商用車主掛制動系統應用分析

李 濤

(采埃孚商用車系統(青島)有限公司濟南分公司，山東 濟南 250101)

0 前言

牽引車和掛車是由不同的汽車制造商生產的，它們都有各自的技術設計和生產工藝，并且實際市場情況是在購買車輛時，牽引車和掛車通常是分開購買，用戶很少關注制動系統的配置，因此容易出現折疊或者側翻等事故風險。反之，良好的主掛制動系統不僅有助行車安全，而且能有效節省主掛車輪胎、摩擦片的磨損，延長維護間隔，提高車輛出勤率。因此，確保牽引車-掛車制動系統應用合理匹配尤為重要。

1 主掛車制動系統應用概況

目前國內主掛車制動系統主流為主車EBS系統+掛車ABS系統，具體系統原理圖見圖1。基于此制動系統從以下幾個方面來分析實際的應用要求和現狀。

圖1 主車EBS+掛車ABS制動系統原理圖

圖2 主掛車緊急制動工況下的非正常表現

1.1 主掛車制動系統應用功能要求

目前，主掛車制動系統的發展以及主要功能如下:

(1)主掛車制動分類: 行車制動、駐車制動、應急制動；

⑵行車制動必須作用在所有車輪上包括掛車，必須具有漸進的制動效果；

⑶結構上必須具有聲或光學報警裝置；

⑷必須具備雙回路制動,保證如果一回路失效，另一回路能使車輛有效停車；

⑸如果主掛車連接管路的一條回路斷裂或掛車控制回路還未連接，將引起掛車自動制動。

1.2 主掛車制動系統應用性能要求

1.2.1 縱向制動性能要求

主掛車制動系統縱向制動性能一般參照《GB 7258機動車運行安全技術條件》、《GB 12676-2014商用車輛和掛車制動系統技術要求及試驗方法》以及《GB/T 13594-2003機動車和掛車防抱制動性能和試驗方法》等國家標準。根據對應的標準制動性能要求、檢測方法，分為臺架試驗和道路試驗。

臺架試驗是評價汽車制動性能的基本方法之一，包括汽車列車在制動檢驗臺上測出的制動力要求試驗、制動力平衡要求和車輪阻滯率要求試驗，并且對于主掛車制動系統協調性要求進行制動力分配通過對應的臺架試驗繪制曲線，驗證主掛車“兼容帶”是否滿足要求。

道路試驗也是評價汽車制動性能的重要方法。制動性能要滿足GB 12676-2014對應的0型試驗、制動響應時間等要求,確保滿足標準中5.2.1.1 M和N類車輛行車制動系統試驗要求，即充分發揮的平均減速度(MFDD)以及制動距離滿足指定要求；同時，還需滿足GB/T 13594-2003中能量消耗、附著系數利用率、ABS附加檢查等要求。

1.2.2 應用協調性能要求

常規制動協調性主要是主掛車輛之間制動力分配的協調性，主要從制動能量的平衡分配和制動穩定性2個方面進行衡量：

⑴在常用制動工況下(比如＜2 m/s2)，平衡分配制動能量、優化制動蹄片磨損以及防止主車或者掛車制動過熱；

⑵在緊急制動下(比如＞4 m/s2)，保證主掛車列車姿態的制動穩定性，參照ECE R13附錄10或者GB 12676附錄E(車軸間制動力分配及牽引車與掛車協調性要求)要求保證：制動強度TM(牽引車所有車輪周緣制動力之和)/PM(路面對牽引車所有車輪靜態法向反力之和)和pm(牽引車和掛車制動基準氣壓)關系位于“兼容帶”內，壓力在0.02～0.75 MPa。

1.2.3 橫向性能表現

商用車在高附路面轉彎時會出現不穩定工況，如車輛轉彎時時速過快、轉彎半徑相對較小、車輛重心位置過高等；而在低附路面轉彎時，車輛很容易失去方向控制，如轉向過度、主掛車折疊和轉向不足等。

