重型商用車提升橋技術的應用分析

摘要：介紹了重型商用車提升橋的主要結構，提出了提升橋技術在重型商用車上應用的優勢及特點，并且針對提升橋技術應用的局限性進行了分析，同時結合歐洲法規提出了相應的對策，最后對未來提升橋在重型商用車上的應用發展進行了展望。

關鍵詞：重型商用車;提升橋;輕量化;應用

中圖分類號：U463收稿日期：2022-06-09

DOI：10.19999lj.cnki.1004-0226.2022.08.008

1 前言

提升橋，顧名思義是指可以實現提升和降落的橋，多數為非驅動橋。在歐洲，提升橋的應用已較為廣泛，后雙橋驅動的重型載貨車、牽引車多被單橋驅動+提升橋結構所替代，有效地實現了整車的輕量化及燃油經濟性的提升。國內對提升橋的研究與應用也已有較長的時間，但是由于受到法規的影響以及提升橋的合理性與規范性應用等問題的制約2，提升橋技術的應用在國內重型商用車上仍處于邊緣階段，尚未得到廣泛普及。

2 提升橋的主要結構

2.1 橋的分類及本體介紹

按照是否具備轉向功能，提升橋可分為兩類：可轉向的提升橋和無轉向的提升橋。目前，可轉向的提升橋主要結構為裝配單胎，采用工字梁承載，與轉向橋結構相似，具有主動或隨動轉向功能，如圖1所示。

無轉向的提升橋多裝配雙胎，如圖2所示，一般為軸管橋或驅動橋，配合后驅動橋組成二軸組，一般布置于驅動橋之后，設計承載能力≤10t。

2.2 懸架結構

由于提升橋的位置提升與下落承載要求，普通的鋼板彈簧懸架很難在提升高度與承載載荷上進行控制，因此提升橋的懸架結構多為空氣懸架或復合式空氣懸架，通過調節懸架系統中空氣彈簧的氣壓可以方便對提升橋進行控制。

懸架系統的控制策略主要有兩種：定載控制和變載控制。定載控制是在提升橋落下時使提升橋的承載載荷為定值，即懸架系統中空氣彈簧的氣壓為恒定值，通過單向閥的控制，保證空氣彈簧氣壓維持在一個設定狀態;變載控制是在提升橋落下時使提升橋的載荷隨車輛的承載變化而變動，通過壓力傳感器或感載閥檢測提升橋的臨近橋的軸荷，實時地改變提升橋懸架空氣彈簧的氣壓，從而改變提升橋的承載載荷[3-4]。變載控制具有較好的適應性，是未來提升橋懸架控制發展的主流方向。

2.3 提升機構

提升橋的提升機構主要有兩類：液壓提升和空氣彈簧提升。液壓提升為早期提升橋的一種提升動力，主要配合拖曳橋使用，如圖3所示，由于重量相對較大，并且需要獨立的液壓設備，目前在常規重型商用車上比較罕見。空氣彈簧提升是當前提升橋的常用提升結構，根據整車的布置不同，提升空氣彈簧的布置主要有中置式和側置式兩種。中置式氣囊提升機構，如圖4所示，提升氣囊布置于提升橋中部，該結構多布置于車輛尾部;側置式氣囊提升結構，如圖5所示，提升氣囊布置于提升橋的兩側，該結構多布置于車輛的中部。

提升橋系統采用空氣懸架+空氣彈簧提升結構，相比于采用鋼板彈簧懸架或液壓控制等結構具有較大的優勢，系統自重輕，并且可以方便地實現提升橋與整車其他橋在不同工況下軸荷的合理分配，是未來提升橋懸架結構的主要發展方向。

3 提升橋的優勢

3.1 輕量化

提升橋的應用，將原來的雙驅后橋改為單驅動橋+提升橋的結構。由提升橋替代一個驅動橋，橋的重量會降低，并且還可以取消橋間傳動軸，即使考慮由于提升結構增加的重量，仍可實現整車重量的降低。以6x4、6x2R牽引車作對比，其結果如表1所示，可以看出通過提升橋的應用可實現整車降重256.2kg。

