某O4類半掛車ABS性能測試研究

孫 勇，于 潮，許志光

Sun Yong，Yu Chao，Xu Zhiguang

（中國汽車技術研究中心，天津 300300）

0 引 言

近年來，牽引汽車和掛車組成的汽車列車逐漸成為我國道路交通貨物運輸?shù)闹黧w，掛車作為甩掛運輸?shù)闹匾M成部分，大大提高了道路運輸效率，但載貨量大、滿載軸荷分配不均衡等因素，使車輪極易發(fā)生抱死，給日益復雜的道路交通狀況帶來嚴峻考驗，近年來汽車列車引發(fā)的道路交通事故不斷增加，帶來重大的人員傷亡和經(jīng)濟損失，引起社會的廣泛關注[1-2]。這些問題多數(shù)與掛車制動系統(tǒng)相關，ABS成為解決上述問題的重要途徑。研究表明：安裝ABS的車輛能最大限度地利用輪胎與地面之間的附著力，可顯著提高車輛制動性能；在直線緊急制動時可有效阻止車輪抱死引起的側滑、甩尾的發(fā)生，并能減少輪胎磨損[3-5]。

1 國內(nèi)掛車ABS應用現(xiàn)狀

GB 12676—2014《商用車輛和掛車制動系統(tǒng)技術要求及試驗方法》規(guī)定：不超過4軸的N3類機動車輛應安裝符合GB/T 13594—2003《機動車和掛車防抱制動性能和試驗方法》規(guī)定的 1類防抱死制動系統(tǒng)，且 O3和 O4類掛車應裝備滿足GB/T 13594—2003要求的防抱系統(tǒng)。GB 7258—2017《機動車運行安全技術條件》規(guī)定：總質量大于3 500 kg的掛車應安裝符合規(guī)定的防抱制動裝置?？梢钥闯?，國家標準要求牽引汽車和O3、O4類掛車強制安裝ABS。

目前，國內(nèi)消費者對掛車ABS的實際功效認識不足，在實際行駛中會遇到掛車ABS工作效果不好的情況，甚至會直接卸掉 ABS。一般而言，導致掛車ABS工作效果不理想的原因主要有以下方面[6-8]。

（1）安裝的ABS質量不過關。

國內(nèi)掛車ABS生產(chǎn)廠家數(shù)量多且良莠不齊，不少掛車廠為降低成本且迫于法規(guī)要求而選擇一些可靠性差、穩(wěn)定性低的ABS產(chǎn)品。

（2）掛車基礎制動系統(tǒng)工作效果不理想。

掛車自身的基礎制動系統(tǒng)存在問題，如ABS傳感器安裝不到位、氣壓管路布置不合理等，這些會導致制動系統(tǒng)功能降低，影響掛車ABS的性能。

（3）非專業(yè)性改動制動系統(tǒng)的配置。

對掛車制動系統(tǒng)進行改動，旨在升級系統(tǒng)配置、優(yōu)化管路布置等，但由于缺乏專業(yè)性，導致改動后的制動系統(tǒng)達不到理想制動效果。

部分掛車 ABS生產(chǎn)廠家的測試人員對掛車ABS性能測試方法理解不深，影響掛車ABS性能測試工作。

2 樣車參數(shù)配置

掛車沒有動力源，單獨的掛車無法完成 ABS性能試驗，需要牽引汽車提供驅動力，進行 ABS性能測試的汽車列車如圖1所示。

圖1 ABS性能測試樣車

牽引汽車和半掛車的參數(shù)見表1、表2。

表1 牽引汽車參數(shù)表

表2 半掛車參數(shù)表

依據(jù)表 1、表 2中的參數(shù)，得到基于 GB/T 13594要求的計算ABS性能的過程參數(shù)，見表3。

表3 計算ABS性能的過程參數(shù)

3 樣車試驗準備

半掛車ABS性能測試需要在空載和滿載2種載荷狀態(tài)下進行：（1）在半掛車附著系數(shù)利用率測試中，僅需要在空載狀態(tài)和高附著系數(shù)路面下進行；（2）在半掛車滿載狀態(tài)下僅測試ABS功能失效時的剩余制動性能，其制動性能應滿足GB 12676的要求。當測試ABS不工作情況下的制動強度時，只對試驗掛車的 1根車軸進行制動，拆去其他車軸上的車輪，僅留下 1根軸的車輪滿足正常行車制動工作要求[9]，如圖2所示。

圖2 ABS不工作情況下制動強度測試

為便于對掛車進行單獨制動，并保證ABS不工作情況下最佳制動強度測試，需要對汽車列車的制動氣路進行改造，如圖 3所示，可進行單獨掛車制動，也可保證緊急狀況下汽車列車制動。通過控制氣壓流量手控閥門的開啟大小，達到控制掛車制動氣壓的目的。測試過程中逐漸增大制動管路壓力，并進行多次試驗，從而確定只有掛車制動時列車的最大制動強度。

