從半掛車結(jié)構(gòu)功能談鉸接列車行駛異常的糾正

張學(xué)禮　宗成強(qiáng)　張紅衛(wèi)

（交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院運(yùn)輸車輛運(yùn)行安全技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100088）

從半掛車結(jié)構(gòu)功能談鉸接列車行駛異常的糾正

張學(xué)禮宗成強(qiáng)張紅衛(wèi)

（交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院運(yùn)輸車輛運(yùn)行安全技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100088）

現(xiàn)階段，鉸接列車是我國干線道路貨物運(yùn)輸車輛的主要形式，其是否正常行駛，關(guān)系到交通運(yùn)輸安全、關(guān)系到運(yùn)輸企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，正確、快速的判斷和排除車輛行駛異常意義重大。本文從半掛車牽引部件、懸架系統(tǒng)、行走系統(tǒng)等半掛車結(jié)構(gòu)功能進(jìn)行分析，找出鉸接列車出現(xiàn)甩尾、輪胎異常磨損等非正常行駛的原因并分析其危害性；從而提出正確的糾正方法，使車輛正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)安全、高效運(yùn)輸，并為廣大貨車車主、營運(yùn)車輛維修單位以及相關(guān)技術(shù)人員提供參考。

汽車列車；行駛異常；故障原因；糾正方法

0　前言

鉸接列車是由一輛半掛牽引車與具有角向移動(dòng)聯(lián)結(jié)的半掛車組成的車輛［1］。鉸接列車也稱為半掛汽車列車，是現(xiàn)階段我國貨物運(yùn)輸?shù)闹饕囕v結(jié)構(gòu)形式。運(yùn)輸?shù)呢浳镅b在半掛車上，半掛牽引車上的承載由半掛車通過其前部下端的牽引銷及其座板傳遞到半掛牽引車的牽引座上，實(shí)現(xiàn)貨物運(yùn)輸。半掛車一般由車廂、車架、支承裝置、懸架系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)和燈光信號(hào)系統(tǒng)等組成，各系統(tǒng)又有不同的部件構(gòu)成，各系統(tǒng)及其零部件在車輛行駛時(shí)起著不同的作用。車架上牽引銷座固定加工和懸架系統(tǒng)中前、中、后吊耳的固定焊接是確保鉸接列車正常行駛的基礎(chǔ)，關(guān)鍵尺寸和公差需要在生產(chǎn)過程中嚴(yán)加控制。鉸接列車在行駛過程中經(jīng)常出現(xiàn)甩尾、輪胎異常磨損（吃胎、啃胎）現(xiàn)象，極易出現(xiàn)車輛制動(dòng)距離長、輪胎提前更換和報(bào)廢、增加車輛運(yùn)行油耗等不良現(xiàn)象，引發(fā)交通事故和增加運(yùn)輸成本。造成這些現(xiàn)象的原因很多，也較為復(fù)雜，本文從半掛車結(jié)構(gòu)、各部件功能等方面分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，提出糾正措施并給出正確的糾正方法，為廣大運(yùn)輸車輛業(yè)主、營運(yùn)車輛維修單位及相關(guān)技術(shù)人員處理這一異?，F(xiàn)象提供參考。

1　半掛車軸距尺寸與結(jié)構(gòu)功能分析

影響半掛車異常行駛的主要結(jié)構(gòu)有半掛車牽引銷及其座板的定位和焊接，半掛車前、中、后吊耳在車架上相對(duì)于牽引銷中心的定位與焊接，懸架系統(tǒng)的安裝與調(diào)整等。主要體現(xiàn)在半掛車軸距應(yīng)符合要求，牽引銷中心至第一軸左右輪距離的差符合要求。

1.1半掛車軸距及其調(diào)整

半掛車軸距是分別過半掛車牽引銷軸線和半掛車車輪中心且垂直于X平面和Y平面的兩平面間的距離［2］。X平面是車輛支承平面，一般為支承車輪的平坦、堅(jiān)實(shí)的水平面；Y平面為車輛縱向?qū)ΨQ平面。半掛車在總體設(shè)計(jì)時(shí)就確定了半掛車軸距及其公差尺寸要求，半掛車在整個(gè)生產(chǎn)制造過程中要確保其符合要求，工藝保證應(yīng)貫穿于制造全過程。但最終制造完工的車輛由于存在加工、焊接變形和測(cè)量誤差等因素，安裝完工的車輛軸距需要調(diào)整或校正。半掛車軸距的調(diào)整主要是通過安裝每根車軸上的可調(diào)拉力桿（可伸縮）實(shí)現(xiàn)。

