教練運(yùn)輸車副制動(dòng)裝置分析與設(shè)計(jì)

馬 超，張宏澤，郭 勇，高云鵬

（中國人民解放軍63602部隊(duì)，甘肅酒泉 732750）

0 引言

隨著我國社會(huì)進(jìn)入了新時(shí)代，居民對(duì)汽車的需求越加迫切，駕駛已成為廣大人員必備技能。在駕駛培訓(xùn)中，由于駕駛學(xué)員接觸汽車時(shí)間短、駕駛技能較弱、應(yīng)急處置能力欠缺，在進(jìn)行駕駛培訓(xùn)時(shí)不能合理使用制動(dòng)減速，遇到緊急情況不能采取緊急制動(dòng)，需要教練員采用副制動(dòng)及時(shí)制動(dòng)，規(guī)避安全風(fēng)險(xiǎn)。制動(dòng)是汽車的重要組成部分，其作用是使行駛中的汽車減速、停車，使下坡、轉(zhuǎn)彎行駛的汽車速度保持穩(wěn)定，是汽車最重要的安全保障系統(tǒng)，教練車上的副制動(dòng)需要有較高的安全性和可靠性。

1 副制動(dòng)裝置設(shè)計(jì)原則

教練車是駕校專供教學(xué)使用的汽車，用于駕駛學(xué)員進(jìn)行駕駛培訓(xùn)，根據(jù)GB/T 7528—2019《橡膠和塑料軟管及軟管組合件 術(shù)語》的要求和JT/T 198—2019《汽車技術(shù)登記評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》所規(guī)定的二級(jí)車以上技術(shù)條件，需要有安全副制動(dòng)操縱裝置，副制動(dòng)與車上原有的主制動(dòng)操作裝置配合使用，教練員在教學(xué)過程中一般通過副制動(dòng)操縱裝置進(jìn)行教學(xué)輔助和應(yīng)急處置。副制動(dòng)操縱裝置是相對(duì)汽車自身的制動(dòng)系統(tǒng)而言，在副駕駛位置獨(dú)立加裝的一套制動(dòng)踏板，供教練員緊急制動(dòng)用，是車輛出廠后單獨(dú)加裝的副制動(dòng)操縱裝置。副制動(dòng)裝置具有以下4個(gè)設(shè)計(jì)原則。

（1）副制動(dòng)裝置安裝位置應(yīng)便于操作。目前教練運(yùn)輸車主要包括東風(fēng)天錦EQ1120GA、解放CA1125、解放CA1122J 車型，這些車型駕駛室內(nèi)設(shè)有主駕駛、中間駕駛和副駕駛3 個(gè)位置。在駕駛培訓(xùn)時(shí)駕駛學(xué)員位于主駕駛，教練員在培訓(xùn)初期位于中間駕駛位置，培訓(xùn)中后期位于副駕駛位置，因此安裝的副制動(dòng)操縱裝置應(yīng)便于教練員在中間和副駕駛位置時(shí)操作。

（2）副制動(dòng)裝置應(yīng)適應(yīng)駕駛室內(nèi)結(jié)構(gòu)布局。不同車型的副制動(dòng)安裝環(huán)境不同，解放CA1122J 車型駕駛操縱臺(tái)下方空間寬敞，東風(fēng)天錦EQ1120GA 和解放CA1125 駕駛操縱臺(tái)下方空間狹小，EQ1120GA 副駕駛位置下方有車架大梁，因此安裝的副制動(dòng)裝置應(yīng)能夠充分適應(yīng)各車型的駕駛室布局。副制動(dòng)裝置在安裝過程中需要在駕駛室內(nèi)地板上打孔，安裝后應(yīng)注意做好密封處理，防止塵土等雜質(zhì)進(jìn)入，同時(shí)也要做好保溫處理。

（3）副制動(dòng)裝置應(yīng)響應(yīng)迅速、結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)、可靠性強(qiáng)。自主設(shè)計(jì)的副制動(dòng)裝置應(yīng)該科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，設(shè)計(jì)方案應(yīng)經(jīng)過評(píng)審，研制過程應(yīng)經(jīng)過分析計(jì)算符合要求，并進(jìn)行多次試驗(yàn)確保產(chǎn)品的可靠性，安裝工藝簡(jiǎn)單且不破壞駕駛室內(nèi)基本設(shè)置。副制動(dòng)裝置的制動(dòng)效能和原車制動(dòng)等效，響應(yīng)迅速，同時(shí)具備制動(dòng)燈等各類輔助功能。