圖3 汽車列車制動管路改造示意圖

高精度測試儀器可保證測試的可靠性，半掛車ABS測試所用儀器見表4。

表4 ABS性能測試主要儀器

4 ABS性能測試

4.1 附著系數(shù)利用率測試

附著系數(shù)利用率εH為半掛車ABS工作時的最大制動強度zRAL和半掛車ABS不工作時的路面附著系數(shù)k的商，為消除制動器不同溫度對測試結果的影響，GB/T 13594建議先測定zRAL再測定k，測試結果見表5。

表5 ABS附著系數(shù)利用率測試

4.2 半掛車儲能裝置能量消耗測試

半掛車ABS能耗試驗前，半掛車處于空載狀態(tài)。首先，半掛車儲能裝置的初始能量相當于半掛車供能管路接頭處壓力為0.8 MPa時的能量，然后切斷對半掛車儲能裝置的供能，以至少30 km/h的初速度，對半掛車施加15 s全行程制動，當1次制動時間不能達到15 s 時，則分階段進行制動，累積總制動時間滿足15 s。自第1階段制動以后各個階段起，制動后，儲能器中的壓力不得低于上階段制動終了時儲能器中的壓力，且以后各階段的制動時間從半掛車儲能器的壓力等于上階段制動終了的壓力時算起。

制動試驗結束后，車輛靜止，對半掛車進行4次全行程行車制動，要求在第 5次制動時，工作回路中的壓力使車輪周緣制動力之和不小于車輪最大靜載荷之和的22.5%，并且任何制動系統(tǒng)不能未經(jīng)ABS控制而自行制動，測試結果見表6。

4.3 ABS失效剩余制動性能測試

半掛車ABS失效時，剩余制動效能需要滿足GB 12676要求的該類掛車滿載時行車制動規(guī)定性能的 80%，即施加在制動車輪周緣的力的總和與相應靜態(tài)輪胎軸荷總和的比值不低于 36%。測試需解除半掛車ABS裝置，使ABS處于不工作狀態(tài)，半掛車初始制動速度為60 km/h，測得列車制動強度zR+M，掛車制動強度zR由式（1）計算。

半掛車ABS失效剩余制動性能測試結果見表6。

表6 半掛車ABS性能測試結果

4.4 半掛車ABS附加檢查測試

空載狀態(tài)下半掛車在高附著系數(shù)路面，以 40 km/h和80 km/h的初速度進行ABS工作檢查試驗，駕駛員全力緊急促動制動，在速度大于等于15 km/h時，允許ABS直接控制的車輪短暫抱死；當車速低于15 km/h時，允許車輪任意抱死；對于ABS間接控制的車輪在任何車速都允許抱死，但在任何情況下不應影響車輛的穩(wěn)定性。測試曲線如圖4、圖5所示。

圖4 初速度40 km/h時ABS工作曲線

圖5 初速度80 km/h時ABS工作曲線

從圖4、圖5可以看出各車輪速度在車速附近的波動。當輪速曲線迅速降低且偏離車速曲線較大時，車輪具有即將抱死趨勢，掛車 ABS隨即發(fā)揮調節(jié)作用防止車輪抱死，使車輪速度回歸至車速附近，直至車輪速度與車速在合理范圍之內(nèi)，即保持合理范圍的滑移率，表明掛車ABS在防止車輪抱死、保持車輛穩(wěn)定性方面發(fā)揮了作用，該掛車ABS性能符合GB/T 13594要求的附加檢查測試。

對于裝備A類ABS的半掛車，當左右車輪處于不同制動強度的路面上時，如圖 6所示，駕駛員以50 km/h的初速度全力緊急促動制動， ABS直接控制的車輪不應抱死，因試驗半掛車裝備 B類ABS，無需進行制動強度項目測試。

圖6 半掛車不同附著系數(shù)路面制動強度測試

5 結 論

掛車制動性能關系著國民經(jīng)濟發(fā)展及人身安全，政府行政部門已經(jīng)出臺相關標準及政策，但是生產(chǎn)廠家及相關機構對掛車 ABS測試經(jīng)驗不足，對掛車制動性能檢測未引起足夠重視。選用某國產(chǎn)O4類半掛車，結合實車道路試驗，對掛車ABS的測試方法及相關注意事項進行了詳盡描述，半掛車ABS性能檢驗結果符合GB/T 13594對B類防抱制動系統(tǒng)的性能要求，既有助于對國內(nèi)半掛車法規(guī)認證的理解，又對生產(chǎn)廠家及相關機構和消費者等開展質量檢測、性能研究與優(yōu)化改進具有較好的指導意義。

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