首先在干燥平坦的半掛車支承面上通過支承裝置調(diào)平半掛車，用鉛錘、石筆、鋼卷尺等測(cè)量工具找出牽引銷中心在X面上的投影點(diǎn)和半掛車各軸左右輪中心在水平面上的投影點(diǎn)（可由幾種方式獲?。?，并做出標(biāo)記；然后移開半掛車，連接每軸左右輪中心點(diǎn)，測(cè)量牽引銷中心至第一軸的垂直距離，即為半掛車軸距，也稱大軸距，測(cè)量牽引銷至第一軸左右輪中心點(diǎn)的距離，計(jì)算其差值，依次測(cè)量第一軸左右輪中心至第二軸左右輪中心距離（小軸距），計(jì)算其差值，按此方法測(cè)量第二軸至第三軸軸距及其差值；最后對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)，判斷是否超出要求，并通過調(diào)整可調(diào)拉力桿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。在調(diào)整偏差比較大的軸距時(shí)，可調(diào)拉力桿體轉(zhuǎn)動(dòng)一圈可調(diào)拉力桿伸長或縮短約4 mm，車輪邊距離變化大約為10 mm，調(diào)整比例大約為1：4?？烧{(diào)拉力桿一側(cè)伸長或縮短4 mm時(shí)，不可調(diào)拉力桿一側(cè)將縮短或伸長為1 mm，是4：1的比例，掌握這些比例后能夠調(diào)整的更快、更準(zhǔn)確。

圖1　半掛車軸距示意圖

1.2半掛車結(jié)構(gòu)功能分析

車架是半掛車的主體，其制造精度高低是影響車輛行駛的基礎(chǔ)。一是應(yīng)控制牽引銷座中心及其座板的位置，控制其左右居中、距最前端符合設(shè)計(jì)前懸要求。這些在生產(chǎn)過程中一般由工藝裝備控制，牽引銷是否居中是半掛車甩尾的根源；二是控制牽引銷中心至半掛車中間吊耳孔中心的距離差和相應(yīng)的軸距尺寸；三是控制前左右吊耳中心至中間吊耳中心的對(duì)角線距離差和后吊耳中心至中吊耳中心的對(duì)角線距離差。焊接時(shí)采取相應(yīng)的工藝措施減小變形，車架一旦焊接完成，便是一個(gè)整體，尺寸不易調(diào)整。

在半掛車設(shè)計(jì)時(shí)，為了便于消除制造誤差、焊接變形帶來的尺寸變化，確保最終的半掛車軸距符合要求，半掛車懸架系統(tǒng)的拉力桿就設(shè)計(jì)成了可調(diào)拉力桿（也稱為活拉桿）和不可調(diào)拉力桿（也稱為死拉桿），用于軸距和牽引銷中心至半掛車第一軸左右輪中心的距離差調(diào)整。

圖2　拉力桿

圖3　可調(diào)拉力桿安裝

半掛車懸架系統(tǒng)的可調(diào)拉力桿是半掛車軸距及相關(guān)尺寸調(diào)整的關(guān)鍵部件。半掛車懸架系統(tǒng)一般包括吊耳（焊接在車架上）、鋼板彈簧（用U型螺栓固定在車軸上）、平衡臂（安裝在中吊耳上）和拉力桿等，每根車軸分左右各安裝一組。拉力桿是連接前、中吊耳和固定在車軸上的拉力桿座的關(guān)鍵零部件，整個(gè)車輛的拉力通過車架、吊耳、拉力桿傳到車軸上，使車輛運(yùn)行。拉力桿除承受拉力，還承受鋼板彈簧不斷變形帶來的循環(huán)壓力。為便于軸距校正，一根車軸按左右分別安裝一根可調(diào)拉力桿和一根不可調(diào)拉力桿，并按照車軸順序進(jìn)行交換，即半掛車的第一軸左邊安裝可調(diào)拉力桿，其右邊就為不可調(diào)拉力桿，第二軸左邊為不可調(diào)拉力桿，其右邊就為可調(diào)拉力桿，第三軸與第一軸安裝相同。

