空載掛車制動性能檢測探討

馮忠貴， 吳明

(1.東莞市永發機動車檢測有限公司， 廣東 東莞 523717；2.中山市道路運輸車輛綜合性能小欖檢測站， 廣東 中山 528415)

由于牽引掛車的甩掛運輸效率高，國家鼓勵發展甩掛運輸。掛車通常有鋼板懸架和空氣懸架2種，目前掛車制動性能檢測是在車輛空載狀態下進行臺試或路試。列車制動穩定性的主要影響因素是牽引車跑偏，掛車制動力過程差最大值的影響不大，故不分析軸制動不平衡率，通過分析整車制動性能的臺試和路試檢測數據，探討空載掛車制動檢測與滿載掛車行駛制動的相關性。

1 鋼板懸架掛車制動性能檢測分析

1.1 臺試行車制動檢測數據分析

以5 臺鋼板懸架不同類型掛車臺試行車制動檢測數據(見表1)進行分析。其中：總質量為行駛證標明的整車總質量；軸數為掛車的軸序；各軸的空載輪質量為加載滾筒制動臺舉升40 mm時稱重的輪質量，整車總質量為掛車在輪重儀上所稱靜態整車質量，接近但不等于6個(或4個)空載輪質量迭加的空載整車質量；空載最大行車制動力為滾筒制動臺舉升40 mm時檢測的最大輪制動力；各軸空載制動率等于各軸空載最大行車制動力除以空載軸質量，整車空載制動率等于整車空載最大行車制動力除以靜態整車質量；加載軸質量為加載滾筒制動臺舉升100 mm時所稱重的軸質量；加載軸制動力是所測軸制動力；加載軸制動率等于加載軸制動力除以加載軸質量，由于最后一軸無加載檢測，其軸質量和制動力采用加載滾筒制動臺舉升40 mm時的所測值；加載整車制動率等于加載整車制動力除以靜態整車質量，與空載整車制動率相比增大很多。

表1 鋼板懸架掛車臺試檢測數據

利用臺試加載制動力計算等效滿載掛車整車制動率δ，δ等于加載整車制動力除以滿載掛車質量Q，Q=掛車軸數n×9 000×9.8(假設滿載掛車的平均單軸質量為9 000 kg)，罐式、平板、自卸、倉柵、廂式鋼板掛車等效滿載時的整車制動率依次為：δ1=71 770/264 600=27.1%，δ2=68 940/264 600=26.1%，δ3=58 430/264 600=22.1%，δ4=72 440/264 600=27.4%，δ5=47 330/176 400=26.8%，說明鋼板懸架空載掛車臺試加載檢測能力等效滿載掛車的整車制動率小于30%。加載軸制動率大于65%時，檢測制動力可能是部分實際車輪制動力；加載軸制動率小于等于65%時，通常為實際車輪制動力。因此，空載臺試加載制動檢測合格但滿載行駛實際制動力不合格，空載掛車加載臺試不能準確檢測和評價滿載掛車的制動性能。

1.2 路試行車制動性能檢測分析

假設5 臺鋼板懸架空載列車的路試行車制動充分發出的平均減速度MFDD剛好合格，為5 m/s2，不考慮列車轉動件的當量慣量，設牽引車質量為G、空載掛車質量為m、滿載掛車總質量為M，空載列車的整車制動力f=(G+m)×5，等效滿載列車的MFDD=f/(G+M)=(G+m)×5/(G+M)。設G=6 000 kg，罐式、平板、自卸、倉柵、廂式鋼板掛車滿載列車整車的平均減速度分別為：MFDD1=(6 000+6 123)×5/(6 000+40 000)=1.32 m/s2，MFDD2=(6 000+6 426)×5/46 000=1.35 m/s2，MFDD3=(6 000+5 397)×5/46 000=1.24 m/s2，MFDD4=(6 000+6 309)×5/46 000=1.34 m/s2，MFDD5=(6 000+5 160)×5/46 000=1.21 m/s2，空載列車路試整車制動MFDD合格的等效滿載列車MFDD約為1.4 m/s2，顯然不能滿足滿載列車的制動要求。δg≈MFDD(g為重力加速度)，而MFDD小于臺試加載的δg，故臺試加載檢測能力大于路試檢測能力，宜采用臺試加載進行檢測。

