汽車列車平板制動(dòng)臺(tái)檢測(cè)系統(tǒng)

肖澤民

摘 要：為滿足GB18565《道路運(yùn)輸車輛綜合性能要求和檢驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)汽車列車的制動(dòng)時(shí)序和制動(dòng)力分配的檢驗(yàn)要求，本文提出了一種可以檢測(cè)所有汽車列車的常規(guī)制動(dòng)項(xiàng)目和制動(dòng)時(shí)序、制動(dòng)力分配情況的汽車列車制動(dòng)平板臺(tái)檢測(cè)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：汽車列車;制動(dòng)時(shí)序;制動(dòng)力分配;牽引車;掛車;軸制動(dòng)率;不平衡率;整車制動(dòng)率

中圖分類號(hào)：U467.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）13-0055-02

0 前言

國(guó)內(nèi)汽車列車技術(shù)水平在近年來有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，目前逐漸向著大型化、專業(yè)化、電子化、智能化的方向不斷發(fā)展，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)汽車列車的生產(chǎn)與使用會(huì)得到更加完備的發(fā)展，在國(guó)家建設(shè)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起到越來越重要的作用[1]。汽車列車越來越多的出現(xiàn)在公路運(yùn)輸?shù)年?duì)伍中，這種貨運(yùn)汽車軸數(shù)一般多達(dá)到六軸，對(duì)于多軸的汽車列車如果制動(dòng)時(shí)序和制動(dòng)力分配設(shè)計(jì)不合理，易造成制動(dòng)瞬間車輛出現(xiàn)折疊或拖拽現(xiàn)象，從而出現(xiàn)交通事故。在GB18565-2016發(fā)布之前，國(guó)家有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其作出過要求，如在2000年發(fā)布的交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT/T426-2000《汽車列車性能要求》（該標(biāo)準(zhǔn)在2011年升級(jí)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T26778-2011《汽車列車性能要求及試驗(yàn)方法》），規(guī)定了掛車最后軸制動(dòng)動(dòng)作滯后于牽引車前軸制動(dòng)動(dòng)作的時(shí)間不大于0.2s的要求和制動(dòng)力分配的要求：牽引車（或掛車）制動(dòng)力與汽車列車制動(dòng)力的比值不得小于牽引車（或掛車）質(zhì)量與汽車列車質(zhì)量比值的95%，并提出了相應(yīng)的檢驗(yàn)方法，但由于檢驗(yàn)方法過于繁瑣，可操作性差，無法在檢測(cè)制動(dòng)力的同時(shí)檢測(cè)，因此基本沒有檢測(cè)站在執(zhí)行。而在GB18565-2016標(biāo)準(zhǔn)中要求使用汽車列車平板制動(dòng)臺(tái)來檢測(cè)制動(dòng)時(shí)序和制動(dòng)力分配[2]，這種方法可操作性強(qiáng)，適用于檢測(cè)站。本檢測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)對(duì)完善汽車列車的檢測(cè)提供了一個(gè)操作性強(qiáng)的設(shè)備，對(duì)于汽車列車的安全行駛有著重大的意義。

1 檢測(cè)系統(tǒng)的組成及布局設(shè)計(jì)

汽車列車平板制動(dòng)臺(tái)檢測(cè)系統(tǒng)包括：（1）平板制動(dòng)臺(tái)體;（2）電控系統(tǒng);（3）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng);（4）顯示單元組成（見圖1）。平板制動(dòng)臺(tái)體包括前、中、后三組制動(dòng)臺(tái)體，前制動(dòng)臺(tái)體分為左右兩塊制動(dòng)單元。中制動(dòng)臺(tái)體包括左右兩組制動(dòng)板，每組制動(dòng)板含五塊制動(dòng)單元。后制動(dòng)臺(tái)體包括左右兩組制動(dòng)板，每組制動(dòng)板含十塊制動(dòng)單元（見圖2）。

