探析消防車輛制動(dòng)性能熱衰退對(duì)行車安全的危害與預(yù)防措施

■ 劉燦華 福建省三明消防支隊(duì)

消防車輛的制動(dòng)性能直接影響著行車安全，同時(shí)制約著消防車輛動(dòng)力性是否能有效發(fā)揮。消防車輛行駛過程中發(fā)生的交通事故通常與車輛制動(dòng)距離太長、緊急制動(dòng)時(shí)易側(cè)滑等情況有關(guān)，因此消防車輛的制動(dòng)性能對(duì)消防車輛的行駛安全具有重要保障。根據(jù)公安部交通管理局通報(bào)數(shù)據(jù)，制動(dòng)性能熱衰退造成的交通安全問題已成為我國重大交通事故的關(guān)注焦點(diǎn)之一。如何有效地預(yù)防制動(dòng)性能熱衰退引發(fā)安全問題，將成為提高安全行車的重要舉措。本文以提高消防車輛安全行駛的可靠性，通過分析制動(dòng)器制動(dòng)性能熱衰退的形成機(jī)理及對(duì)行車安全的危害，提出若干預(yù)防措施，對(duì)行車安全具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、消防車輛制動(dòng)性能熱衰退的概念

消防車輛的制動(dòng)系統(tǒng)在高速、短時(shí)間內(nèi)重復(fù)制動(dòng)或下長坡時(shí)連續(xù)制動(dòng)的情況下，制動(dòng)器溫度達(dá)到200℃以上時(shí)，制動(dòng)接觸面的有機(jī)物受高溫發(fā)生分解，其分解物在接觸面間形成“潤滑”薄膜，降低接觸面的摩擦系數(shù)，使制動(dòng)性能顯著下降，此現(xiàn)象稱為制動(dòng)性能熱衰退。相關(guān)研究表明，當(dāng)制動(dòng)器內(nèi)壁溫度達(dá)250℃左右時(shí)，制動(dòng)性能開始下降，出現(xiàn)前期制動(dòng)器熱衰退；當(dāng)溫度超過600℃時(shí)，接觸面材料發(fā)生更加劇烈的分解反應(yīng)，大量的分解物使兩接觸面發(fā)生“分離”現(xiàn)象，從而失去制動(dòng)性能。

車輛在制動(dòng)過程中制動(dòng)性能熱衰退現(xiàn)象不可避免，其抗熱衰退性能與摩擦副材料、制動(dòng)器結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。衡量抗熱衰退性能一般用短時(shí)間內(nèi)連續(xù)制動(dòng)的制動(dòng)效能與冷制動(dòng)（120℃以內(nèi)）效能的百分?jǐn)?shù)視為評(píng)價(jià)指標(biāo)。根據(jù)ISO/DIS6597規(guī)定，消防車輛應(yīng)滿足在一定車速下、短時(shí)間內(nèi)連續(xù)制動(dòng)15次，每次制動(dòng)強(qiáng)度在-2.5～-3.5m/s2范圍內(nèi)，最終的制動(dòng)效能應(yīng)不低于冷試驗(yàn)（120℃以內(nèi)）制動(dòng)效能的60%。對(duì)于行駛在高速、蜿蜒盤山等非常規(guī)路段的消防車輛，其制動(dòng)器的抗熱衰退性能需有更高的要求，以保證特殊路段行駛的制動(dòng)效能。

二、消防車輛不同類型制動(dòng)器的熱衰退

消防車輛的制動(dòng)器按結(jié)構(gòu)可分為鼓式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器兩類，其主要特點(diǎn)如下：

1.鼓式制動(dòng)器

鼓式制動(dòng)是最先應(yīng)用在消防車輛上的制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)鼓安裝在輪轂上并跟著車輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)收到制動(dòng)信號(hào)時(shí)，制動(dòng)活塞推動(dòng)制動(dòng)片與制動(dòng)鼓產(chǎn)生摩擦，實(shí)現(xiàn)車輛制動(dòng)。優(yōu)勢：鼓式制動(dòng)構(gòu)件少，制造成本較低，制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生自增力作用，絕對(duì)制動(dòng)力大。缺點(diǎn)：①散熱性差，熱衰退現(xiàn)象明顯；②封閉的制動(dòng)裝置，冷卻難度大。

