侯敬波 趙騰 劉兵 王元強(qiáng)

摘? 要：制動(dòng)性能是觀光車(chē)的重要安全指標(biāo)，本文對(duì)觀光車(chē)輛的制動(dòng)結(jié)構(gòu)和重要參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行了分析，重點(diǎn)對(duì)制動(dòng)性能試驗(yàn)方法，包括行車(chē)制動(dòng)、坡道駐車(chē)制動(dòng)熱衰減和熱恢復(fù)試驗(yàn)進(jìn)行了研究和解讀。

一、引言

近些年隨著我國(guó)旅游行業(yè)的蓬勃發(fā)展，觀光車(chē)輛行業(yè)也得到了井噴式的發(fā)展，越來(lái)越多的人們的在景區(qū)旅游時(shí)喜歡乘坐觀光車(chē)輛，觀光車(chē)輛給人們帶來(lái)便利的同時(shí)，也不時(shí)的會(huì)有人對(duì)車(chē)輛的安全產(chǎn)生質(zhì)疑。觀光車(chē)輛屬于特種設(shè)備行業(yè)，因此社會(huì)對(duì)觀光車(chē)輛的安全關(guān)注度很高，車(chē)輛的使用安全就尤為重要。

對(duì)于觀光車(chē)輛，制動(dòng)性能是其最為關(guān)鍵的安全性能指標(biāo)之一，關(guān)系著觀光車(chē)輛的安全使用。目前，觀光車(chē)輛標(biāo)準(zhǔn)體系尚不健全，現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)體系中僅在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中涉及到觀光車(chē)輛的制動(dòng)性能試驗(yàn)，均并未對(duì)觀光車(chē)輛制動(dòng)試驗(yàn)方法形成單獨(dú)的試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)制動(dòng)性能試驗(yàn)研究不夠深入。筆者在參與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《非公路用旅游觀光車(chē)輛制動(dòng)性能試驗(yàn)方法》的研究和起草，通過(guò)該標(biāo)準(zhǔn)的制定將填補(bǔ)觀光車(chē)制動(dòng)檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的空白，完善觀光車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)體系。通過(guò)建立試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，提升觀光車(chē)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、規(guī)范性和整體技術(shù)水平，為保障非公路用旅游觀光車(chē)使用安全提供了技術(shù)支撐。

二、制動(dòng)性能指標(biāo)

制動(dòng)是駕駛員在發(fā)現(xiàn)緊急情況后采取的本能也是最為關(guān)鍵的操作。制動(dòng)信號(hào)多久傳遞到執(zhí)行元件，執(zhí)行元件能夠使車(chē)輛產(chǎn)生多大的減速度，車(chē)輛需要多長(zhǎng)的制動(dòng)距離方可停下，這些直接決定車(chē)輛是否能夠逃避危險(xiǎn)或者決定事故的破壞程度。所以制動(dòng)性能是車(chē)輛最為重要的性能指標(biāo)，由制動(dòng)力、制動(dòng)減速度、制動(dòng)距離、熱衰減能力和駐車(chē)制動(dòng)能力所體現(xiàn)。

三、制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)

觀光車(chē)輛的制動(dòng)結(jié)構(gòu)主要分為盤(pán)式制動(dòng)和鼓式制動(dòng)，其結(jié)構(gòu)原理圖見(jiàn)圖1和圖2。由于盤(pán)式制動(dòng)和鼓式制動(dòng)結(jié)構(gòu)上的不同，各自有著不同的優(yōu)缺點(diǎn)可以概括為：1、鼓式制動(dòng)器的造價(jià)便宜，而且符合傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，由于車(chē)速一般不是很高，制動(dòng)蹄的耐用程度也比盤(pán)式制動(dòng)器高，而且在獲得相同制動(dòng)力矩的情況下，鼓式制動(dòng)裝置的制動(dòng)鼓的直徑比盤(pán)式要小很多;2、盤(pán)式制動(dòng)器的散熱性能很好，制動(dòng)系統(tǒng)的反應(yīng)也比較快速，可做高頻率的剎車(chē)動(dòng)作。與鼓式制動(dòng)器向比較下，盤(pán)式制動(dòng)的構(gòu)造簡(jiǎn)單，且容易維修。3、鼓式制動(dòng)器散熱性要差很多，其次制動(dòng)力穩(wěn)定性不足，在不同路面上制動(dòng)變化很大，不易于掌控，在連續(xù)踩剎車(chē)時(shí)可能會(huì)造成制動(dòng)衰退而使制動(dòng)失靈。另外，鼓式制動(dòng)器在使用一段時(shí)間后，要定期調(diào)校制動(dòng)蹄的空隙，甚至要把整個(gè)制動(dòng)鼓拆出清理累積在內(nèi)的剎車(chē)粉;4、盤(pán)式制動(dòng)器的造價(jià)較為昂貴，它不太適合一些特殊環(huán)境，比如沙石較多的情況下會(huì)容易損壞剎車(chē)盤(pán)。另外，盤(pán)式制動(dòng)的摩擦片與剎車(chē)盤(pán)之間的摩擦面積較鼓式剎車(chē)的小，制動(dòng)的力量也較小，而且摩擦片的磨損較大，更換頻率較高。