檢測(cè)系統(tǒng)的整體布局是根據(jù)GB1589-2016《汽車、掛車有汽車列車外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》對(duì)于汽車列車的外廓尺寸和軸距規(guī)定來規(guī)劃的：汽車列車的長(zhǎng)度限值為20米（中置軸車為22米），牽引車后軸與掛車的前軸之間的距離不小于3米[3]。對(duì)于汽車的多軸拼裝軸軸距為1.1-1.5米，大部分為1.3米。布局的如下：

（1）平板制動(dòng)臺(tái)體能滿足所有汽車列車上線檢測(cè)，從GB1589-2016中可以發(fā)現(xiàn)，汽車列車的尺寸跨度較大，特別是軸距，因此在布局設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到不同的車型長(zhǎng)度、寬度、軸距等;

（2）為了控制成本，應(yīng)在滿足以上要求的情況下，盡可能減少制動(dòng)單元的數(shù)量，制動(dòng)單元數(shù)量越多，除了材料多用外，數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)也更復(fù)雜，設(shè)備校準(zhǔn)檢定時(shí)也需要花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間;

（3）并裝軸軸距一般在1.1-1.5米之間，在布局設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮檢測(cè)時(shí)兩軸不會(huì)在同一板上，因此每個(gè)制動(dòng)板的長(zhǎng)度不應(yīng)大于最小的并裝軸軸距;

（4）布局設(shè)計(jì)需考慮整體的可擴(kuò)展性，當(dāng)相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生變化后，能最大限度的適用標(biāo)準(zhǔn)的修改，比如加長(zhǎng)整個(gè)檢測(cè)臺(tái)的長(zhǎng)度等。

2 平板制動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由以上整體布局設(shè)計(jì)的原則可以看出，汽車列車平板制動(dòng)臺(tái)是由多個(gè)連續(xù)或間斷的制動(dòng)單元排列組成的，制動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理關(guān)系到整個(gè)汽車平板制動(dòng)臺(tái)性能的好壞，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。

每個(gè)制動(dòng)單元包括制動(dòng)和輪重模塊，可同時(shí)檢測(cè)同一輪的制動(dòng)力和輪重參數(shù)。制動(dòng)單元的設(shè)計(jì)可參考公司現(xiàn)有的平板制動(dòng)臺(tái)，設(shè)計(jì)時(shí)主要要考慮的有兩個(gè)方面：

臺(tái)架設(shè)計(jì)時(shí)要解決平板制動(dòng)臺(tái)在檢測(cè)和標(biāo)定時(shí)輪重與制動(dòng)相互干擾的問題，解決辦法有兩種，一種是考慮用普通平板制動(dòng)臺(tái)的兩層結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有個(gè)缺點(diǎn)是標(biāo)定機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，標(biāo)定時(shí)容易出現(xiàn)問題;另一種是采用三層結(jié)構(gòu)，即底架、中間層、滑動(dòng)層。底架固定在地基上，稱重傳感器安裝在底架上，中間層安裝在稱重傳感器上，中間層安裝有制動(dòng)力傳感器，滑動(dòng)層安裝在中間層上，可前后方向微動(dòng)，左右方向有導(dǎo)向輪限位，不能左右方向移動(dòng)。這樣的好處是校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)際。圖3為本公司設(shè)計(jì)的制動(dòng)單元三層結(jié)構(gòu)示意圖。

3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)主要包括處理器、信號(hào)放大模塊、AD轉(zhuǎn)換器、通訊模塊、位置檢測(cè)模塊、遙控模塊?？刂葡到y(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)的采集電路，由于汽車列車平板制動(dòng)臺(tái)制動(dòng)單元較多，并且每個(gè)制動(dòng)單元包括制動(dòng)和輪重信號(hào)，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于采樣電路除了要具有一定的采樣速度外，對(duì)采樣的同步性要求也很高，設(shè)計(jì)時(shí)考慮了以下幾個(gè)要點(diǎn)：

（1）平板制動(dòng)臺(tái)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求的采樣時(shí)間為5ms，如果考慮信號(hào)的數(shù)字濾波，AD轉(zhuǎn)換的采樣周期在0.5ms內(nèi)。