2.盤式制動(dòng)器

盤式制動(dòng)是以靜止的制動(dòng)片，夾住隨輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)盤以產(chǎn)生摩擦，達(dá)到制動(dòng)效果。優(yōu)勢：①散熱性良好，不易造成熱衰退現(xiàn)象；②反應(yīng)快，制動(dòng)力均勻，冷卻性好；③構(gòu)造簡單，易于維修。缺點(diǎn)：①絕對(duì)制動(dòng)力低于鼓式制動(dòng)，缺少自增力；②零件的更換頻率高，增加維護(hù)費(fèi)用；③難以實(shí)現(xiàn)車輛駐車制動(dòng)，后輪盤式制動(dòng)的大、重車型，需加設(shè)鼓式駐車制動(dòng)裝置。

關(guān)于危險(xiǎn)源的定義，何學(xué)秋[6]認(rèn)為：危險(xiǎn)源作為產(chǎn)生和強(qiáng)化負(fù)面效應(yīng)的核心，是危險(xiǎn)能量的爆發(fā)點(diǎn). 陳寶智[7]提出兩類危險(xiǎn)源理論，田水承[8]在兩類危險(xiǎn)源理論的基礎(chǔ)上提出三類危險(xiǎn)源理論. 但目前，危險(xiǎn)源在理論上尚無確切的定義. 為便于進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理，在該體系中采用何學(xué)秋提出的關(guān)于危險(xiǎn)源的定義. 通過每年一次的危險(xiǎn)源篩查，泰州大橋公司形成了各區(qū)域、各作業(yè)過程的危險(xiǎn)源清單列表，表1列舉了日常養(yǎng)護(hù)作業(yè)過程危險(xiǎn)源辨識(shí)清單.

綜上所述，鼓式制動(dòng)器抗熱衰退性差，非長時(shí)間連續(xù)、頻繁制動(dòng)，鼓式制動(dòng)有一定優(yōu)勢。盤式制動(dòng)抗熱衰退性好，但制動(dòng)力比鼓式制動(dòng)器小，需通過增大摩擦接觸面積以產(chǎn)生更大的制動(dòng)力。

三、制動(dòng)器制動(dòng)性能熱衰退對(duì)消

防車輛行駛的危害

1.制動(dòng)性能熱衰退導(dǎo)致制動(dòng)片異常磨損

消防車輛連續(xù)、長時(shí)間制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)裝置所散熱量遠(yuǎn)不及制動(dòng)產(chǎn)生的熱量，導(dǎo)致溫度只升不降出現(xiàn)熱衰退，加劇制動(dòng)片磨損。長期如此，摩擦系數(shù)驟減，摩擦間隙增大，制動(dòng)片與制動(dòng)鼓未能及時(shí)貼合，出現(xiàn)滯后制動(dòng)，增大制動(dòng)距離，造成行車安全隱患。消防車在長、陡坡路段下行時(shí)，滿載消防車輛慣性大，制動(dòng)器需提供更大的制動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，對(duì)制動(dòng)器的破壞性增加，溫度升高加快材料脫落，最終喪失制動(dòng)效能，引發(fā)嚴(yán)重的交通事故。

2.制動(dòng)器溫度升高影響制動(dòng)效能

制動(dòng)器長時(shí)間、高強(qiáng)度制動(dòng)，使制動(dòng)器始終處于高溫、熱疲勞狀態(tài)，嚴(yán)重的出現(xiàn)裂紋，影響車輛制動(dòng)安全性。如果消防車的制動(dòng)器是由制動(dòng)鼓和有機(jī)材料組成，高溫還會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)器的變形，影響了制動(dòng)過程的穩(wěn)定性。

四、預(yù)防消防車輛制動(dòng)性能熱衰退的措施

消防車車輛在道路上行駛時(shí)，經(jīng)常遇到上坡、下坡、窄路、彎路等復(fù)雜多變路況，在行駛過程中制動(dòng)器工作頻繁，造成制動(dòng)性能熱衰退，使消防車輛的制動(dòng)效能下降，直接影響行車安全。因此，為確保行車安全，宜采取以下措施。

制動(dòng)器熱衰退現(xiàn)象對(duì)車輛的制動(dòng)性能有著顯著影響，特別是當(dāng)車輛行駛在長、陡、急彎等下坡路段時(shí)，容易使制動(dòng)器處于制動(dòng)性能熱衰退期，此時(shí)駕駛員如能實(shí)時(shí)對(duì)車輛制動(dòng)器工作溫度進(jìn)行掌握，提前做好應(yīng)對(duì)措施將能較為有效地提高行車安全。

