國產(chǎn)客車安全新技術(shù)

趙志榮

陽泉煤業(yè)集團(tuán)運(yùn)輸部，山西陽泉 045000

近年來，國內(nèi)客車廠家通過引進(jìn)、消化和吸收國外客車制造業(yè)的新技術(shù)、新工藝，國產(chǎn)客車所采用的安全新技術(shù)主要包括以下五個(gè)方面。

1 電子控制制動(dòng)系統(tǒng)EBS（Electronic control Braking System）

EBS是一種先進(jìn)的制動(dòng)控制系統(tǒng)，它是在集成了ABS（防抱死制動(dòng)系統(tǒng)）和ASR（防滑系統(tǒng)）功能的基礎(chǔ)上，對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化和升級(jí)，可以達(dá)到更好的制動(dòng)效果，更大地提升車輛的操控性及安全性。

眾所周知，摩擦力與附著系數(shù)正相關(guān)，汽車制動(dòng)時(shí)當(dāng)車輪處于似滑非滑動(dòng)狀態(tài)時(shí)，附著系數(shù)可以達(dá)到最大值，自然制動(dòng)效果最好，相應(yīng)側(cè)向穩(wěn)定性也較好；當(dāng)車輪完全抱死無滾動(dòng)時(shí)，地面附著系數(shù)最小，側(cè)向穩(wěn)定性無從談起，此時(shí)的制動(dòng)極易發(fā)生側(cè)滑和甩尾事故。而ABS/ASR系統(tǒng)的目的就是在制動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)連續(xù)監(jiān)察到的車輪轉(zhuǎn)動(dòng)情況，以10次/秒～20次/秒的控制頻率發(fā)出信號(hào)給壓力調(diào)節(jié)器，使其反復(fù)動(dòng)作調(diào)節(jié)制動(dòng)力的增大和減小，保證車輪不被抱死，以達(dá)到最佳的制動(dòng)效果。

EBS系統(tǒng)是在ABS/ASR系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加了更多的傳感器，包括制動(dòng)器摩擦片傳感器、制動(dòng)踏板行程傳感器、三維力傳感器和可以實(shí)現(xiàn)車橋獨(dú)立控制的橋控模塊等。制動(dòng)時(shí)，各傳感器將駕駛員踩踏板的速度和踏板行程、各車輪的受力（包括載荷、附著力、制動(dòng)壓力）情況等信號(hào)傳給電控中心，由電控中心發(fā)令調(diào)節(jié)制動(dòng)力，雙向反復(fù)閉環(huán)控制。

該系統(tǒng)用電子控制取代機(jī)械傳動(dòng)后，克服了機(jī)械制動(dòng)滯后時(shí)，響應(yīng)時(shí)間短；自動(dòng)計(jì)算當(dāng)前載荷和各輪剎車片磨損程度及其溫度變化后，分配制動(dòng)力，既保證制動(dòng)效果，又使摩擦片磨損最小，并有效防止輪胎異常磨損；監(jiān)測駕駛員踩踏踏板速率，緊急制動(dòng)時(shí)，迅速提供最大制動(dòng)力；在濕滑路面或冰雪路面上急速轉(zhuǎn)彎時(shí)，系統(tǒng)探測到車輛處于不穩(wěn)定狀態(tài)，ESC將限制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩和轉(zhuǎn)速，自動(dòng)對(duì)個(gè)別輪胎采取單獨(dú)制動(dòng)，修正行車路線，防止車輛側(cè)滑；車輛接近停車時(shí)，制動(dòng)力自動(dòng)調(diào)節(jié)防剎車點(diǎn)頭。

故EBS系統(tǒng)制動(dòng)靈敏、舒適，使駕駛更輕松，剎車距離更短，制動(dòng)更可靠?？梢哉fEBS系統(tǒng)是汽車制動(dòng)系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢。