（2）左右輪制動(dòng)平衡差的采樣同步性，保證同一軸左、右制動(dòng)力采樣通道的同步時(shí)間不超過1ms;

（3）對(duì)于制動(dòng)時(shí)序的檢測(cè)要求，GB/T 26778-2011《汽車列車性能要求及試驗(yàn)方法》中要求掛車最后軸制動(dòng)動(dòng)作滯后于牽引車前軸制動(dòng)動(dòng)作的時(shí)間不大于0.2s，檢驗(yàn)方式中要求的計(jì)時(shí)器的分辨率不能低于0.01s，而GB18565-2016中要求的是掛車各軸的制動(dòng)動(dòng)作應(yīng)不滯后于牽引車各軸的制動(dòng)動(dòng)作，根據(jù)以上要求，所有數(shù)據(jù)的同步要求控制在10ms以內(nèi);

（4）放大電路的布置問題，因?yàn)樵撛O(shè)備的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，信號(hào)傳輸?shù)木嚯x大，硬件設(shè)計(jì)時(shí)考慮了電路的抗干擾問題和信號(hào)衰減問題;

（5）采樣開始的觸發(fā)開關(guān)的設(shè)計(jì)，以保證采樣起點(diǎn)的一致性;

（6）車輛到位的判斷電路，以提醒引車員進(jìn)行制動(dòng)操作。

4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

控制軟件包括檢測(cè)流程控制模塊、制動(dòng)力和輪重校準(zhǔn)模塊、數(shù)字信號(hào)處理模塊、制動(dòng)數(shù)據(jù)處理模塊等，其中軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)是制動(dòng)數(shù)據(jù)的處理，主要處理的問題有兩個(gè)：（1）由于每個(gè)制動(dòng)單元長(zhǎng)度較短且連續(xù)分布，因此可能發(fā)生一組同軸車輪在制動(dòng)過程中從一個(gè)制動(dòng)檢測(cè)單元滑上另一個(gè)制動(dòng)檢測(cè)單元的情況;（2）有可能在開始制動(dòng)時(shí)，某組同軸車輪正處于兩個(gè)制動(dòng)單元的交界處。這兩種情況只能通過軟件對(duì)所有制動(dòng)單元的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，才能實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的無縫對(duì)接，從而保證不論車輛在什么情況下進(jìn)行制動(dòng)都可獲得各輪的動(dòng)態(tài)制動(dòng)情況，并算出制動(dòng)率、制動(dòng)時(shí)序、制動(dòng)力分配、不平衡率、整車制動(dòng)率等結(jié)果。

5 結(jié)語

目前，該系統(tǒng)產(chǎn)品樣機(jī)在機(jī)動(dòng)車檢測(cè)站已經(jīng)安裝完成并進(jìn)行了車輛實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)符合設(shè)計(jì)要求，圖4為樣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)安裝圖，圖5為車輛檢測(cè)過程圖。2017年4月，交通運(yùn)輸部發(fā)文《交通運(yùn)輸部辦公廳公安部辦公廳工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于做好車輛運(yùn)輸車第二階段治理工作的通知》（交辦運(yùn)函[2017]546號(hào)）。通知實(shí)施后會(huì)釋放出大量的車輛運(yùn)輸車市場(chǎng)需求[4]，所以該檢測(cè)系統(tǒng)在不久的將來會(huì)出現(xiàn)較大的需求，市場(chǎng)前景比較樂觀。

參考文獻(xiàn)

[1] 伍賽特.汽車列車技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)研究[J].石家莊：內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（9）：25.

[2] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).道路運(yùn)輸車輛綜合性能要求和檢驗(yàn)方法：GB18565-2016發(fā)布稿[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016-07-28.

[3] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值：GB1589-2016發(fā)布稿[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016-07.

[4] 于晶.從車輛運(yùn)輸車的治理看法規(guī)推動(dòng)[J].北京：專用車與零部件，2017（7）：20-21.