半掛汽車列車制動(dòng)動(dòng)作滯后影響因素研究

熊祖品 謝亞玲 周海紅

XIONG Zu-pin et al

中國(guó)汽車工程研究院股份有限公司 重慶 401122

1 前言

半掛汽車列車由牽引汽車和半掛車兩部分組成，其車身總長(zhǎng)最長(zhǎng)可達(dá)20 m，因此在制動(dòng)過(guò)程中易出現(xiàn)折疊、甩尾、側(cè)翻、急劇的瞬態(tài)軸荷轉(zhuǎn)移等危險(xiǎn)工況[1]，并引發(fā)重大交通事故。造成上述危險(xiǎn)工況的原因較多，而半掛汽車列車制動(dòng)動(dòng)作滯后是其重要原因之一，國(guó)標(biāo)GB 7258-2012《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》也對(duì)該技術(shù)做出了明確的規(guī)定：汽車列車行車制動(dòng)系的設(shè)計(jì)和制造應(yīng)保證掛車最后軸制動(dòng)動(dòng)作滯后于牽引車前軸制動(dòng)動(dòng)作的時(shí)間≤0.2 s[2]。

2 影響因素初步分析

半掛汽車列車制動(dòng)動(dòng)作滯后，即半掛車制動(dòng)動(dòng)作滯后于牽引車制動(dòng)動(dòng)作。因此，研究半掛車制動(dòng)動(dòng)作的影響因素，對(duì)研究半掛汽車列車制動(dòng)動(dòng)作滯后的影響因素至關(guān)重要。

2.1 半掛車制動(dòng)過(guò)程

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)半掛車制動(dòng)系統(tǒng)大多采用雙管路氣壓制動(dòng)，一條為供氣管路，把壓縮空氣傳輸?shù)桨霋燔嚨膬?chǔ)氣筒；另外一條為控制管路，把壓縮空氣傳輸?shù)桨霋燔嚲o急繼動(dòng)閥[3]。國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的半掛車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。

半掛車制動(dòng)過(guò)程主要有以下階段：a. 觸動(dòng)半掛汽車列車制動(dòng)踏板時(shí)，在牽引汽車的掛車制動(dòng)控制閥控制下，壓縮空氣經(jīng)控制管路到達(dá)半掛車緊急繼動(dòng)閥，并打開(kāi)半掛車緊急繼動(dòng)閥的閥門；b. 半掛車儲(chǔ)氣筒中壓縮空氣經(jīng)過(guò)半掛車緊急繼動(dòng)閥的閥門、ABS控制總成等，到達(dá)半掛車制動(dòng)氣室，并推動(dòng)制動(dòng)桿開(kāi)始工作；c. 半掛車制動(dòng)氣室的氣壓不斷上升，促使制動(dòng)桿的行程增大，使制動(dòng)鼓與制動(dòng)蹄的間隙減小，摩擦力增加，半掛車輪速降低，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)；d. 松開(kāi)半掛汽車列車制動(dòng)踏板時(shí)，控制管路氣壓迅速下降，半掛車緊急繼動(dòng)閥的閥門關(guān)閉，半掛車儲(chǔ)氣筒中壓縮空氣進(jìn)入半掛車制動(dòng)氣室的通道關(guān)閉，同時(shí)半掛車緊急繼動(dòng)閥的排氣閥（或快放閥）打開(kāi)，半掛車制動(dòng)氣室的壓縮空氣經(jīng)排氣閥（或快放閥）排入大氣[4]，制動(dòng)桿在彈簧力作用下回位，使制動(dòng)鼓與制動(dòng)蹄的間隙增加，摩擦力減小，從而解除制動(dòng)。

2.2 影響因素初步分析

結(jié)合上述半掛車制動(dòng)過(guò)程及其結(jié)構(gòu)布置，可初步分析出半掛汽車列車制動(dòng)動(dòng)作滯后影響因素眾多，如半掛汽車列車的初始管路氣壓、牽引汽車的制動(dòng)控制系統(tǒng)、制動(dòng)踏板行程及時(shí)間、半掛車制動(dòng)管路直徑、半掛車制動(dòng)管路長(zhǎng)度、半掛車緊急繼動(dòng)閥性能、ABS控制總成性能、管路接頭的型式、半掛車制動(dòng)氣室容積及半掛車制動(dòng)氣室制動(dòng)桿彈簧拉力等。

3 影響因素試驗(yàn)驗(yàn)證

根據(jù)上述初步分析結(jié)果，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)[5]，選定以下影響因素進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證：半掛汽車列車的初始管路氣壓、牽引汽車的制動(dòng)控制系統(tǒng)、半掛車制動(dòng)管路長(zhǎng)度、半掛車緊急繼動(dòng)閥性能。試驗(yàn)驗(yàn)證均在以下條件下進(jìn)行：車輛空載停在平坦水泥路面上，半掛汽車列車制動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定試驗(yàn)壓力時(shí)，關(guān)閉牽引汽車發(fā)動(dòng)機(jī)[6]，在0.2 s內(nèi)踩下制動(dòng)踏板[7]，當(dāng)氣室壓力達(dá)到穩(wěn)態(tài)值后，緩慢松開(kāi)制動(dòng)踏板。

