卡車制動系統溫度監控系統設計

史召峰 邢剛 許慶

1.安徽工業經濟職業技術學院機械與汽車工程學院 安徽合肥 230051；2.合肥航凱科技有限公司 安徽合肥 230021

摘 要：本項目主要就是研究一種裝置，可以不斷檢測剎車片和制動鼓溫度，提供給司機。若高到某一設定的臨界點，則以聲光信號向司機報警，提醒司機采取相應措施，并自動開始直接向熱源剎車片、制動鼓少量多次噴淋水霧，則可防止以上情況出現，大大提高自身和后續車的行車安全。

關鍵詞：制動系統；溫度傳感器；系統檢測；自動噴淋

1 研發背景

目前，在國內山區道路中的重型卡車，為解決制動鼓散熱問題，許多車輛裝有噴水剎車系統。水箱內充有高壓氣。需要時打開閥門，在氣壓的作用下，將水噴射到輪胎外表面，達到降溫目的。司機為了保險起見，早早就開始大量淋水，造成路面濕滑或結冰，給后來車輛造成嚴重威脅，令交管部門很頭痛。再則，這種降溫方式，猶如隔靴搔癢，無法給熱源——剎車片、制動鼓直接降溫，往往是雖然輪胎不燃燒了，但含橡膠的剎車片卻已造成了不可逆的損傷，制動能力大大下降，導致行車安全隱患。

2 系統原理

牽引車電源為直流24V。半掛車由牽引車供電。系統主機電源直接來自駕駛室的電源降壓后使用。系統主機裝車用電氣插座（ISO7638），通過一條螺旋彈性五芯電纜與半掛車前端的五芯車用電氣插座連接。這電纜中有兩根線是供傳感器、電磁閥電源，另兩根線傳送串行總線信號，共有12個監控對象（六套溫度傳感器和六個噴淋頭）。為了保證測溫精度，需要縮小測溫范圍。初步建議測溫范圍是10℃～250℃，超出此范圍時另加高低溫超限指示。若需要在牽引車的轉向輪和驅動輪（最多也是三軸六個剎車鼓）也安裝監控系統，則可再加一套同樣的溫度傳感器和系統主機。

3 主要部件及結構

3.1 連接線（四組）

傳感器連接線：兩組，每組3根兩芯線。一端為7芯防水航空插頭分別與主機的左輪，右輪連接上。另一端為3個防水插頭，分別標有左前，左中，左后，右前，右中，右后，與傳感器相連。

語音器連接線：一組，帶有語音器。這組線是從擴音器中分出兩根線，一根兩芯線（紅、黑）、一根三芯線（黑、棕、藍）：兩芯線為電源輸入線，紅色為電源正極，黑色為電源負極；三芯線連接到下面一組線的一端（三種顏色要一一對應），語音器上紅色按鍵是電源開關。

主機電源和語音信號線：一組。這組線為三芯線，一端帶有航空插座的連接到主機標有電源的接口上，另一端連接到語音器送出的三芯線上。

3.2 主機（一件）

3.3 傳感器（六根）

國內半掛車絕大部分為三軸，共六個制動鼓，所以需要六個溫度傳感器。因制動鼓為旋轉件，采集測量靜止的剎車片固定蹄片的溫度較為容易。采用在固定蹄片側面予攻螺孔，將已制成螺栓形的溫度傳感器安裝在剎車固定蹄片上。這樣溫度傳感器測得的電信號用總線的方式，而不用多根電纜傳送到駕駛室的系統主機上。這不僅布線方便，而且可大大降低成本。

3.4 系統主機

系統主機外形有如一個手機，調整控制功能通過觸摸屏進行。用可調角度的手機座固定在駕駛室儀表板右上方，通電后連續顯示各剎車固定蹄片溫度，即同時顯示用位置區分的10個剎車片溫度。開始時內裝喇叭報“車軸溫度檢測系統自檢正常”語音兩次。當系統自檢通不過時，也會有相應語音提示。在任何一點的溫度達到危險點時，不僅該位置的溫度值即不斷閃動，而且數字前的紅色發光圖形也不斷閃爍。同時系統主機內裝喇叭即不斷發出警報聲。

4 裝置主要功能

該裝置可以不斷檢測剎車片和制動鼓溫度，提供給司機。若高到某一設定的臨界點，則以聲光信號向司機報警，提醒司機采取相應措施，并自動開始直接向熱源：剎車片、制動鼓少量多次噴淋水霧，則可防止以上情況出現，大大提高自身和后續車的行車安全。采用下位單片機、鉑溫度傳感器、數字轉換芯片組成感溫端，用上位單片機、觸摸屏、語音芯片和喇叭組成控制端，用浮子、干簧繼電器組成冷卻水位傳感器，用水箱、電磁閥、霧狀水噴頭組成執行端。

在半掛車下方安裝冷卻水箱，在其附近裝有集線控制器。當任一點的溫度達到予警點時，該集線控制器向通向該剎車片的水管電磁閥輸出一個信號，使得能自動向該過熱剎車片和制動鼓內部噴水，在系統主機顯示屏上同時有藍色圖形閃動。當該點的溫度在持續60秒內始終都維持在予警點溫度之下時，電磁閥即關閉，停止噴水，系統主機顯示屏上的藍色圖形關閉。

5 裝置創新

該裝置在不旋轉的安裝剎車片（熱源）的金屬剎車蹄片側面鉆一小孔，攻絲。然后將鉑溫度傳感器予制成螺釘狀擰入。這樣緊密接觸直接傳導，測溫時滯小，精度高。電信號經轉換后用導線送入微處理器。噴頭用特制的霧化噴頭，在熱源制動鼓和剎車片到攝氏102℃時，水將呈霧狀噴向制動鼓的內側摩擦面。霧狀水將瞬間氣化，既能快速大量吸熱，又不致減小摩擦系數。

主控制器采用大屏幕手機式結構，用觸摸屏控制和彩色圖形顯示信息，富有時代氣息。同時內嵌語音系統，情況變化時用自然語言向司機報告情況，盡量減少對司機視線和注意力的影響，而且，會因熱源溫度的不同，自動切換噴水模式：不噴、斷續噴、連續噴，無需司機動手操作。

6 結語

經過實踐驗證，該裝置無須像傳統噴淋裝置一樣在駕駛室由駕駛員進行噴淋操作，通過溫度傳感器的自動檢測傳輸信號，從而達到對制動輪轂進行自動噴淋降溫的效果，并且具備自動報警功能。該裝置可以有效地有效保護制動系統的正常運轉，實時監測半掛車剎車片固定蹄片溫度，在駕駛室內向駕駛員顯示相關信息并用語音播報提醒駕駛員，提高了工作效率。

參考文獻：

[1]趙軒，余強，袁曉磊，等.重型貨車長下坡行駛制動器溫升模型的研究[J].汽車工程，2015，37（4）：472475.

[2]梁大鴻.載重汽車制動系自動降溫的研究[J].商品與質量