根據(jù)觀光車(chē)的使用特性，低速車(chē)輛使用鼓式制動(dòng)器較為適宜，但由于有些時(shí)候需要較快的反應(yīng)制動(dòng)反應(yīng)速度，同時(shí)還要考慮到多次制動(dòng)后的熱衰減效應(yīng)，觀光車(chē)一般采用前輪盤(pán)式制動(dòng)后輪鼓式制動(dòng)。也有部分產(chǎn)品均采用鼓式制動(dòng)。觀光車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)由行車(chē)制動(dòng)和停車(chē)制動(dòng)兩套系統(tǒng)，而行車(chē)制動(dòng)又更為關(guān)鍵。

四、制動(dòng)性試驗(yàn)方法的研究

4.1行車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)

制動(dòng)距離與車(chē)輛的行駛安全有直接的關(guān)系，它是指車(chē)輛速度為V0 時(shí)，從駕駛員開(kāi)始操縱制動(dòng)控制裝置（制動(dòng)踏板）到車(chē)輛完全停住為止所駛過(guò)的距離。制動(dòng)距離與制動(dòng)初速度、制動(dòng)踏板力，地面附著條件，車(chē)輛載荷等許多因素有關(guān)。從制動(dòng)的全過(guò)程來(lái)看，總共包括駕駛員見(jiàn)到信號(hào)后作出行動(dòng)反應(yīng)，制動(dòng)起作用、持續(xù)制動(dòng)和放松制動(dòng)器四個(gè)階段。一般所指制動(dòng)距離是開(kāi)始才踩到制動(dòng)踏板到完全停車(chē)的距離。

實(shí)際測(cè)試中，為了便于評(píng)價(jià)和比對(duì)，測(cè)試觀光車(chē)選取一個(gè)基本的初速度20km/h，對(duì)于一般的觀光車(chē)均可達(dá)到此速度值，同時(shí)可根據(jù)實(shí)際測(cè)試情況將初速度設(shè)置為20±2km/h的一個(gè)測(cè)試范圍，下圖為實(shí)際測(cè)試曲線，見(jiàn)圖3，在測(cè)試過(guò)程中通過(guò)GPS可以分別記錄了制動(dòng)初速度，制動(dòng)距離和制動(dòng)踏板力，完整的記錄了試驗(yàn)中的重要數(shù)據(jù)，反映了車(chē)子的制動(dòng)性能。

制動(dòng)力的大小對(duì)制動(dòng)距離的大小有著重要的影響，確定了制動(dòng)距離的限值之后還必須要確定制動(dòng)力的大小。查詢相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)GB 7258、J2258、B56.8中對(duì)制動(dòng)器應(yīng)承受的力和制動(dòng)距離試驗(yàn)時(shí)的制動(dòng)力限值。我們選取最為嚴(yán)格的技術(shù)要求，制動(dòng)器承受力限值為不小于1125N，試驗(yàn)時(shí)的制動(dòng)力限值為不大于500N。由于制動(dòng)調(diào)整的狀態(tài)不佳，或使用不當(dāng)磨損。個(gè)別車(chē)輛制動(dòng)時(shí)間會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)跑偏，這時(shí)就需要考核車(chē)輛的制動(dòng)穩(wěn)定性。通常采用車(chē)寬加上0.4m作為制動(dòng)距離的試驗(yàn)通道，主要在測(cè)試過(guò)程中車(chē)輛不從通道中跑出可視為車(chē)輛制動(dòng)穩(wěn)定性足夠。