目前，現(xiàn)有的消防車輛還未采用溫度監(jiān)控系統(tǒng)，市面上大型重載貨車的制動(dòng)器溫度監(jiān)控系統(tǒng)通過在制動(dòng)器內(nèi)部安裝溫度傳感器，傳感器直接的測得制動(dòng)器溫度情況。此方法直接有效，但對(duì)于成本、壽命問題難以保證?；谥苿?dòng)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、溫度場特性及熱傳學(xué)反問題理論，可通過較易獲得的制動(dòng)器外部溫度，“反演”間接地得到制動(dòng)器內(nèi)壁溫度。該方法可有效地避免直接測量系統(tǒng)的不足，且反演結(jié)果可以全面地反映出制動(dòng)鼓溫度的分布情況，滿足駕駛員對(duì)制動(dòng)器溫升情況的掌握。

2.改進(jìn)制動(dòng)摩擦片材料

改進(jìn)制動(dòng)摩擦片是在摩擦材料中加入適量耐高溫黏合劑，如環(huán)氧樹脂、三聚氰胺樹脂等改進(jìn)的酚醛樹脂作為黏合劑，使摩擦片耐高溫度達(dá)400℃以上，且耐磨性較好。

3.發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)

消防車在長、陡坡路段下行時(shí)，滿載的消防車慣性大，制動(dòng)裝置散熱時(shí)間短，此時(shí)如空擋下坡，車輛制動(dòng)力全部由制動(dòng)裝置提供，短時(shí)間極易使制動(dòng)器失去制動(dòng)效能。車輛行駛速度主要取決于動(dòng)力系統(tǒng)組成，恒轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)，變速器擋位越低，齒輪系統(tǒng)扭矩越大，動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)車輛的制動(dòng)力越大。滿載的重型消防車下長坡時(shí)選擇的檔位，宜采用車輛上坡時(shí)所用的擋位。

4.輔助制動(dòng)裝置

利用輔助制動(dòng)裝置減輕制動(dòng)器的工作強(qiáng)度，降低制動(dòng)器的工作溫度，避免制動(dòng)熱衰退對(duì)行車安全造成的影響。常用的輔助制動(dòng)裝置有電渦流式制動(dòng)器、液渦流式制動(dòng)器。在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管內(nèi)設(shè)有閥門，增大發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣阻力，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)輔助制動(dòng)的效果。

5.配備降溫裝置

為降低制動(dòng)器工作溫度，防止制動(dòng)器產(chǎn)生過大的熱衰退，常用的方法是制動(dòng)鼓淋水。山區(qū)執(zhí)勤消防車輛必須配備制動(dòng)鼓淋水裝置，制動(dòng)鼓淋水裝置應(yīng)作為山區(qū)消防車出廠前標(biāo)準(zhǔn)配置。對(duì)制動(dòng)鼓淋水應(yīng)在下長坡前開始，且制動(dòng)過程中連續(xù)不斷地對(duì)制動(dòng)鼓淋水，決不允許在長時(shí)間制動(dòng)而使制動(dòng)鼓溫度很高后再淋水降溫。

6.保持正常的輪胎氣壓

在山區(qū)道路行車時(shí)，輪胎經(jīng)常傳遞較大的驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力，使輪胎的工作溫度較高，而隨輪胎在工作溫度的升高，橡膠強(qiáng)度變差，輪胎氣壓升高。因此，在山區(qū)行車時(shí)，應(yīng)保持輪胎正常的氣壓，并注意輪胎的工作溫度，以防止輪胎爆裂。

五、結(jié)語

綜上所述，基于制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、摩擦副材料和制動(dòng)性能熱衰退的形成機(jī)理與危害，提出以下預(yù)防措施：

1.下坡路段任何車輛均需利用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，有效地降低制動(dòng)器工作強(qiáng)度；

2.定期對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行排查，包括車輪胎壓、摩擦片等；

3.制動(dòng)設(shè)備的改良措施：采用先進(jìn)摩擦片材料、引入輔助制動(dòng)裝置、降溫裝置和制動(dòng)器溫度檢測裝置等。

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