駛狀態下，清障車尾部托起一輛事故車，如圖i所示。由圖1分析可知，事故車的一端被托起離地后，被托起端的質量就會全部轉移到清障車的后軸上，設定轉移的質量為P，也即清障車所能托起的托舉質量為P。

由杠桿原理可知，托起事故車一端后，清障車的前軸也將被抬起，即清障車前軸的軸荷會減輕，所減輕的負荷也會轉移到后軸上。設定前軸所轉移到后軸的質量為G，即

G=Pe/L

式中，P為清障車托舉質量；e為后托距，指清障車后軸中心至托舉中心的距離；L為軸距。

那么，按前軸條件“在托起負載行駛狀態下，清障車的轉向軸軸荷必須大于或等于清障車前、后軸實際負荷的20%”的規定，清障車前軸條件下的托舉質量P1的計算公式為：P1=L（4F-R）/（L+5e）

式中，P1為前軸條件下的托舉質量；F為空載時前軸質量，含司乘3人，65kg/人；R為空載時后軸質量。

下面以某寬體駕駛室清障車為例，計算其前軸條件下的托舉質量，該清障車的具體參數如表1所示。

將表1的參數代入公式，計算可得P1=1392kg，即該清障車在前軸條件下的托舉質量為1392kg。可知，在滿足前軸有足夠轉向負荷的前提下，該清障車在距后軸中心1850mm處最大能托起1392kg的負荷。

2.后軸條件的計算公式

托起負載行駛狀態下，清障車后輪（或后軸）的實際負荷不能超過其允許負荷的限值。由圖1分析可知，清障車托牽行駛時，后軸的實際負荷等于后軸自重、前軸所轉移到后軸的負荷及托舉質量三者之和。清障車后軸條件下的托舉質量P2的計算公式為：

P2=L（TR-R）/（L+e）

式中，P2為后軸條件下的托舉質量；TR為后軸輪胎的最大允許負荷4480kg。

根據表1的參數計算可得清障車后軸條件下的托舉質量P2=1282.5kg，即該清障車后軸條件下的托舉質量為1282.5kg。可知，在滿足后軸（后輪胎）不超過其允許負荷時，該清障車在距后軸中心1850mm處最大能托起1282.5kg的負荷。

3.比較前后軸條件下的P值

對比P1和P2的計算結果，數值小的P值即為該車最大托舉質量。取較小P值作為清障車的托舉質量，不僅能保證清障車有足夠的轉向負荷，而且能保證后軸及后輪處于安全限值內。當然，在實際托舉作業時，上裝中的各個部件也需符合該托舉質量下所需的強度和剛度。

影響清障車托舉質量的因素

由上述公式可知，清障車的托舉質量與軸距、空載下的前后軸荷、后托距等因素有關。通過改變某個因素的數值，分析托舉質量的變化趨勢，這對研究底盤與上裝在性能上的最佳匹配，以及用戶安全合理使用清障車都是很有參考價值的。下面以某輕型清障車為例，按照前軸條件下對其進行計算，說明各參數對托舉質量的影響。為了更好地比較各參數的變化與托舉質量的關系，下面將以圖示形式來對比各參數下的托舉質量。

1.司乘人員的因素

表1假定的清障車是寬體駕駛室，允許3人乘坐。但在實際的車輛產品中，輕型清障車大多為窄體駕駛室，一般允許2人乘坐；且在實際清障救援中，往往也只有操作人員1人乘坐。表2為某窄體駕駛室清障車的相關參數。

假設減少2個司乘人員后，將由表2的參數代入前軸條件下的計算公式，得出托舉質量P1窄=1276kg。由此可看出，司乘人員越少，托舉質量尸也會相應減小。下面的圖示中，均以P1窄=1276kg來對比各因素變化得出的相應P值。

2.后托距的因素

現改變表2中的后托距e的數值，假定e改l=2150mm和e改2=2450mm，其他參數不變，那么分別計算可得：P改l=1130kg和P改2=1017kg，如圖2所示。

從圖2中可清楚看出，后托距e越大，清障車的托舉質量P1就越小。

圖2后托距對托舉質量的影響

3.軸距因素

一般來說，軸距越長，清障車的整備質量也會相應増大。但本文假定軸距增長，其前后軸的質量不變。

改變表2中的后軸距L的數值，假定L改l=2500mm和L改2=3400mm，其他參數不變，那么分別可得P1改l=l163kg和P1改2=1470kg。將這種軸距的托舉能力與軸距為2800mm時的計算結果進行對比，如圖3所示。可見，清障車的軸距越長，托舉質量也相應增大。

4.配重因素

給清障車前軸安裝配重，這是生產企業為了提高整車的托舉質量而經常采用的方法之一。在實際生產中，增加配重的方式有兩種，一種是在清障車前懸保險杠下加配重；另一種是在駕駛室背后加配重。假定分別在前懸保險杠下加150kg，在駕駛背后加600kg的配重，按前軸條件下計算，可分別得到托舉質量尸P1配l=1468kg和P1配2=1394kg。將這二種加配重與未加配重下的托舉質量在圖上標識出來對比，如圖4所示。

由圖4可看出，在前保險杠安裝配重，確實更能有效地提高清障車的托舉質量。但是其缺點也較為明顯，因為增加了前軸車架懸掛系統的負載，降低了駕乘的舒適感，鋼板彈簧的使用壽命也相應降低了。且近幾年生產的新底盤前懸下部增加了減震裝置和氣囊感應器，以及碰撞緊急剎車傳感器等裝置，在前懸掛保險杠下部的空間已無法再供改裝企業加裝配重了。

而與在前懸掛保險桿下部加配重相比，在駕駛室背后加裝配重的方法，對提高整車的托舉質量的效果卻不是很明顯，需比前者増加更重的配重，才能得到相同的托舉質量。

5.駕駛室背后配裝常規吊臂或隨車吊

目前清障車通常都配有吊臂或隨車吊裝置，如圖5所示。配裝常規的吊臂時，在保證有足夠的起吊空間下，駕駛室背后還可布置工具箱，以便存放較多的清障救援工具。而配裝隨車吊裝置，由于空間的限制，通常需將其直接裝在駕駛室背后。這樣反而可以增大前軸的質量。

根據分別配裝了這兩種起吊裝置的清障車實際參數，可計算其托舉質量，如圖5所示。因為隨車吊裝置直接安裝在駕駛后背，増加了前軸負荷，從而可以得到較大的托舉質量。

但在實際的清障作業中，這兩種起吊裝置各有優勢，難分高下。配裝了隨車吊的清障車，托舉質量雖然稍大點，其吊機的作業也更靈活些。但配裝常規吊臂的清障車，在成本、起吊、牽拉、扶正等方面的優勢也是相當明顯的。

結語

影響清障車托舉能力的因素，除了底盤自身的軸距、軸荷等以外，還跟清障車生產企業的上裝有關。如上裝采取輕量化設計，使空載時后軸軸荷盡可能小，從而能夠提高清障車的“后軸條件”下的托舉質量；或者在同等質量下布置上裝，如能將上裝的質心前移靠近前軸，亦能夠提高清障車的“前軸條件”下的托舉質量。