通過(guò)分析，觀光車(chē)的制動(dòng)距離的測(cè)試技術(shù)要求及參數(shù)設(shè)定可以歸納為表1。

4.2坡道駐車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)

坡道駐車(chē)試驗(yàn)驗(yàn)證的是車(chē)輛的駐車(chē)制動(dòng)能力。車(chē)輛的駐車(chē)制動(dòng)性能不佳也會(huì)產(chǎn)生安全事故。車(chē)輛在規(guī)定的坡道上受車(chē)輛的重力的影響會(huì)延著坡道的方向下滑，駐車(chē)制動(dòng)在輪胎處產(chǎn)生的制動(dòng)力矩應(yīng)能平衡車(chē)輛的下滑量。延坡道方向力的平衡方程為：

4T/r=MgSinθ------------------------（1）

其中：

T-----------------制動(dòng)器的制動(dòng)力矩;

r-----------------車(chē)輪的半徑;

M----------------車(chē)輛滿載自重;

θ----------------需要制動(dòng)的坡道值。

大多數(shù)觀光車(chē)的行車(chē)制動(dòng)和駐車(chē)制動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)相同，但操作機(jī)構(gòu)不同。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，觀光車(chē)的駐車(chē)制動(dòng)的操作機(jī)構(gòu)為機(jī)械式手操作手柄。J2258和B56.8分別規(guī)定了車(chē)輛駐車(chē)制動(dòng)的坡度要求和手制動(dòng)力，見(jiàn)表2。考慮到觀光車(chē)法規(guī)要求其最大設(shè)計(jì)爬坡度為15%，所以選取15%即8.5°作為坡道停車(chē)的駐車(chē)坡度值，腳操作力不大于450N，手操作力不大于300N。觀光列車(chē)的制動(dòng)坡道數(shù)值可選定7%。

具體的試驗(yàn)方法就是，樣機(jī)呈滿載狀態(tài)，正反兩個(gè)反向在規(guī)定的15%坡道上駐車(chē)制動(dòng)，用推拉力計(jì)測(cè)試操作力的大小。停車(chē)5分鐘觀察車(chē)輛是否下滑。需要注意的時(shí)，對(duì)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛，在做此項(xiàng)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)將電源切斷，以避免電機(jī)反響制動(dòng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。也可采用牽引桿拉力的測(cè)試方法來(lái)計(jì)算可以滿足的坡道駐車(chē)坡度，此時(shí)要注意的是測(cè)試時(shí)應(yīng)測(cè)量駐車(chē)制動(dòng)產(chǎn)生的制動(dòng)力。

4.3熱衰減和熱恢復(fù)試驗(yàn)

制動(dòng)距離和牽引桿拉力試驗(yàn)都是在冷態(tài)情況下測(cè)量的，是制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)性能在冷態(tài)狀態(tài)下的體現(xiàn)。由于車(chē)輛工作制時(shí)長(zhǎng)，在使用過(guò)程中會(huì)頻繁或長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)行行車(chē)制動(dòng)，制動(dòng)器摩擦片長(zhǎng)時(shí)間工作或?qū)е掳l(fā)熱從而降低制動(dòng)制動(dòng)效果。熱衰減和熱恢復(fù)試驗(yàn)就是為了驗(yàn)證車(chē)輛當(dāng)摩擦片發(fā)熱后制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)維持能力的試驗(yàn)。