可調(diào)拉力桿和不可調(diào)拉力桿兩端均鑲有尼龍橡膠套。尼龍橡膠套是一個(gè)彈性元件，其主要起到緩沖和耐磨的作用，其質(zhì)量和性能的高低是半掛車異常行駛的主要因素之一?，F(xiàn)有尼龍橡膠套的制作材質(zhì)也是針對(duì)于兩種性能設(shè)計(jì)的，緩沖性好的耐磨性差，或損害率高，耐磨性好的緩沖力差，這就需要針對(duì)于不同的車輛，不同的運(yùn)輸環(huán)境選擇不同性能的尼龍橡膠套，國內(nèi)暫沒有統(tǒng)一的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

可調(diào)拉力桿由2個(gè)拉桿頭、1個(gè)拉桿體和4個(gè)高強(qiáng)度自鎖螺栓螺母組成。拉桿體兩端是分左右旋外螺紋，拉桿頭開槽并有固定螺栓螺母的一端是與拉桿體相配的左旋內(nèi)螺紋和右旋內(nèi)螺紋。當(dāng)兩端拉桿頭固定，通過轉(zhuǎn)動(dòng)拉桿體，使整個(gè)拉桿伸長或縮短?？烧{(diào)拉力桿上高強(qiáng)度自鎖螺栓螺母的選用和達(dá)到規(guī)定的扭緊力矩是關(guān)鍵所在。一是要求用高強(qiáng)度螺栓螺母（一般8.9級(jí)），這樣在緊固時(shí)能夠達(dá)到規(guī)定力矩，不至于達(dá)到一定力矩后，再加力，會(huì)使力矩變?。菁y變形、拉伸）；二是要采用自鎖螺母螺栓，在達(dá)到一定力矩后，不因?yàn)轭嶔?、受力變化而松?dòng)；三是兩個(gè)高強(qiáng)度螺栓要交替扭緊，尤其要觀察靠拉桿頭一端的螺栓，因?yàn)槠鋬?nèi)部可能為空心，拉桿體內(nèi)伸可能達(dá)不到該處，影響鎖緊。

鋼板彈簧的主要作用是承載并起到減震和緩沖作用。它是壓在焊接在半掛車軸上的鋼板彈簧座并通過兩根U型螺栓與車軸、拉力桿座緊固在一起。在此連接中，一是控制鋼板彈簧座的左右位置對(duì)稱和位置尺寸符合要求；二是控制U型螺栓及其螺母的強(qiáng)度、高度符合要求；三是控制U型螺栓的扭緊力矩達(dá)到規(guī)定要求，最好在鋼板彈簧有預(yù)壓力時(shí)進(jìn)行扭緊，因?yàn)殇摪鍙椈稍诔休d后隨著路面的不平、車輛運(yùn)行的速度變化等會(huì)發(fā)生變化，易使U型螺栓松動(dòng)，導(dǎo)致懸掛系統(tǒng)變形，使車輛行駛異常。

平衡臂主要是在車輛上下坡或顛簸時(shí)起到平衡各軸之間的承載力的作用。其通過銷軸安裝在半掛車的中吊耳上，一軸車不安裝，兩軸車安裝2個(gè)，三軸車安裝4個(gè)。鋼板彈簧在平衡臂中的左右均衡度也是車輛異常行駛檢查的關(guān)鍵項(xiàng)目，如果偏到一側(cè)，或與一側(cè)磨損嚴(yán)重，也需要進(jìn)行調(diào)整。

2　車輛異常運(yùn)行的危害與糾正

半掛車牽引銷中心至半掛車第一軸左右輪距離差（通常所說的等腰三角形）及其后面的軸距差是影響半掛車正常行駛的外部體現(xiàn)，大多異常現(xiàn)象也是通過更換破損零部件、提高螺栓擰緊力矩等糾正。鉸接列車行駛過程中異常現(xiàn)象表現(xiàn)較多，本文主要是指在用車輛牽引銷處出現(xiàn)異常響聲、半掛車“甩尾”和半掛車出現(xiàn)輪胎異常磨損等現(xiàn)象。

2.1牽引銷處異常響聲

牽引銷是半掛牽引車與半掛車的機(jī)械連接機(jī)構(gòu)，承載著牽引力、撞擊力和各種摩擦力，是半掛車的牽引力點(diǎn)。按照國家標(biāo)準(zhǔn)分為50號(hào)牽引銷［3］和90號(hào)牽引銷［4］，與車架的連接分為法蘭盤定位和圓錐面定位兩種方式。其互換性應(yīng)符合GB/T 4606和GB/T 4607的規(guī)定，強(qiáng)度滿足GB/T 15088規(guī)定［5］。

