掛車(chē)氣制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

中汽研汽車(chē)檢驗(yàn)中心（武漢）有限公司 蔡博 危大波 鄭華康 伍麗娜

掛車(chē)氣制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間是評(píng)價(jià)其制動(dòng)系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)，直接關(guān)系到行車(chē)安全性。通過(guò)分析掛車(chē)氣制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理，針對(duì)GB 12676-2014《商用車(chē)輛和掛車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)中掛車(chē)制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間性能要求，設(shè)計(jì)了掛車(chē)氣制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)測(cè)試試驗(yàn)驗(yàn)證，測(cè)試系統(tǒng)滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)GB 12676中的要求，為掛車(chē)氣制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間測(cè)試及設(shè)備研制提供了參考。

交通運(yùn)輸和物流是支撐我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，在促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重大作用。近年來(lái)，我國(guó)城市交通運(yùn)輸和物流業(yè)的快速發(fā)展，大大促進(jìn)了掛車(chē)運(yùn)輸行業(yè)的技術(shù)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)進(jìn)步[1 2]。掛車(chē)在實(shí)際行駛過(guò)程中，因其載重大、制動(dòng)系統(tǒng)控制管路長(zhǎng)等原因，導(dǎo)致行駛慣性大，牽引車(chē)輛和掛車(chē)制動(dòng)時(shí)間不協(xié)調(diào)，從而造成嚴(yán)重的道路安全事故。

目前，商用車(chē)輛和掛車(chē)的制動(dòng)主要采用常規(guī)氣壓制動(dòng)，但我國(guó)很多半掛車(chē)氣制動(dòng)系統(tǒng)普遍存在著氣壓延遲等問(wèn)題，氣制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，掛車(chē)制動(dòng)距離增大，直接影響半掛車(chē)制動(dòng)性能。為確保掛車(chē)行駛過(guò)程中的制動(dòng)有效性，GB 12676-2014 《商用車(chē)輛和掛車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》中明確要求了掛車(chē)“緊急制動(dòng)時(shí)，從開(kāi)始促動(dòng)控制裝置至最不利的車(chē)軸上的制動(dòng)力達(dá)到相應(yīng)的規(guī)定制動(dòng)效能所經(jīng)歷的時(shí)間不應(yīng)超過(guò)0.6s”。本文在研究分析掛車(chē)氣制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合G B 12676標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)掛車(chē)制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間性能檢測(cè)要求，對(duì)掛車(chē)氣制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，并利用試驗(yàn)，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案。

掛車(chē)氣制動(dòng)系統(tǒng)

目前，國(guó)內(nèi)掛車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)主要由紅色供能管路、黃色控制管路、繼動(dòng)閥以及ABS控制器

圖1 半掛車(chē)氣制動(dòng)工作原理圖

制動(dòng)過(guò)程分為三個(gè)階段：（1）當(dāng)制動(dòng)踏板踩下時(shí)，控制管路中壓縮空氣推動(dòng)繼動(dòng)閥打開(kāi)閥門(mén)；（2）繼動(dòng)閥打開(kāi)后，掛車(chē)儲(chǔ)氣筒壓縮空氣進(jìn)入制動(dòng)氣室；（3）制動(dòng)氣室中壓縮空氣推動(dòng)制動(dòng)桿，制動(dòng)桿行程逐漸增大，車(chē)輛進(jìn)行行車(chē)制動(dòng)。

測(cè)試要求和方法

掛車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的氣制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間測(cè)量與試驗(yàn)方法主要參考標(biāo)準(zhǔn)GB 12676-2014與ECE R13《M、N和O類(lèi)車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)型式認(rèn)證的統(tǒng)一規(guī)定》，兩者對(duì)制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間的要求及測(cè)試方法基本一致，都明確規(guī)定了商用車(chē)輛和掛車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的試驗(yàn)方法，對(duì)氣制動(dòng)系統(tǒng)車(chē)輛響應(yīng)時(shí)間的測(cè)量方法也做了詳細(xì)描述，可以更加客觀、規(guī)范地評(píng)價(jià)掛車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)性能[4、5]，其主要要求如下：

a.行車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)安全或部分依靠駕駛員體力以外的其他能源的車(chē)輛，緊急制動(dòng)時(shí)，從開(kāi)始觸動(dòng)控制裝置至最不利的車(chē)軸上的制動(dòng)力達(dá)到相應(yīng)的規(guī)定制動(dòng)效能所經(jīng)歷的時(shí)間不應(yīng)超過(guò)0.6s；

