電子控制制動(dòng)系統(tǒng)(EBS)在掛車(chē)上的應(yīng)用

楊 蒙 胡志祥 文/圖

EBS(electric braking system，電子控制制動(dòng)系統(tǒng))是近些年在車(chē)輪防 抱死制 動(dòng)系統(tǒng) (ABS)、防側(cè)翻系統(tǒng)(RSS)及防滑 系統(tǒng)(ASR)的基礎(chǔ) 上發(fā)展 起來(lái)的 ；通過(guò)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化及升 級(jí)，實(shí)現(xiàn)操 控性及安全性的提升，以達(dá)到良好的 制動(dòng)效 果，增加汽 車(chē)的制 動(dòng)安全 性，使車(chē) 輛行駛安全指 數(shù)不斷 上升。本文主要通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外掛車(chē)安裝EBS 的現(xiàn)狀分析、安裝EBS 掛車(chē)可擴(kuò)展的智能系統(tǒng)功能、安裝EBS 掛車(chē)的安全性/舒適性/經(jīng)濟(jì)效益分析等方面來(lái)凸顯出EBS(電子控制制動(dòng)系統(tǒng))在掛車(chē)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)及重要性；期望在以后掛車(chē)發(fā)展過(guò)程中，安全性能更高的EBS 的普及率也會(huì)越來(lái)越高。

圖1 近幾年，國(guó)內(nèi)危險(xiǎn)品掛車(chē)及高端掛車(chē)已開(kāi)始安裝EBS

1 國(guó)內(nèi)外掛車(chē)安裝EBS 的現(xiàn)狀及分析

隨著對(duì)交通安全和汽車(chē)技術(shù)要求的不斷提高，原有的ABS 已不能很好地滿(mǎn)足現(xiàn)代汽車(chē)制動(dòng)安全性能提升的需要。EBS 作為制動(dòng)系統(tǒng)的新一代產(chǎn)品，設(shè)置了ABS、ASR 等與傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)融為一個(gè)整體，通過(guò)電子信號(hào)及傳感器的控制達(dá)到車(chē)輛制動(dòng)安全的目的，相比傳統(tǒng)的ABS 制動(dòng)系統(tǒng)而言，EBS 極大地提高了車(chē)輛的運(yùn)行效率、舒適性及安全性。

GB 7258-2017 中規(guī)定：“總質(zhì)量大于等于12 000 kg 的危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸貨車(chē)應(yīng)裝備電控制動(dòng)系統(tǒng)(EBS)”，且該規(guī)定自2019 年2月1日開(kāi)始對(duì)新生產(chǎn)車(chē)實(shí)施，即目前已經(jīng)生效。即將發(fā)布的交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)輸營(yíng)運(yùn)車(chē)輛安全技術(shù)條件》也再次明確要求車(chē)輛必須安裝EBS。這是國(guó)內(nèi)首次對(duì)車(chē)輛安裝EBS作出強(qiáng)制性要求。

據(jù)了解，在歐洲市場(chǎng)，EBS 裝車(chē)率已超過(guò)90%；在北美市場(chǎng)，EBS 裝車(chē)率也達(dá)到60% 左右。在歐洲，LDWS(車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng))和AEBS(自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng))對(duì)應(yīng)的法規(guī)分別為EU351 和EU347，也已于2013 年11月1日實(shí)施。

在我國(guó)，EBS 推廣應(yīng)用起步較晚。2007 年中國(guó)重汽曾經(jīng)試裝過(guò)WABCO的EBS 1C 版本，并進(jìn)行了大量的試驗(yàn)驗(yàn)證，積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。近幾年，國(guó)內(nèi)危險(xiǎn)品掛車(chē)及高端掛車(chē)制造商也開(kāi)始在掛車(chē)上安裝EBS，說(shuō)明EBS 的優(yōu)勢(shì)及重要性在國(guó)內(nèi)已經(jīng)得到認(rèn)可。