在用車輛有時(shí)半掛牽引銷處在運(yùn)行過程中出現(xiàn)異響，這就要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)霋鞝恳嚺c半掛車脫開，分別測(cè)量半掛牽引銷鵝頸處的尺寸、牽引座連接鉤的尺寸，按照GB/T 31883標(biāo)準(zhǔn)［6］判斷是否達(dá)到了磨損極限尺寸，出現(xiàn)了配合間隙。必要時(shí)更換牽引銷或牽引座連接鉤，消除間隙。這種現(xiàn)象在車輛起步、制動(dòng)時(shí)容易出現(xiàn)前后撞擊，牽引銷由于磨損嚴(yán)重且超過其表面熱處理硬層，強(qiáng)度不夠易變性或斷裂，極易出現(xiàn)交通事故，應(yīng)急時(shí)處理。

2.2半掛車“甩尾”

一般甩尾的車輛不會(huì)吃胎（三軸平行），但是車輛油耗會(huì)增加。甩尾主要由幾方面原因造成：半掛牽引車跑斜（主要是驅(qū)動(dòng)輪不正，產(chǎn)生推力角）、牽引銷不正（偏差5 mm以上）、安裝定位原因使三軸整體偏移等。一般可以通過測(cè)量或路試來判斷是否出現(xiàn)甩尾。一是一般情況下，驅(qū)動(dòng)橋不正，觀察掛車會(huì)向驅(qū)動(dòng)橋靠前的方向甩尾。二是半掛車牽引銷不正會(huì)向牽引銷偏的方向甩尾。三是三軸整體不正那邊靠后向那甩尾?？梢愿鶕?jù)其故障有針對(duì)性的解決，也可以通過輕微調(diào)整三根半掛車軸的整體偏移來解決甩尾問題。

2.3輪胎異常磨損

輪胎是半掛車的重要部件之一，其消耗量占運(yùn)輸成本的20%～30%。輪胎使用是否合理，保養(yǎng)、調(diào)整是否及時(shí)、到位，將直接影響半掛車的行駛性能和貨物運(yùn)輸企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。由于三軸半掛車運(yùn)量大、效益高，為不少大型運(yùn)輸公司所選用。但不少三軸半掛車行駛一定時(shí)間或距離后，就不同程度地出現(xiàn)了輪胎磨損異常現(xiàn)象，并且隨行駛里程的增加，日趨嚴(yán)重。

在出現(xiàn)輪胎異常磨損時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況判斷什么原因造成。一是看半掛牽引車與半掛車高度是否匹配，一般情況下空載時(shí)半掛車前段比后端高30～60 mm，滿載后基本保持半掛車水平或前段略高。當(dāng)前端比后端高處100 mm以上時(shí)，鉸接列車匹配就不合理了，這種情況下半掛車前軸輪胎磨損嚴(yán)重；反之，當(dāng)半掛車前端比后端低100 mm以上時(shí)，半掛車后軸輪胎磨損嚴(yán)重。

半掛車出現(xiàn)吃胎現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)檢查半掛車軸軸距及左右輪偏差是否增大，偏差增大引起輪胎磨損異常。半掛車行駛時(shí)，車軸兩端輪胎的轉(zhuǎn)速是相同的。如果軸距發(fā)生變化，兩端輪胎的側(cè)向滑動(dòng)磨擦力增加，輪胎就邊滾動(dòng)邊滑動(dòng)，從而引起輪胎磨損異常。吃胎的車輛表現(xiàn)是軸距及左右偏差增大，但實(shí)際應(yīng)查明原因。從前面半掛車結(jié)構(gòu)功能分析看，應(yīng)該有以下原因，一是U型螺栓是否松動(dòng)，造成鋼板彈簧松動(dòng)和拉力桿座松動(dòng)，使整個(gè)懸架系統(tǒng)尺寸變化；二是鉸接列車在不正常路況條件下行駛，且載荷較大，容易使半掛車軸總成變形，造成軸距及左右偏差變化；三是懸架系統(tǒng)中拉力桿兩端尼龍橡膠套損壞。因?yàn)檐囕v在行駛過程中，路面凹凸不平，急轉(zhuǎn)彎等原因，使拉力桿尼龍膠套容易損壞。拉力桿是懸架系統(tǒng)中車軸定位的重要部件，如果導(dǎo)向拉桿膠套損壞，就會(huì)影響車軸左右兩端的定位，從而使軸距出現(xiàn)偏差；四是檢查可調(diào)拉力桿自鎖螺母是否松動(dòng)、力矩是否達(dá)到要求以及是否使用高強(qiáng)度螺栓螺母等。