b．對(duì)于裝有氣壓控制管路的掛車(chē)，從模擬裝置向控制管路提供壓力達(dá)到0.65MPa時(shí)起，至掛車(chē)制動(dòng)氣室中的壓力達(dá)到其穩(wěn)態(tài)值的75%時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間不應(yīng)超過(guò)0.4s；

c. 供能管路壓力應(yīng)為0.65MPa；

d.模擬裝置在連接容積為（385±5）mL的儲(chǔ)氣筒情況下，壓力從0.0 6 5 M P a上升至0.49MPa所需的時(shí)間為（0.2±0.01）s；若采用容積為（1125±15）mL的儲(chǔ)氣筒，壓力上升時(shí)間為（0.38±0.02）s，壓力從0.065MPa至0.49MPa的上升規(guī)律應(yīng)近似線(xiàn)性。

方案設(shè)計(jì)

在GB 12676-2014標(biāo)準(zhǔn)附錄B中明確規(guī)定了掛車(chē)氣制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的測(cè)量方法，即在掛車(chē)與機(jī)動(dòng)車(chē)輛斷開(kāi)連接的情況下，用一個(gè)模擬裝置來(lái)代替機(jī)動(dòng)車(chē)輛，與供能管路、氣壓控制管路接頭和/或電控線(xiàn)路連接器相連接，模擬裝置結(jié)構(gòu)組成原理如圖2所示。

圖2 模擬裝置結(jié)構(gòu)原理圖

GB 12676標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，對(duì)于掛車(chē)，從模擬裝置向控制管路提供壓力達(dá)到0.65MPa時(shí)起，至掛車(chē)制動(dòng)氣室中的壓力達(dá)到其穩(wěn)態(tài)值的75%時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間應(yīng)不超過(guò)0.4s，附錄B中對(duì)模擬裝置應(yīng)所具備的特征進(jìn)行了規(guī)定，如表1所示。

表1 模擬裝置特征

根據(jù)GB 12676-2014 《商用車(chē)輛和掛車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》中對(duì)模擬裝置的技術(shù)要求，考慮到試驗(yàn)檢驗(yàn)人員對(duì)商用車(chē)、掛車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，設(shè)計(jì)方案的流程如圖3所示。

圖3 控制流程圖

在掛車(chē)氣制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)充分考慮到影響掛車(chē)行車(chē)制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間的各種因素，制動(dòng)管路中管徑大小、長(zhǎng)度、管路布局、管路初始?xì)鈮旱榷紩?huì)對(duì)行車(chē)制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間產(chǎn)生影響。

利用PLC來(lái)控制電磁閥的通斷電從而來(lái)控制氣管中氣體的流通與中斷，采用壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)儲(chǔ)氣筒內(nèi)的壓力，并反饋給數(shù)據(jù)采集卡。當(dāng)計(jì)時(shí)完成后，關(guān)閉電磁閥，最后儲(chǔ)氣筒進(jìn)行泄壓排氣，控制流程結(jié)束。此外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于采集壓力的精度與時(shí)間要求，應(yīng)考慮所使用傳感器、采集卡等設(shè)備的分辨率與精度，避免因設(shè)備精度、分辨率不夠而對(duì)測(cè)試結(jié)果造成較大影響。掛車(chē)氣制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)物圖如圖4所示。

圖4 模型及實(shí)物

按照GB 12676標(biāo)準(zhǔn)中的測(cè)試流程進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如圖5所示，儲(chǔ)氣筒容積分別為（385±5）mL與（1125±15）mL時(shí)，壓力從0.065MPa上升至0.49MPa的時(shí)間分別為0.15s和0.39s，滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的時(shí)間分別在（0. 2±0.01）s與（0. 38±0.02）s范圍內(nèi)的要求，驗(yàn)證了試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的正確性與有效性。

圖5 響應(yīng)時(shí)間測(cè)試

結(jié)語(yǔ)

氣制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間是評(píng)價(jià)掛車(chē)氣壓制動(dòng)性能的重要指標(biāo)，決定著掛車(chē)行車(chē)制動(dòng)的安全性。本文首先分析了掛車(chē)氣制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理，針對(duì)GB 12676-2014標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)掛車(chē)氣制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間要求，分析了掛車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的測(cè)試要求和方法，設(shè)計(jì)了掛車(chē)氣制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證，滿(mǎn)足了掛車(chē)氣制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間測(cè)試需求，為商用車(chē)輛和掛車(chē)制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間測(cè)試設(shè)備的設(shè)計(jì)與研制提供了一種思路。