2 掛車(chē)EBS 智能系統(tǒng)功能

安裝EBS 的掛車(chē)可擴(kuò)展多種智能系統(tǒng)功能，如掛車(chē)遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)、提升橋控制功能、裝載高度記憶功能、防盜系統(tǒng)、制動(dòng)力分配系統(tǒng)、智能載荷分配系統(tǒng)、自動(dòng)返回行駛高度功能、智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、車(chē)輛穩(wěn)定控制功能(ESC)、防側(cè)翻系統(tǒng)、后方盲區(qū)探測(cè)系統(tǒng)以及掛車(chē)自動(dòng)制動(dòng)功能等。

2.1 掛車(chē)遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)

掛車(chē)遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)可以收集掛車(chē)的相關(guān)信息如地理位置、環(huán)境溫度、傳感器數(shù)據(jù)、EBS 數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)；通過(guò)無(wú)線(xiàn)信號(hào)將掛車(chē)數(shù)據(jù)發(fā)送到車(chē)隊(duì)管理中心或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；支持多種語(yǔ)言的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器能夠自動(dòng)發(fā)送警報(bào)，并將可自定義的使用情況報(bào)告發(fā)送給調(diào)度員、車(chē)隊(duì)經(jīng)理和服務(wù)經(jīng)理。該系統(tǒng)改善了掛車(chē)業(yè)務(wù)流程，為運(yùn)輸企業(yè)或用戶(hù)提供了客觀(guān)透明的數(shù)據(jù)信息，降低運(yùn)營(yíng)成本，提高了運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性。

圖2 半掛牽引車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)力分配狀態(tài)

圖3 半掛車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)力分配狀態(tài)

2.2 提升橋控制功能

掛車(chē)EBS 根據(jù)掛車(chē)上的載荷變化，自動(dòng)提升或放下提升橋，保證掛車(chē)每橋載荷均在許可范圍內(nèi)，以達(dá)到降低掛車(chē)輪胎磨損、減少油耗之目的，100 km 節(jié)省大約1 L 燃油。

2.3 裝載高度記憶功能

駕駛員通過(guò)掛車(chē)遙控裝置或智能控制面板設(shè)定2 個(gè)不同的掛車(chē)高度。當(dāng)駕駛員按下遙控裝置上的記憶高度按鈕，掛車(chē)通過(guò)空氣懸架自動(dòng)將掛車(chē)調(diào)節(jié)到所設(shè)定的高度。當(dāng)掛車(chē)裝載和卸載貨物時(shí)，EBS控制掛車(chē)高度，使掛車(chē)保持在預(yù)先設(shè)定的高度。這樣可以減少掛車(chē)在不同高度的裝卸平臺(tái)上裝(卸)貨時(shí)的周轉(zhuǎn)時(shí)間。

2.4 防盜系統(tǒng)

駕駛員通過(guò)掛車(chē)遙控器或智能控制板輸入PIN 碼，通過(guò)激活彈簧加壓制動(dòng)器鎖死車(chē)輪。如果有人在未經(jīng)許可情況下試圖移動(dòng)掛車(chē)，掛車(chē)報(bào)警器將啟動(dòng)。

2.5 制動(dòng)力分配系統(tǒng)

車(chē)輛不同軸之間的制動(dòng)力分配能保證在不同載荷條件下，以最優(yōu)的制動(dòng)穩(wěn)定性和最優(yōu)的制動(dòng)片磨損一致性，獲得期望的制動(dòng)減速度(包括半掛牽引車(chē)和半掛車(chē)，參見(jiàn)圖2、圖3)。制動(dòng)力分配的實(shí)現(xiàn)，基于根據(jù)輪速信號(hào)計(jì)算出的車(chē)輪滑移率的值，因而不需要安裝軸荷傳感器。此外，Hill Holder(坡道駐車(chē)系統(tǒng))的坡道起步輔助功能 (需提供制動(dòng)系統(tǒng)氣壓CAN 總線(xiàn)信號(hào))，在車(chē)輛坡道起步的時(shí)候，可以有效防止車(chē)輛倒溜，從而使變速器可快速接入動(dòng)力，同時(shí)車(chē)輛的制動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)延遲釋放。

2.6 智能載荷分配系統(tǒng)