在實(shí)際使用過(guò)程中，使制動(dòng)器摩擦片發(fā)熱的兩個(gè)直接原因就是頻繁的進(jìn)行行車(chē)制動(dòng)和長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)行行車(chē)制動(dòng)。首先我們先來(lái)研究頻繁的行車(chē)制動(dòng)。標(biāo)準(zhǔn)B56.8和J2258中都規(guī)定了10次制動(dòng)，車(chē)輛在使用過(guò)程中，連續(xù)的10次制動(dòng)已經(jīng)可以認(rèn)為滿足車(chē)輛的一般使用要求。另外我們?cè)賮?lái)研究下長(zhǎng)時(shí)間的行車(chē)制動(dòng)導(dǎo)致發(fā)熱的情況，B56.8和J2258標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方法相同，但測(cè)試要求略有不同。被測(cè)試車(chē)輛車(chē)輛踩下制動(dòng)踏板使被其與牽引負(fù)荷車(chē)之前產(chǎn)生一個(gè)規(guī)定的拉力（公式2為J2258規(guī)定或公式3為B56.8規(guī)定），以被測(cè)車(chē)輛40%至50%的最大行駛速度拖行30.5m（J2558規(guī)定）或61m（B56.8規(guī)定）的±15%范圍內(nèi)，使摩擦片發(fā)熱。然后立即進(jìn)行制動(dòng)距離測(cè)定。

F=（0.242） MLVW--------------------------（2）

F=Ffr+ （0.342） MLVW ----------------------（3）

其中：

Ffr -----------使車(chē)輛自由狀態(tài)運(yùn)行時(shí)對(duì)車(chē)輛施加的牽引力;

MLVW--------觀光車(chē)滿載重量;

0.242-------車(chē)輛重量在14度坡道上的向下分量系數(shù);

0.342-------車(chē)輛重量在20度坡道上的向下分量系數(shù)。

該試驗(yàn)方法是模擬車(chē)輛在不同坡度（14度或20度）上為保證車(chē)輛穩(wěn)定在一個(gè)較低的水平（40%～50%）而使制動(dòng)踏板維持在一定狀態(tài)，保證一定的制動(dòng)效能維持一段距離（30.5m或61m），制動(dòng)器摩擦片發(fā)熱后，驗(yàn)證車(chē)輛的制動(dòng)能力。通過(guò)大量的測(cè)試，車(chē)輛的自由狀態(tài)時(shí)的阻力即Ffr很小，可以忽略不計(jì)。另外考慮到觀光車(chē)的實(shí)際使用工況，14度（25%）基本已經(jīng)可以滿足車(chē)輛的最大使用坡度，試驗(yàn)距離選取為100m。

熱衰減后制動(dòng)距離的限值采用國(guó)際比較推薦的，數(shù)值為冷態(tài)下測(cè)試限值的120%，按前文給出的限值計(jì)算，應(yīng)≤6m。同樣，當(dāng)制動(dòng)器溫度冷卻到常溫后，其制動(dòng)能力也應(yīng)恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，制動(dòng)距離的限值仍為≤5m。這就是熱衰減恢復(fù)試驗(yàn)，簡(jiǎn)稱為熱恢復(fù)試驗(yàn)。

具體的試驗(yàn)方法如下：

觀光車(chē)呈滿載狀態(tài)，用牽引杠或鋼絲繩與牽引車(chē)相連，牽引車(chē)和被測(cè)車(chē)之間應(yīng)裝有拉力傳感器。啟動(dòng)牽引車(chē)緩慢拉動(dòng)被測(cè)車(chē)，使被測(cè)車(chē)車(chē)速達(dá)到其最大車(chē)速的40%～50%，緩慢踩下被測(cè)車(chē)的制動(dòng)踏板，使?fàn)恳?chē)產(chǎn)生一個(gè)向前的牽引力，牽引力的數(shù)值由公式（3）確定。維持該行駛狀態(tài)，行駛100m，使制動(dòng)器發(fā)熱。然后按制動(dòng)距離規(guī)定的方法再次進(jìn)行制動(dòng)距離的測(cè)試。

制動(dòng)熱衰減試驗(yàn)為：觀光車(chē)輛經(jīng)過(guò)制動(dòng)熱衰減試驗(yàn)后，待制動(dòng)器溫度恢復(fù)至環(huán)境溫度后或靜置1h，再按制動(dòng)距離規(guī)定的方法再次進(jìn)行制動(dòng)距離的測(cè)試。