2 電渦流緩速器

電渦流緩速器是車輛的輔助制動(dòng)系統(tǒng)，是根據(jù)電磁力學(xué)原理研制而成的一種無摩擦、易損件少的獨(dú)立于傳統(tǒng)制動(dòng)系之外的汽車輔助減速裝置。它的應(yīng)用，在為汽車又增加了一個(gè)額外的制動(dòng)力的基礎(chǔ)上，可以有效緩解傳統(tǒng)制動(dòng)系制動(dòng)時(shí)容易產(chǎn)生震動(dòng)、甩尾和整車失去平衡、剎車失靈的可能性，并因減少摩擦后相應(yīng)延長輪轂、輪胎的使用壽命。從而大大提高乘車的安全、舒適感。

電渦流緩速器的工作原理是：電流通過線圈繞組，產(chǎn)生磁場，定子（線圈盤）與轉(zhuǎn)子（葉輪）相對(duì)高速旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子切割磁力線，形成電渦流，產(chǎn)生強(qiáng)大的磁力矩，作用于傳動(dòng)軸上，使汽車快速減緩。同時(shí)轉(zhuǎn)子（葉輪）旋轉(zhuǎn)也能起一定的散熱降溫作用。

一般電渦流緩速器主要由其主體和電器控制系統(tǒng)組成。主體由葉輪、線圈固定盤、支架、法蘭盤等構(gòu)件組成；電器控制系統(tǒng)由配電箱、手柄開關(guān)、線圈等組成。

電渦流緩速器可以視不同車型、不同型式、不同規(guī)格選擇不同的安裝位置。安裝位置可在傳動(dòng)軸之間、變速箱上以及驅(qū)動(dòng)橋上選擇。

在使用電渦流緩速器時(shí)，一定要考慮到因制動(dòng)而使車輛行駛的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)件的熱能后的散熱問題，要特別要注意以下幾點(diǎn)：1）根據(jù)車速的情況進(jìn)行分檔操作，需要增加檔位時(shí)，應(yīng)采用漸進(jìn)式的進(jìn)檔操作。車速減緩到20km/h以下后，立即將手柄開關(guān)退回到空檔位置。特別在冰雪、濕滑的道路上，為使制動(dòng)不可超過輪胎的附著力極限，必須漸進(jìn)式換檔；2）制動(dòng)過程如有異常，應(yīng)該即退回原檔位，必要時(shí)關(guān)閉緩速器電源；3）車速低于20km/h時(shí)，必須關(guān)閉緩速器；4）緣于停車后風(fēng)冷效果變差容易導(dǎo)致周圍局部溫度迅速升高，故停車前10分鐘不得使用緩速器；5）減速時(shí)間不宜過長，超過30s緩速器自動(dòng)停止工作，此時(shí)手柄開關(guān)必須恢復(fù)到空檔位置，才能重新啟動(dòng)；6）長距離下坡時(shí)，應(yīng)視坡度、彎度、選擇合適檔位；7）提高緩速器周邊零部件、管路、線路材質(zhì)的耐熱使用溫度，耐熱溫度應(yīng)在170℃以上。

3 全承載式車身骨架

全承載客車骨架是飛機(jī)制造業(yè)的整體化框架結(jié)構(gòu)技術(shù)在客車上的應(yīng)用。全承載車身結(jié)構(gòu)與鳥巢的結(jié)構(gòu)類似，其車身為整體式封閉框架結(jié)構(gòu)，沒有底盤大梁，車身骨架主要以大部分矩形梁、少部分異形梁和變截面梁以及較少量的鋼板組成了整車的前后墻、左右側(cè)墻以及車頂和車底骨架，各骨架之間剛性焊接，使得整個(gè)框架上下左右連接、前后貫通，形成有效的封閉力環(huán)結(jié)構(gòu)。并且，為減輕整車重量，在不影響整體受力強(qiáng)度的前提下可以選擇最恰當(dāng)?shù)臉?gòu)件截面形狀，并盡可能略去非承載構(gòu)件。