3.1 半掛汽車列車的初始管路氣壓

采用A1牌某款6×4牽引汽車與B1牌某款三軸13 m半掛車組成的半掛汽車列車，對(duì)初始管路氣壓不同導(dǎo)致的影響情況進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，牽引汽車前軸和半掛車后軸制動(dòng)氣室壓力時(shí)間關(guān)系曲線如圖2所示，其中圖2(a)的初始管路氣壓為0.85 MPa，半掛汽車列車制動(dòng)動(dòng)作滯后時(shí)間為0.19 s；圖2(b)的初始管路氣壓為0.65 MPa，半掛汽車列車制動(dòng)動(dòng)作滯后時(shí)間為0.21 s。

3.2 牽引汽車的制動(dòng)控制系統(tǒng)

采用A1牌某款6×4牽引汽車、A2牌某款6×4牽引汽車與B1牌某款三軸13 m半掛車分別組成的半掛汽車列車，初始管路氣壓均為0.85 MPa，對(duì)牽引汽車的制動(dòng)控制系統(tǒng)不同導(dǎo)致的影響情況進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，牽引汽車前軸和半掛車后軸制動(dòng)氣室壓力時(shí)間關(guān)系曲線如圖3所示，其中圖3(a)為A1牌某款6×4牽引汽車，半掛汽車列車制動(dòng)動(dòng)作滯后時(shí)間為0.19 s；圖3(b)為A2牌某款6×4牽引汽車，半掛汽車列車制動(dòng)動(dòng)作滯后時(shí)間為0.15 s。

3.3 半掛車制動(dòng)管路長(zhǎng)度

采用A1牌某款6×4牽引汽車與B1牌某款三軸13 m半掛車、某款三軸11 m廂式運(yùn)輸半掛車分別組成的半掛汽車列車，初始管路氣壓均為0.85 MPa，對(duì)半掛車制動(dòng)管路長(zhǎng)度不同導(dǎo)致的影響情況進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，牽引汽車前軸和半掛車后軸制動(dòng)氣室壓力時(shí)間關(guān)系曲線見(jiàn)圖4，其中圖4(a)為B1牌某款三軸13 m半掛車，半掛汽車列車制動(dòng)動(dòng)作滯后時(shí)間為0.19 s；圖4(b)為B1牌某款三軸11 m 廂式

3.4 半掛車緊急繼動(dòng)閥性能

采用A3牌某款6×4牽引汽車與B2牌某款三軸11 m粉粒物料運(yùn)輸半掛車（分別安裝C1牌某款和C2牌某款半掛車緊急繼動(dòng)閥）組成的半掛汽車列車，初始管路氣壓均為0.8 MPa，對(duì)半掛車緊急繼動(dòng)閥性能不同導(dǎo)致的影響情況進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，牽引汽車前軸和半掛車后軸制動(dòng)氣室壓力時(shí)間關(guān)系曲線如圖5所示，其中圖5(a)安裝C1牌某款半掛車緊急繼動(dòng)閥，半掛汽車列車制動(dòng)動(dòng)作滯后時(shí)間為0.16 s；圖5(b)安裝C2牌某款半掛車緊急繼動(dòng)閥，半掛汽車列車制動(dòng)動(dòng)作滯后時(shí)間為0.13 s。

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

通過(guò)上述試驗(yàn)驗(yàn)證，可得出半掛汽車列車的初始管路氣壓、牽引汽車的制動(dòng)控制系統(tǒng)、半掛車制動(dòng)管路長(zhǎng)度、半掛車緊急繼動(dòng)閥性能等因素影響半掛汽車列車制動(dòng)動(dòng)作滯后的時(shí)間如表1所示。

表1 各因素影響半掛汽車列車制動(dòng)動(dòng)作滯后的時(shí)間關(guān)系 單位：s

5 結(jié)語(yǔ)

由以上試驗(yàn)結(jié)果及其分析可知，半掛汽車列車的初始管路氣壓、牽引汽車的制動(dòng)控制系統(tǒng)、半掛車制動(dòng)管路長(zhǎng)度、半掛車緊急繼動(dòng)閥性能均對(duì)半掛汽車列車制動(dòng)動(dòng)作滯后有一定影響，其中牽引汽車的制動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)半掛汽車列車制動(dòng)動(dòng)作滯后的影響較大、半掛車制動(dòng)管路長(zhǎng)度和半掛車緊急繼動(dòng)閥性能的影響其次、半掛汽車列車的初始管路氣壓的影響較小。

因此，為保證半掛汽車列車制動(dòng)動(dòng)作滯后時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性，在開(kāi)展此項(xiàng)試驗(yàn)時(shí)，除滿足0.2 s內(nèi)踩下制動(dòng)踏板的要求外，還應(yīng)確保每次試驗(yàn)時(shí)半掛汽車列車的初始管路氣壓一致；另外，為提高半掛汽車列車制動(dòng)動(dòng)作滯后的性能，半掛車生產(chǎn)企業(yè)可采取加強(qiáng)牽引汽車與半掛車的匹配、優(yōu)化半掛車制動(dòng)管路布置、選擇性能較好的半掛車緊急繼動(dòng)閥等措施。

[1] 詹斌,馮華萬(wàn),魏金.半掛車制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間影響因素分析[J].專用車,2013(04):86-87.

[2] GB 7258-2012 機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件[S].

[3] 程志兵,楊國(guó)權(quán),張翔等.半掛汽車列車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[J].汽車技術(shù),2007(07):38-40.

[4] 田良俊.汽車列車制動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)[J].專用汽車,1996(02):43-44.

[5] 秦基磊.掛車氣動(dòng)剎車系統(tǒng)關(guān)鍵部件的仿真與優(yōu)化[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2011.

[6] GB/T 26778-2011 汽車列車性能要求及試驗(yàn)方法[S].

[7] GB 12676-1999 汽車制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和試驗(yàn)方法[S].