輪胎保養(yǎng)換位是否也是關(guān)鍵因素。由于路面有一定拱度，輪胎花紋氣壓多有差異，如果這種狀況持續(xù)時(shí)間較長，不同部位輪胎的受力、磨損各不相同，進(jìn)而使相關(guān)輪胎磨損異常。即使裝在同一輪轂上的兩條輪胎，也會(huì)因輪胎胎面、花紋差異較大，兩輪外徑尺寸相同，導(dǎo)致相關(guān)輪胎磨損異常。因此，在換裝輪胎時(shí)，同一輪轂上的兩條輪胎應(yīng)盡量一樣，并且經(jīng)常觀察各輪胎的磨損情況，使它們不斷地?fù)Q位，保持磨損均衡。

檢查半掛車各車輪是否變形，是否達(dá)到圓度要求。車輪變形也引起輪胎磨損異常。這是因?yàn)檐囕v在行駛過程中，由于路面凸凹不平或嚴(yán)重超載，輪輞容易偏擺失圓或開裂，致使輪胎重心偏移，引起“相關(guān)單胎”異常磨損?？赏ㄟ^測(cè)量輪輞尺寸，進(jìn)行校正或更換輪輞處理。

另外，輪胎氣壓相差較大，頻繁使用緊急制動(dòng)，也會(huì)導(dǎo)致輪胎局部磨損嚴(yán)重。三軸半掛車在轉(zhuǎn)彎時(shí)，所有輪胎的轉(zhuǎn)彎半徑均不相同。由于車軸無差速器，所以轉(zhuǎn)彎半徑較小的輪胎就會(huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重的搓磨現(xiàn)象，從而導(dǎo)致輪胎磨損異常。這要在使用車輛時(shí)嚴(yán)加注意。

3　結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、高速公路路網(wǎng)的逐步建成和完善，貨物運(yùn)輸由生產(chǎn)資料、原材料向附加值較高的生活用品、快遞業(yè)發(fā)展以及治理超載超限運(yùn)輸?shù)倪M(jìn)一步深入和標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，相信半掛車異常行駛現(xiàn)象會(huì)逐漸減少。但總體來看，由于半掛車產(chǎn)品質(zhì)量由國家抽查監(jiān)控到由企業(yè)自控，關(guān)鍵零部件缺少技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)支撐（尤其是懸架系統(tǒng)的尼龍橡膠套），且半掛車與半掛牽引車由半掛車企業(yè)根據(jù)用戶要求進(jìn)行匹配等原因，我國鉸接列車的質(zhì)量不容樂觀，用戶與掛車企業(yè)產(chǎn)生糾紛和打官司的事情時(shí)有出現(xiàn)。因此建議生產(chǎn)企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量、相關(guān)部門研究制定零部件標(biāo)準(zhǔn)、使用單位加強(qiáng)車輛保養(yǎng)，避免車輛異常行駛現(xiàn)象的發(fā)生。

［1］ GB/T 3730.1-2001，道路車輛 類型 術(shù)語和定義［S］.

［2］ GB/T 3730.3-1992，汽車和掛車的術(shù)語及其定義 車輛尺寸［S］.

［3］ GB/T 4606-2006，道路車輛 半掛車牽引座50號(hào)牽引銷的基本尺寸和安裝、互換性尺寸［S］.

［4］GB/T 4607-2006，道路車輛 半掛車牽引座90號(hào)牽引銷的基本尺寸和安裝、互換性尺寸［S］.

［5］GB/T 15088-2009，道路車輛 牽引銷 強(qiáng)度試驗(yàn)［S］.

［6］GB/T 31883-2015，道路車輛 牽引連接件、牽引桿孔、牽引座牽引銷、連接鉤及環(huán)形孔 機(jī)械連接件使用磨損極限［S］.

Nowadays， articulated semi-trailer is the main type of freight vehicle on arterial road， vehicle's running state is related to transportation safety， freight enterprise's economic benefit， therefore fast judgment and elimination of faults occurred in vehicle running has great significance to enterprise. This paper analyzed the structure characteristics， such as semi-trailer fifth wheel kingpin， suspension system，running system， and analyzed the hazards of combination vehicle's drifting and tyre's abnormal wear， found the potential reasons. Finally， this paper put forward the correct ways of error treatment， it can keep the combination vehicle in normal running state， achieve safe and efficient transportation， and also it can be the reference to vehicle's owner， vehicle's maintenance enterprise and related technical personnel.

articulated semi-trailer； abnormal running； fault cause； correction method

U463