這種技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)：整車骨架相互連接成為一個(gè)整體閉環(huán)結(jié)構(gòu)，便于受力傳遞——局部受力，迅速分解到全身各處，整個(gè)車身參與承載。避免了局部過載導(dǎo)致的車身骨架變形，從而確保車內(nèi)乘客的人身安全。全承載客車抗扭曲、抗剪切強(qiáng)度是其他普通客車的3倍～6倍，整車強(qiáng)度與剛度相應(yīng)增加，可靠性增強(qiáng)。

此外，由于全承載骨架客車沒有大梁，故整車底盤降低，從而使得車內(nèi)凈高最大化、視窗玻璃最大化和一級(jí)踏步最低化成為可能，便于車廂內(nèi)乘客流動(dòng)、空氣流通以及城市客車乘客無障礙乘車；并且，剛性連接的整體，沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)發(fā)出噪聲；取消大梁有利于降低整車重心，以減輕振動(dòng)。故其乘坐舒適性好，噪音低。

全承載骨架剛性連接形成一個(gè)整體，沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)發(fā)出噪聲；并有效降低整車重心，以減輕振動(dòng)。故其乘坐舒適性好，噪音低。

全承載車身結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)過有限元分析和計(jì)算，車身結(jié)構(gòu)最佳優(yōu)化，整車的重量更輕，不僅降低生產(chǎn)商的制造成本，也能使整車油耗降低，因?yàn)檐嚿碣|(zhì)量每減輕100kg，可節(jié)油0.02 L/100km～0.03L/100km。

所以，鑒于全承載車身結(jié)構(gòu)安全、節(jié)能、舒適，今年年初，工信部為提高國產(chǎn)客車的安全技術(shù)性能，特做出新的規(guī)定：自2012年3月1日起，新定型的客運(yùn)車輛車長在11m以上的車身必須是全承載整體式框架結(jié)構(gòu)。

4 自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)ACC（Adaptive Cruise Control）

自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)是包含制動(dòng)防抱死系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)和車輛強(qiáng)化穩(wěn)定性系統(tǒng)為一體的一種智能化自動(dòng)控制的主動(dòng)安全系統(tǒng)。它可使車輛以設(shè)定車速勻速行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)工作在有利轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，而駕駛員無需操控油門踏板。目的是在交通流量較大時(shí)，部分的取代駕駛員操作，以減輕駕駛員工作負(fù)荷，使得駕駛更舒適。

ACC系統(tǒng)主要由傳感器、核心控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和人機(jī)界面組成。其中傳感器部分包括車距傳感器（雷達(dá)）、輪速傳感器和車輪方向角度傳感器，這些傳感器用于感知本車的運(yùn)行狀態(tài)及周邊的行車環(huán)境等信息；核心控制器是用于處理系統(tǒng)傳感器收集到的各種行車信息并發(fā)出控制命令；執(zhí)行機(jī)構(gòu)是合并制動(dòng)防抱死系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的執(zhí)行部分自動(dòng)執(zhí)行核心控制器指令，以適時(shí)調(diào)整車輛運(yùn)行速度；人機(jī)界面主要是為駕駛員顯示系統(tǒng)所處狀態(tài)，人為設(shè)定包括車速在內(nèi)的系統(tǒng)參數(shù)等。

ACC系統(tǒng)的工作原理：在設(shè)定車速開啟系統(tǒng)后，車輛行駛過程中，系統(tǒng)的各類雷達(dá)與傳感器持續(xù)掃描車輛前方道路，采集車距、車速及車輛行駛方向等信號(hào)。然后其核心控制單元根據(jù)傳感器提供的信息準(zhǔn)確判斷車輛運(yùn)行四周的安全狀況，并與發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)協(xié)調(diào)動(dòng)作，探測和調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)接通或斷開扭矩輸出，必要時(shí)使車輪適當(dāng)制動(dòng)，以使運(yùn)行車輛與前方車輛始終保持在安全間距，目的是回避危險(xiǎn)、選擇安全的行車路線和工作狀態(tài)。