3.2 低成本

采用單驅動橋+提升橋結構替代原雙驅后橋結構，由于提升橋的成本遠低于驅動橋，并且取消了橋間傳動軸，可以實現整車成本降低約4000元以上，有利于產品市場競爭力的提高。

3.3 降油耗

雙驅后橋改為單驅動橋+提升橋的結構，減少了一套后橋動力傳遞系統，提高了傳動效率，減少了能量損耗。此外，車輛空載或輕載時，可將提升橋提升，使輪胎磨損和行駛阻力降低，圖6～圖8所示為某款6x4牽引車與6x2R后提升牽引車的滑動阻力及油耗的對比曲線。6x2R牽引車各速度下的行駛阻力均小于6x4牽引車，提升橋提起時的狀態優于提升橋放下時的狀態。在80km/h車速狀態時，6x2R比6x4行駛阻力可降低3.18%，提升橋抬起比落下行駛阻力可降低8%;空載狀態下的油耗對比，6x2R橋放下比6x4油耗降低最大可達9.1%，6x2R橋提升后比6x4油耗降低最大可達12.38%。

4 重型商用車提升橋應用的局限性

4.1 整車總質量的局限性

整車總質量決定了車輛的裝載質量，對于用戶來說會直接影響貨運量的多少，根據GB 1589-2016《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質量限值》標準規定要求：汽車或汽車列車驅動軸的軸荷不應小于汽車或汽車列車最大總質量的25%，單驅動橋的最大軸荷限值為11.5t，因此單軸驅動的重型商用車或列車最大的總質量為46t。

GB 1589-2016《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質量限值》標準中六軸牽引列車的最大總質量為49t，6x4牽引車如果采用單后橋+提升橋結構，加掛3軸掛車的汽車列車總質量只能為46t，整車總質量將減少3t，嚴重影響了車輛的運輸質量，因此6x4牽引車車型如改用6x2R后對提升狀態將產生較大的影響。相較歐洲法規96/53/EC，3軸牽引車加掛3軸掛車的最大質量限值僅為44t，6x4牽引車與6x2R提升橋牽引車具有相同的整車總質量，這也是歐洲重卡中牽引車多為6x2R后提升結構，6x4結構較為少見的原因。但是，單后橋驅動+提升非驅動橋的結構對于其他車型則無任何影響，特別是對于多軸載貨車、自卸車均有較大的優勢。

對于6x2R后提升牽引車的總質量限值問題，國內外主機廠也提出了相應的提升橋方案，如采用6x4R后提升，將后驅動橋設計為可提升橋狀態，通過增加后驅動橋的動力中斷裝置，使得車輛可在空載或半載情況下提升后橋，雖然整車整備質量有所提升，但是仍可實現降低油耗，減少輪胎摩擦，如圖9所示。

另外，法規標準層面，GB 1589-2016《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質量限值》中對采用空氣懸架單軸及軸組的最大允許軸荷限值有所放寬，如單軸雙胎非驅動橋標準最大允許軸荷限值為10t，而采用空氣懸架可達11.5t，如果國家標準對空氣懸架的軸荷優惠擴展到驅動橋，允許采用空氣懸架的驅動橋最大允許軸荷限值由11.5t提高到12.5t，則將對6x2R后提升橋牽引車產品形成巨大的產品競爭力。

4.2 整車安全的局限性

車輛的制動性能、防抱性能、防側翻性能等均受到軸荷分布的影響，因此提升橋的軸荷分配及升降狀態均是影響車輛行駛安全的重要因素，但是該方面目前國內未有相關的標準進行規范，這樣便造成了某些裝配提升橋車輛的“有機可乘”，車輛在滿載時提升橋仍為提升狀態或不承載，使得提升橋成為“假橋”，無法滿足車輛的行駛安全需要，這也是國家監管部門對提升橋技術應用推廣存在異議的重要原因。