因此，針對上述情況，需要監控車輛運行情況，具體包括:⑴駕駛員轉向盤轉向角度需求，車輛橫擺角速度和橫向加速度；⑵輪速信號、車輛制動壓力以及車輛載荷狀態；⑶車輛運行狀態(如ABS激活、駕駛員是否制動干預等)。

具體測試方法需要根據制動系統現行國家標準《GB/T 38185-2019商用車輛電子穩定性控制系統性能要求及試驗方法》要求，一般情況下會按照此標準《附錄A附加試驗》A.2定圓加速試驗和A.3單變道試驗驗證。

a.定圓加速試驗：該試驗需要在圓廣場上進行測試，主要驗證防側翻控制，要求在高附的圓廣場上，車輛(在空載和滿載2種載荷狀態條件下)逐漸增大油門踏板，當車輛處于不穩定狀態時，防側翻控制應該開始介入工作，即隨著車速不斷上升，當側向加速度達到一定值，防側翻控制的發動機扭矩限制功能被激活，實際扭矩被限制。如果加劇車輛的不穩定狀態，防側翻控制激活輪端制動控制，車輛應該一直處于可控狀態。

b.單變道試驗測試。該試驗需要在高附到低附的單變道來進行驗證，主要驗證偏航控制功能，要求在一定的長度范圍內完成變道。在整個過程中，駕駛員盡量保持油門踏板的位置不變,偏航控制功能能夠正常激活扭矩控制，實際扭矩被限制，過程中制動控制激活，對單個輪進行制動控制，合理調整整車姿態，從而有效地輔助駕駛員進行轉向操作。完成變道后，駕駛員可以根據實際情況修正轉向盤，整個過程要求車輛一直在車道內行駛。

1.3 主掛車制動系統物理層和功能兼容性

1.3.1 電氣控制線路和主掛車數字通信

目前主要參照《GB/T 20716.1-2006道路車輛牽引車和掛車之間的電連接器第1部分：24V標稱電壓車》以及《ISO 11992道路車輛-牽引車與牽引車之間電氣連接的數字信息交換》要求，不僅要保證在氣壓控制管路中具備對應的控制壓力，也要按IS0 11992發送對應的電控線路數字指令值，但目前由于裝車條件的限制，掛車大部分還是只通過控制氣壓進行控制。

1.3.2 氣路連接

參照氣路接頭法規《ISO 1728道路車輛機動車和掛車之間的氣壓制動連接裝置互換性》要求，握手接頭應具備“防錯”功能，避免接錯。另外，機動車輛上安裝的握手接頭應為“自動”式，以實現在掛接時自動導通，在斷開時自動密封。

1.3.3 駕駛員報警信號

掛車ABS警告燈在牽引車上連接到Term15(+24V)，并通過GB/T 20716.1-2006掛車連接器PIN 5連接到掛車。其作用是點火開關打開后進行報警燈自檢，以讀取掛車ABS電氣狀態以及如果掛車ABS發生故障通過對應的警示燈提醒駕駛員。另外，此狀態也通過CAN報文進行數據發送呈現。

1.3.4 故障模式(連接件泄露或者破損)

根據GB 12676要求，當其中一條氣壓連接管路失效(斷裂或者泄露)或者電控線路中斷或者發生故障時，能通過行車制動控制或應急制動控制或者駐車制動部分或者完全促動掛車的制動系統，使其滿足對應法規要求的應急制動性能，除非導致掛車自動制動。掛車自動制動情況要求如下:

⑴當掛車控制管路斷開(通大氣)時，一旦促動制動踏板，掛車供能管路中的氣壓即由掛車控制管路排出，從初始額定氣壓降至0.15 MPa，剩余氣壓所耗費的時間需要滿足法規不大于2 s的要求；當制動解除時，掛車供能管路的壓力迅速補充至駐/掛車儲氣筒的儲能壓力水平；

⑵當掛車供氣管路以不小于0.1 MPa/s的速率排氣時,掛車自動制動系統應在供氣管路壓力下降至0.2 MPa之前開始工作。

2.總結

從合規、安全和經濟效益角度來看，良好的牽引車和掛車制動系統組合，可以改善道路行車安全，同時也幫助駕駛員等在行車更安全的前提下提質增效。