（4）副制動(dòng)裝置符合人機(jī)工程。設(shè)計(jì)的副制動(dòng)踏板要充分考慮人機(jī)工程需求，副制動(dòng)踏板結(jié)構(gòu)和角度設(shè)計(jì)合理，確保教練員踩在副制動(dòng)上的腳部不疲勞且便于發(fā)力，而且副制動(dòng)裝置的安裝位置不能影響副駕駛位置人員腿部和腳部的活動(dòng)空間，確保教練員乘車的舒服性。

2 副制動(dòng)系統(tǒng)基本原理

經(jīng)過長期駕駛員培訓(xùn)實(shí)踐，結(jié)合東風(fēng)天錦EQ1120GA、解放CA1125、解放CA1122J 車型3 款車型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了拉索連接式（以EQ1118 型運(yùn)輸車為例）、杠桿操縱式（以CA1122 型運(yùn)輸車為例）、氣壓控制式（以CA1125 型運(yùn)輸車為例）、雙位操控式（以CA1122 型運(yùn)輸車為例）等4 種通用性、可靠性、靈活性高的副制動(dòng)裝置，解決踏板回位性、裝置操作性、布局適應(yīng)性較差的問題，有力地保證了駕駛訓(xùn)練的安全性。

2.1 拉索連接式副制動(dòng)裝置

拉索連接式副制動(dòng)裝置主要在東風(fēng)天錦EQ1120GA 運(yùn)輸教練車上使用，是在駕駛室操作臺(tái)下方安裝了一套單獨(dú)的制動(dòng)踏板，通過拉索作用主制動(dòng)實(shí)現(xiàn)教練車制動(dòng)。拉索連接式副制動(dòng)裝置由復(fù)制動(dòng)踏板總成（副制動(dòng)踏板支架、副制動(dòng)踏板臂、固定軸、軸套和、襯套、回位彈簧、副制動(dòng)踏板）、軟軸拉索總成（含軟軸拉索、軟軸護(hù)套、導(dǎo)向支架）、主制動(dòng)踏板總成（主制動(dòng)踏板臂）和行星轉(zhuǎn)軸組成（圖1）。

圖1 拉索連接式副制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意

軟軸拉索套設(shè)在軟軸護(hù)套內(nèi)，軟軸護(hù)套穿設(shè)在導(dǎo)向支架內(nèi)，導(dǎo)向支架固定在車體上。軟軸拉索的一端穿設(shè)在副制動(dòng)踏板支架上端的固定板的軟軸通孔內(nèi)與行星轉(zhuǎn)軸連接，另一端與主制動(dòng)踏板總成的主制動(dòng)踏板臂連接。副制動(dòng)踏板支架下端的兩個(gè)支撐桿之間設(shè)有固定軸，固定軸上套設(shè)有軸套，副制動(dòng)踏板臂固定在軸套上，在軸套上設(shè)置有用于將副制動(dòng)踏板臂回位的回位彈簧。

當(dāng)踩壓副制動(dòng)踏板，副制動(dòng)踏板臂就會(huì)帶動(dòng)與其固設(shè)在一起的行星轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，行星轉(zhuǎn)軸牽拉著軟軸拉索沿著軟軸通孔移動(dòng)，從而帶動(dòng)與其連接的主制動(dòng)踏板總成的主制動(dòng)踏板臂運(yùn)動(dòng)，便可將副制動(dòng)操縱裝置上的操縱力傳遞至主制動(dòng)操縱裝置，教練車開始制動(dòng)。當(dāng)停止踩壓時(shí)，副制動(dòng)踏板臂會(huì)在該回位彈簧的作用下恢復(fù)到原始狀態(tài)，軟軸拉索也會(huì)在主制動(dòng)牽拉下相應(yīng)恢復(fù)到原始狀態(tài)，從而有效保證副制動(dòng)操縱裝置的回位性，提高整個(gè)副制動(dòng)操縱裝置的操縱精度和操縱的靈活性，且不會(huì)影響主制動(dòng)操縱裝置的正常操縱性能。軟軸拉索的兩端設(shè)有限位螺絲，可以調(diào)節(jié)軟軸拉索的長度，從而調(diào)節(jié)副制動(dòng)的響應(yīng)行程。