掛車(chē)EBS 自動(dòng)檢測(cè)掛車(chē)車(chē)軸的載荷，如果掛車(chē)車(chē)軸載荷小于最大許可載荷，智能載荷分配系統(tǒng)將釋放掛車(chē)后提升橋支撐氣囊里的空氣，使更多的載荷移動(dòng)到掛車(chē)車(chē)軸上。智能載荷控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)舉升橋，保證掛車(chē)每橋載荷均在許可范圍內(nèi)，這樣有助于避免由于牽引車(chē)驅(qū)動(dòng)橋超載導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失，增加了牽引車(chē)驅(qū)動(dòng)橋的使用壽命并改善部分裝載時(shí)車(chē)輛的整體穩(wěn)定性。

2.7 自動(dòng)返回行駛高度功能

EBS 檢測(cè)到車(chē)輛起動(dòng)后，自動(dòng)調(diào)節(jié)空氣懸架至車(chē)輛正常行駛高度；當(dāng)裝載或卸載完貨物時(shí)，掛車(chē)高度自動(dòng)調(diào)整，駕駛員無(wú)需離開(kāi)駕駛室，有助于保護(hù)底盤(pán)、車(chē)軸以及易損貨物，提高了車(chē)輛在橋梁下、大門(mén)等限高情況下的通過(guò)性。

2.8 牽引力輔助功能

駕駛員在牽引車(chē)駕駛室內(nèi)通過(guò)掛車(chē)遙控器或開(kāi)關(guān)激活牽引力輔助功能，掛車(chē)EBS 通過(guò)提升掛車(chē)的提升橋使得牽引車(chē)驅(qū)動(dòng)橋上的載荷增大，牽引車(chē)驅(qū)動(dòng)橋獲得更大的附著力，使車(chē)輛能夠順利啟動(dòng)。當(dāng)車(chē)輛開(kāi)始行駛時(shí)，掛車(chē)提升橋自動(dòng)放下；頻繁上坡或在多沙、泥濘、積雪和結(jié)冰等打滑路面上行駛時(shí)，可以為牽引車(chē)驅(qū)動(dòng)輪提供更大的附著力 。

2.9 智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

掛車(chē)EBS 自動(dòng)識(shí)別牽引車(chē)的轉(zhuǎn)向動(dòng)作，當(dāng)掛車(chē)速度低于30 km/h 時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)升起掛車(chē)后提升橋；轉(zhuǎn)向結(jié)束后，后提升橋自動(dòng)放下，智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)保證掛車(chē)每橋載荷均在許可范圍內(nèi)與常規(guī)橋以及提升橋配合使用；智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠幫助掛車(chē)更好地遵循牽引車(chē)的轉(zhuǎn)彎路徑，在較小的區(qū)域內(nèi)也能獲得很好的操縱性。

2.10 車(chē)輛穩(wěn)定控制功能(ESC)

ESC 是在EBS 上附加的一個(gè)穩(wěn)定性控制的功能。車(chē)輛在換道、避讓、做變轉(zhuǎn)向直徑的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)(如圖4)，由于較高的重心高度和較重的整車(chē)自質(zhì)量，車(chē)輛有翻車(chē)或發(fā)生側(cè)滑的危險(xiǎn)。ESC 功能的作用是增強(qiáng)車(chē)輛行駛時(shí)的穩(wěn)定性，特別是在上述提到的危險(xiǎn)情況時(shí)。依靠安裝的不同傳感器，ESC 能夠識(shí)別這些危險(xiǎn)的臨界狀態(tài)，且在必要時(shí)ESC 功能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，避免事故的發(fā)生，提高了安全性。

圖4 ESC 道路試驗(yàn)仿真

2.11 防側(cè)翻系統(tǒng)

RSS 在車(chē)輛的物理極限范圍內(nèi)，防止車(chē)輛因以過(guò)大的速度過(guò)彎或因緊急避險(xiǎn)操作而發(fā)生側(cè)翻。掛車(chē)EBS 檢測(cè)掛車(chē)車(chē)輪是否脫離路面，并在掛車(chē)一側(cè)車(chē)輪脫離地面之前自動(dòng)對(duì)車(chē)輪進(jìn)行制動(dòng)，使車(chē)輛速度自動(dòng)降低并重新穩(wěn)定下來(lái)。