4.4觀光列車(chē)的特殊要求

觀光列車(chē)相比觀光車(chē)在制動(dòng)安全方面提出了更高的要求。觀光列車(chē)的制動(dòng)操縱裝置分為人力液壓式制動(dòng)操縱裝置、氣壓式制動(dòng)操縱裝置和電剎制動(dòng)。人力液壓式制動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作可靠，但是沒(méi)有助力作用，操縱費(fèi)力，相比較后兩種更為安全可靠、操作輕便、方便的實(shí)施行車(chē)制動(dòng)、緊急制動(dòng)和安全制動(dòng)（即起步保證），但是費(fèi)用比較高。觀光列車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)由牽引車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)和掛車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)兩部分組成。依據(jù)GB 7258和觀光列車(chē)自身的產(chǎn)品特點(diǎn)，觀光列車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：

4.4.1觀光列車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)氣壓試驗(yàn)

儲(chǔ)氣筒的容量應(yīng)保證在額定工作氣壓且不繼續(xù)充氣的情況下，觀光列車(chē)在連續(xù)五次踩到底的全行程制動(dòng)后，儲(chǔ)氣筒內(nèi)的壓力仍能保持不低于起步氣壓。

對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)方法為：觀光列車(chē)啟動(dòng)后，制動(dòng)氣壓達(dá)到額定工作氣壓且不繼續(xù)充氣的情況下，連續(xù)5次全行程踩下制動(dòng)踏板，在此期間，觀察制動(dòng)系統(tǒng)是否報(bào)警，制動(dòng)充氣泵是否啟動(dòng)。

4.4.2車(chē)廂斷開(kāi)后制動(dòng)試驗(yàn)

觀光列車(chē)行駛中車(chē)廂突然脫鉤分離導(dǎo)致制動(dòng)管路或制動(dòng)信號(hào)線斷裂時(shí)，車(chē)廂制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)立即制動(dòng)，并能使脫離車(chē)廂在規(guī)定坡道上停車(chē)。車(chē)廂停止后，應(yīng)可以方便地解除駐車(chē)狀態(tài)，如需使用專用工具，應(yīng)隨車(chē)配備。

對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)方法為：試驗(yàn)前，應(yīng)檢查確認(rèn)被試車(chē)廂的制動(dòng)結(jié)構(gòu)是否為常閉式且無(wú)異常情況。

將一節(jié)車(chē)廂用叉車(chē)或其他搬運(yùn)設(shè)備放置或牽引至規(guī)定的設(shè)計(jì)爬坡度的坡道上，此時(shí)車(chē)廂為制動(dòng)狀態(tài)。用車(chē)載或外接氣泵給制動(dòng)器加壓（如果使用電制動(dòng)的系統(tǒng)，外接電源給制動(dòng)器通電），釋放制動(dòng)器使之靠重力作用下坡，前輪運(yùn)行2米后切斷氣壓輸送或斷電使制動(dòng)器閉合，車(chē)廂應(yīng)開(kāi)始減速并完全停止，記錄前輪在該段時(shí)間內(nèi)行駛的距離。試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意安全，坡道的終點(diǎn)處應(yīng)擺放木頭擋板，以防止制動(dòng)失效后車(chē)廂沖出坡道，同時(shí)也應(yīng)防止車(chē)廂從坡道的側(cè)面跌落。

五.結(jié)束語(yǔ)

制動(dòng)性能是使行駛中的觀光車(chē)輛按要求迅速減速以至停止的能力。制動(dòng)性能的好壞，對(duì)車(chē)輛完成任務(wù)，提高生產(chǎn)效率及保證行駛的安全起著很重要的作用。隨著觀光車(chē)輛在使用中存在的磨損和保養(yǎng)維修不及時(shí)，都會(huì)對(duì)后續(xù)車(chē)輛的使用造成安全的影響。考慮到車(chē)輛在使用中的不確定性，部分企業(yè)希望通過(guò)智能化、自動(dòng)化控制使觀光車(chē)輛具有自動(dòng)限速制動(dòng)功能，當(dāng)車(chē)輛達(dá)到規(guī)定限速時(shí)，行車(chē)制動(dòng)功能應(yīng)自動(dòng)起作用，降低到規(guī)定的使用車(chē)速，通過(guò)主動(dòng)和被動(dòng)功能降低車(chē)速，從而保證車(chē)輛更加的安全。