2.2 杠桿操縱式副制動(dòng)裝置

杠桿操縱式副制動(dòng)裝置主要在解放CA1122J 運(yùn)輸教練車上使用，是在駕駛室操作臺(tái)下方安裝了一套單獨(dú)的制動(dòng)踏板系統(tǒng)，通過杠桿原理作用主制動(dòng)實(shí)現(xiàn)教練車制動(dòng)。杠桿操縱式副制動(dòng)裝置由副踏板、傳動(dòng)桿、連接端、主踏板臂、掛簧、軸套和固定板組成，見圖2。

圖2 杠桿操縱式副制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意

杠桿操縱式副制動(dòng)裝置傳動(dòng)桿由與軸線基本成直角的第一桿部和第二桿部組成，連接端通過固定螺絲套于第一桿部的末端，可上下伸縮調(diào)整角度，連接端通過掛簧連接駕駛主制動(dòng)踏板裝置的踏板臂，連接端末端套有圓筒，可靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，降低了連接端與主制動(dòng)臂的摩擦。連接桿通過軸套和固定板安裝在駕駛室地板上，長度和形狀可根據(jù)駕駛室內(nèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整。副制動(dòng)踏板通過焊接的方式連接于第二桿部末端，副踏板的初始角度α 可通過調(diào)整具有可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)桿來實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)踩壓副制動(dòng)踏板時(shí)，副制動(dòng)通過傳動(dòng)桿使得連接端按壓主踏板臂，從而使得主制動(dòng)踏板裝置進(jìn)行制動(dòng)，當(dāng)教練員松開副踏板時(shí)，在主制動(dòng)踏板的回復(fù)力作用下，副制動(dòng)踏板裝置回復(fù)到初始位置，連接端不再作用在主踏板臂上，從而主制動(dòng)踏板裝置也回到初始位置。

2.3 氣壓控制式副制動(dòng)裝置

氣壓控制式副制動(dòng)裝置主要在解放CA1125 運(yùn)輸教練車上使用，是在原有的氣壓控制式行車制動(dòng)系統(tǒng)中，增加了一套與主制動(dòng)控制裝置并聯(lián)的副制動(dòng)控制裝置。它是由副制動(dòng)閥、制動(dòng)閥下腔三通、制動(dòng)閥上腔三通和兩個(gè)雙通單向閥和以及副制動(dòng)氣壓管路組成，另外單獨(dú)增加了制動(dòng)燈傳感器，保證了副制動(dòng)工作時(shí)制動(dòng)燈也能正常工作。氣壓控制式副制動(dòng)裝置安裝在駕駛室副駕駛地板上，踏板在地板上方，副制動(dòng)閥總成部分在地板下方，兩個(gè)雙通單向閥和兩條三通連接管路沿原車管路布置，保證了駕駛室地板上空間的簡(jiǎn)潔。安裝氣壓控制式副制動(dòng)裝置的氣壓控制式汽車制動(dòng)系統(tǒng)，包括依次連接的空壓機(jī)、調(diào)壓閥、干燥器和濕儲(chǔ)氣筒，濕儲(chǔ)氣簡(jiǎn)通過四回路保護(hù)閥與手控閥的進(jìn)氣口和主儲(chǔ)氣簡(jiǎn)的兩個(gè)進(jìn)氣口連通，手控閥的出氣口與快放閥和雙向閥連通，主儲(chǔ)氣筒的前腔出氣口通過制動(dòng)閥下腔三通與制動(dòng)系統(tǒng)的主制動(dòng)閥的下腔進(jìn)氣口、副制動(dòng)閥的下腔進(jìn)氣口連通，主儲(chǔ)氣筒的后腔出氣口通過制動(dòng)閥上腔三通與制動(dòng)系統(tǒng)的主制動(dòng)閥的上腔進(jìn)氣口、副制動(dòng)閥的上腔進(jìn)氣口連通，主制動(dòng)閥的下腔出氣口、副制動(dòng)閥的下腔出氣口依次通過雙通單向閥Ⅱ、快放閥與制動(dòng)系統(tǒng)的前制動(dòng)氣室連通，主制動(dòng)閥的上腔出氣口、副制動(dòng)閥的上腔出氣口依次通過雙通單向閥I、繼動(dòng)快放閥與制動(dòng)系統(tǒng)的后制動(dòng)氣室連通，后制動(dòng)氣室與快放閥和雙向閥連通，副制動(dòng)閥選用串聯(lián)雙腔制動(dòng)閥（圖3）。