ACC系統(tǒng)在為控制車速而采取制動(dòng)時(shí)，其制動(dòng)減速度會(huì)自動(dòng)控制在不影響乘客乘坐舒適的范圍內(nèi)。當(dāng)確實(shí)需要快速減速時(shí)，ACC控制單元會(huì)主動(dòng)及時(shí)的在人機(jī)界面上發(fā)出聲光信號(hào)，提醒駕駛員主動(dòng)采取人為的制動(dòng)操作，一旦與前車之間的距離增加到安全距離以后，ACC控制單元會(huì)自動(dòng)控制車輛按照之前設(shè)定的車速行駛。

5 客車G-BOS智慧運(yùn)營系統(tǒng)（G：GIS，GPS，GPRS B：Bus O：Operation S：System）

G-BOS是一種比較先進(jìn)的客車信息化智能管理系統(tǒng)，能夠全程記錄車輛運(yùn)行的各種關(guān)鍵數(shù)據(jù)，便于客車運(yùn)營遠(yuǎn)程控制，進(jìn)而有效整合“人”“車”“線”三大要素，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、定量、科學(xué)的客車運(yùn)營管理。

系統(tǒng)工作原理：客車上安裝G-BOS終端，企業(yè)設(shè)后臺(tái)管理中心，兩者通過3G通信技術(shù)實(shí)時(shí)聯(lián)絡(luò)，管理者也可以使用獨(dú)立賬號(hào)從互聯(lián)網(wǎng)在任何地方訪問G-BOS智慧運(yùn)營系統(tǒng)，了解掌握相關(guān)信息。終端負(fù)責(zé)持續(xù)不斷的采集包括發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)、車輛狀況信息、駕駛員操控行為以及車輛GPS衛(wèi)星定位等在內(nèi)的相關(guān)信息，同時(shí)還融合了行車記錄儀、倒車監(jiān)視器、故障報(bào)警顯示臺(tái)、視頻播放器、短消息接收器等功能，并能實(shí)時(shí)將本車的故障信息提供給駕駛員。企業(yè)后臺(tái)管理中心通過相應(yīng)的管理技術(shù)將接收到的海量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析、整理后，根據(jù)客戶要求，自動(dòng)化生成各種類別、各時(shí)間段、各種形式的管理報(bào)告，將駕駛員不良駕駛行為、油耗數(shù)據(jù)、車輛運(yùn)行情況、維修保養(yǎng)計(jì)劃等內(nèi)容以直觀的報(bào)告、圖表等形式展現(xiàn)出來。便于管理者實(shí)時(shí)跟蹤車輛運(yùn)行軌跡、觀察駕駛操控是否違規(guī)、及時(shí)了解車輛運(yùn)行情況、掌握車輛是否需要維修保養(yǎng)等，從而制定相應(yīng)措施，滿足客戶對(duì)長期運(yùn)營規(guī)劃所需要的數(shù)據(jù)支持與決策依據(jù)。并且，對(duì)人、車、線的實(shí)時(shí)監(jiān)控便于管理者遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)的調(diào)度管控，有效地監(jiān)控和記錄駕駛員的不良駕駛行為，更可以避免重大交通事故的發(fā)生。

G-BOS系統(tǒng)的五個(gè)主要功能：

1）安全駕駛管理：對(duì)駕駛員駕駛行為的記錄監(jiān)控，利于車輛安全行駛；

2）油耗管理：遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確計(jì)量與測算油耗，及時(shí)矯正駕駛員駕駛習(xí)慣，確保油耗下降；

3）遠(yuǎn)程故障報(bào)警管理：通過車輛運(yùn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，及時(shí)獲取車輛故障的實(shí)時(shí)報(bào)告，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障報(bào)修和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)支持；

4）維修保養(yǎng)管理：實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理車輛運(yùn)行，制訂更為精準(zhǔn)的保養(yǎng)維修計(jì)劃，最大限度地減少人力物力浪費(fèi)；

5）車輛與線路匹配管理：通過對(duì)車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)與運(yùn)行路線的綜合匹配，實(shí)現(xiàn)人、車、線最優(yōu)配置，提升效益。

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