假設5 臺鋼板懸架空載列車的路試行車制動性能很好，檢測制動力等于車輪與路面間的附著力(附著系數為0.7)與整車質量的乘積，不考慮列車轉動件的當量慣量，空載列車的整車制動力f1=(G+m)×7，等效滿載列車的MFDD=f1/(G+M)=(G+m)×7/(G+M)。相對路試限值MFDD=5.0 m/s2只增大7/5=1.4 倍，空載掛車路試檢測最大整車制動率δ的0.7等效于滿載掛車MFDD約為1.4×1.4=1.96 m/s2，也小于臺試的δg。可見，空載列車的加載臺試和路試檢測能力都無法達到滿載列車MFDD=4.5 m/s2的要求。

2 空氣懸架掛車制動性能檢測分析

2.1 臺試行車制動檢測數據分析

由于空氣懸架掛車具有質量輕、行駛平穩、減震性好、裝卸貨方便等優點,尤其是各軸軸荷分布均勻、輪胎與地面的接觸均衡，能提升車軸整體制動性能和轉彎穩定性，越來越多的掛車尤其是危險貨物運輸掛車采用空氣懸架。以不同檢測站不同型號3 臺空氣懸架危險品運輸掛車的臺試行車制動檢測數據(見表2)進行分析，其中掛車6、8的制動性能很好，但6次檢測空載制動性能都無法合格。

由表2可知：空氣懸架的6個輪質量差異不大，軸質量較小的空載掛車在滾筒制動臺上檢測時，若氣壓偏小或在用車氣囊材質發生變化，檢測制動力是該軸懸架扭曲彈力，無論制動性能多好，所測扭曲彈力遠小于車輪與滾筒的附著力，不平衡率檢測的是左右車輪扭曲彈力的最大差值，難以達到軸制動力率和不平衡率的限值要求。即使是加載臺試制動，加載軸負荷使氣壓略有增大并分攤到6個氣囊上而使軸質量增加不大，加載造成空氣懸架扭曲彈力變化會使檢測力增大，無規律的扭曲彈力容易使軸不平衡率超標。掛車7是新車注冊登記檢測，其軸質量較大、氣壓較高、氣囊材質良好，可以達到整車制動力限值要求，而在用掛車6、8則很困難。

表2 空氣懸架掛車臺試檢測數據

2.2 路試行車制動性能檢測分析

按GB 38900—2020《機動車安全技術檢驗項目和方法》，空氣懸架掛車不加載檢測制動性能，掛車7為合格新車，等效滿載掛車制動率δ=70 420/264 600=26.6%，空載掛車路試整車制動MFDD=5 m/s2合格，等效滿載列車整車MFDD=(6 000+10 509)×5/(6 000+40 000)=1.79 m/s2，檢測最大整車制動MFDD=7 m/s2，則等效滿載列車整車MFDD≈1.4×1.79=2.5 m/s2，無法達到滿載列車整車所要求的MFDD=4.5 m/s2。空氣懸架空載掛車臺試的軸制動率和不平衡率受軸質量、氣壓或氣囊材質的影響，臺試δg與路試MFDD近似相等，所以應以路試為主，而且路試的MFDD限值應提高至6.0 m/s2。

3 列車行駛制動探討

牽引車與掛車通過鉸接組成汽車列車，如果掛車的制動性能低于牽引車的制動性能，在行駛制動過程中，當滿載掛車同一時刻的制動車速大于牽引車的制動車速時，掛車通過鉸接點撞擊牽引車，會使牽引車打折造成嚴重事故。在牽引車打折和制動距離延長兩種行駛安全隱患中，駕駛員憑經驗通常取其輕者，寧可制動距離延長也要避免牽引車打折。通常的做法是定期安檢合格后拆除牽引車前軸制動，使牽引車制動性能等于或低于掛車制動性能，減小制動時掛車對牽引車的沖擊力，盡量保持制動過程中牽引車對掛車是拉力，而不是掛車對牽引車產生推力，同時提高牽引車前軸的轉向能力。列車制動時序設計中，應探討牽引車前軸是否應制動滯后等問題。

4 結語

綜上，鋼板懸架掛車加載檢測可大大提高檢測制動力，空氣懸架掛車加載檢測則作用不大，而且隨機的空車懸架扭曲彈力差異容易使軸不平衡率超標，故宜采用路試來檢測，路試的MFDD限值應提高至6.0 m/s2。現有空載掛車臺試或路試制動檢測能力遠滿足不了滿載掛車行駛安全要求。要求掛車滿載、限定較低制動氣壓、約束空氣懸架、提高臺架舉升高度等方式在檢測站安檢沒有可操作性，隨著車聯網技術的發展，日常營運中滿載掛車宜通過車載儀檢測，作為空載掛車定期安檢的補充和完善，從而克服現有空載掛車臺試和路試檢測制動力的嚴重缺陷。