2.12 后方盲區(qū)探測(cè)系統(tǒng)以及掛車(chē)自動(dòng)制動(dòng)功能

在牽引車(chē)上，駕駛員掛入倒車(chē)檔時(shí)，盲區(qū)探測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)啟用，利用超聲波傳感器測(cè)量掛車(chē)與后方物體的距離；如果倒車(chē)速度超過(guò)9 km/h，將自動(dòng)降低掛車(chē)速度；駕駛室內(nèi)的掛車(chē)遙控器顯示掛車(chē)與后方物體的距離，當(dāng)掛車(chē)與后方物體的距離達(dá)到預(yù)設(shè)定范圍(50 ～100 cm)時(shí)，掛車(chē)自動(dòng)制動(dòng)，以避免掛車(chē)與掛車(chē)后方物體或者人有關(guān)的事故。

3 掛車(chē)安裝EBS 的安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)效益分析

在安全性方面，安裝EBS 的掛車(chē)具有防側(cè)翻功能、車(chē)輛平衡控制功能、盲區(qū)探測(cè)系統(tǒng)以及掛車(chē)自動(dòng)制動(dòng)功能等，相比傳統(tǒng)的ABS 制動(dòng)系統(tǒng)有更出色的制動(dòng)性能及危險(xiǎn)工況預(yù)警調(diào)節(jié)功能。實(shí)驗(yàn)證明，安裝了ABS 的氣壓制動(dòng)系統(tǒng)可以讓時(shí)速為96.5 km 的載貨汽車(chē)在764 ～854 m 之間完全停??；而安裝了EBS 制動(dòng)系統(tǒng)的載貨汽車(chē)可以將停車(chē)距離再縮短15%，EBS 有效降低了掛車(chē)翻車(chē)的可能性，縮短了制動(dòng)距離，加快了制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間，改善了制動(dòng)穩(wěn)定性，可以有效減少車(chē)輛安全事故的發(fā)生率。

在舒適性方面， EBS 的后橋氣囊升降手柄設(shè)置在駕駛室內(nèi)，方便駕駛員操作；智能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠?yàn)轳{駛員在車(chē)輛轉(zhuǎn)向過(guò)程中提供路徑指引；自動(dòng)返回行駛高度功能方便駕駛員在無(wú)需離開(kāi)駕駛室的情況下調(diào)整掛車(chē)至標(biāo)準(zhǔn)行駛高度；采用空氣減震方式，大大提高了駕駛過(guò)程的舒適性。

在經(jīng)濟(jì)效益方面，EBS 遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)可以改善掛車(chē)業(yè)務(wù)流程；提升橋控制功能可以降低輪胎的損耗及維護(hù)成本；智能軸荷分配系統(tǒng)能增加車(chē)橋的使用壽命，有助于避免由車(chē)橋超載或損壞導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失；裝載高度記憶功能減少操作時(shí)間，裝貨效率可以提高15%。

4 結(jié)束語(yǔ)

近幾年我國(guó)對(duì)車(chē)輛安全技術(shù)越來(lái)越重視。從車(chē)輛制動(dòng)安全系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)看，安全性能更高的EBS 將取代傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)。目前國(guó)內(nèi)掛車(chē)正在向多功能化、智能化方向轉(zhuǎn)型，EBS 可以通過(guò)各類(lèi)功能模塊和傳感器的輔助來(lái)實(shí)現(xiàn)掛車(chē)的智能化控制；自1996 年WABCO在奔馳ACTROS 系列車(chē)型上開(kāi)始了第一次應(yīng)用，到2018 年WABCO EBS 的銷(xiāo)售量已經(jīng)達(dá)到2190 多萬(wàn)套，在歐洲市場(chǎng)得到廣泛使用。而在我國(guó)，EBS 在掛車(chē)上的應(yīng)用則處于起步階段，為了推廣其在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的應(yīng)用，研究安裝EBS 系統(tǒng)掛車(chē)的整車(chē)檢測(cè)技術(shù)將是下一步的主要工作。