歐洲對提升橋的載荷及升降控制均提出了嚴格的要求，1230-2012-EU masses and dimensions 標準附錄 IV提升橋或承載車橋在車輛上安裝的技術要求中對提升橋承載要求、控制要求都作出了規定。在E/ECE/324關于制動方面的認證要求中，對于制動性能試驗的車輛穩定性功能，要求在提升橋升起及落下時均滿足要求。此外，歐洲對于車輛超載的監測包括兩方面：整車總質量和軸荷限值，即要求車輛不僅滿足整車總質量限值的要求還需要滿足單軸軸荷的限值要求，這樣便杜絕了裝配提升橋車輛在滿載狀態下提升橋不承載的問題。

因此，基于國內現狀，為避免出現“假橋”的車輛行駛安全，需對裝配提升橋的重型商用車提出相應的標準法規要求，如增加車輛的軸荷檢測功能，保證車輛在裝載到一定載荷時，如果車輛軸荷超過GB 1589-2016規定的最大允許軸荷限值，則要求提升橋必須自動落下并承載，基于目前國內對車輛總質量的監管方式，提出提升橋最小軸荷要求，進一步避免“假橋”問題的產生。

4.3 車輛動力性的局限性

由于提升橋的應用多為非驅動橋替代驅動橋，原來雙驅動橋車輛變為了單驅動橋，車輛的驅動性能受到一定的影響3，特別是在復雜路況下會產生打滑或難通過等問題，因此裝配有提升橋的重型商用車在山區及復雜工況下的應用動力性存在一定的局限性。

為提高車輛的驅動性能，裝配提升橋的車輛需增加驅動幫助功能，即當車輛處于爬坡或難通過路面工況時，短時間提高驅動橋的載荷，進而提高驅動橋附著力，提高車輛的動力性。按照歐洲1230-2012-EU mass- es and dimensions 標準規定，車輛驅動幫助啟動時驅動橋的負載質量可以超過后橋的最大允許質量，但不能超過30%，并且不能高于后橋的設計承載載荷。此外，要求驅動幫助只有在低速下才能使用，車輛速度高于30km/h時，驅動幫助自動失效，車輛的軸荷分配恢復到初始狀態。通過該項標準要求，可以在保證車輛的行駛安全條件下極大幅度地提高車輛的驅動性能，降低提升橋車輛的應用局限性。

4.4 車輛通過性的局限性

提升橋的升降會對整車的轉彎半徑產生一定的影響，特別是提升橋位于驅動橋之后時，提升橋落下承載后，車輛的軸距增加，會導致車輛的轉彎半徑增大[8]。因此，為保證車輛的通過性要求，歐洲1230-2012-EUmasses and dimensions 法規規定了裝配提升橋的車輛在提升橋升起及落下狀態時均需滿足車輛的通道圓要求，但是對車尾外擺值的要求有所不同，考慮到提升橋提起后車輛的臨時軸距的變動，對于裝配提升橋的車輛，提升橋提起后，其車尾的外擺限值可增大到1m（普通狀態0.8m）。通過標準的合理規定，可以保證車輛的通過性要求。

5 提升橋的應用發展

工業和信息化部裝備工業發展中心在2020年6月發布了《關于規范裝備“可提升橋”的貨車及半掛車產品準入的通知》，對提升橋車型的合法準入提出了初步的要求。基于當前國內重型商用車的輕量化、低油耗的發展趨勢，以及未來國家第四階段油耗限值標準的要求，提升橋技術在重型商用車上必將得到全面應用。通過借鑒歐洲關于提升橋的相關標準要求，建立裝配有提升橋的重型商用車的相關國家標準并逐步完善，才能規范提升橋的合理設計，保證提升橋在重型商用車上的合理應用。

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作者簡介：

李海波，男，1982年生，高級工程師，研究方向為重型商用的底盤技術。