圖3 氣壓控制式副制動(dòng)系統(tǒng)原理示意

當(dāng)踩下主（副）制動(dòng)閥的踏板時(shí)，主儲(chǔ)氣筒的壓縮空氣分別經(jīng)制動(dòng)閥上腔三通、制動(dòng)閥下腔三通進(jìn)入主（副）制動(dòng)閥的上、下腔進(jìn)氣口，從主（副）制動(dòng)閥的上、下腔出氣口流出。主（副）制動(dòng)閥的下腔出氣口流出的壓縮空氣，經(jīng)雙通單向閥Ⅱ，雙通單向閥Ⅱ閥芯被氣壓推動(dòng)到一側(cè)（另一側(cè)），導(dǎo)通主（副）制動(dòng)與快放閥之間管路，堵塞副（主）制動(dòng)管路，防止空氣從副（主）制動(dòng)閥排氣口排出，壓縮空氣通過快放閥進(jìn)入前制動(dòng)氣室，使前輪制動(dòng)。主（副）制動(dòng)閥的上腔出氣口流出的壓縮空氣經(jīng)過雙通單向閥，雙通單向閥I 閥芯被壓縮空氣推動(dòng)到一側(cè)（另一側(cè)），導(dǎo)通主（副）制動(dòng)與繼動(dòng)快放閥之間管路，堵塞副（主）制動(dòng)管路，防止空氣從副（主）制動(dòng)閥排氣口排出，壓縮空氣通過繼動(dòng)快放閥進(jìn)入后輪制動(dòng)氣室，使后輪制動(dòng)。放松主（副）制動(dòng)閥踏板時(shí)，前、后制動(dòng)氣室內(nèi)的壓縮空氣分別經(jīng)快放閥和繼動(dòng)快放閥的排氣口排入大氣，制動(dòng)回路中壓縮空氣分別經(jīng)雙通單向閥I、雙通單向閥Ⅱ，按原途徑從主（副）制動(dòng)閥的排氣口排入大氣，解除制動(dòng)。當(dāng)主、副制動(dòng)閥的踏板都踩下時(shí)，通常先踩下的或踏板行程大的制動(dòng)閥起作用，只有當(dāng)主、副制動(dòng)踏板都抬起時(shí)，制動(dòng)才能解除。

2.4 雙位操控式副制動(dòng)裝置

雙位操控式副制動(dòng)裝置主要在東風(fēng)天錦EQ1120GA 運(yùn)輸教練車上使用，該裝置與拉索連接式副制動(dòng)裝置和杠桿操縱式副制動(dòng)裝置較為相似，是在駕駛室操作臺(tái)下方安裝了一套單獨(dú)的制動(dòng)踏板系統(tǒng)，通過牽拉主制動(dòng)踏板實(shí)現(xiàn)教練車制動(dòng)。雙位操控式副制動(dòng)裝置由左支架、左側(cè)副制動(dòng)踏板、右側(cè)副制動(dòng)踏板、右支架、踏板軸、制動(dòng)搖臂和鋼絲繩組成。雙位操控式副制動(dòng)裝置的踏板軸分別與左支架和右支架可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，踏板軸上固定連接有制動(dòng)搖臂，制動(dòng)搖臂通過左側(cè)副制動(dòng)踏板鎖止機(jī)構(gòu)與左側(cè)副制動(dòng)踏板傳動(dòng)臂連接，左側(cè)副制動(dòng)踏板傳動(dòng)臂上固定連接有左側(cè)副制動(dòng)踏板，鋼絲繩一端與制動(dòng)搖臂上端連接，另一端與主駕駛位置的主制動(dòng)踏板連接，右側(cè)副制動(dòng)踏板傳動(dòng)臂的一端與右側(cè)副制動(dòng)踏板固定連接，另一端與踏板軸固定連接，U 形撥桿的兩端分別在制動(dòng)搖臂兩側(cè)與踏板軸固定連接，左支架與左側(cè)連接板連接，右支架與右側(cè)連接板連接。在右側(cè)副制動(dòng)踏板傳動(dòng)臂上設(shè)置有踏板軸孔，踏板軸穿過踏板軸孔，并通過鎖銷固定右側(cè)副制動(dòng)踏板傳動(dòng)臂，軟鋼絲的一端與鎖銷的一端連接，另一端與右側(cè)副制動(dòng)踏板傳動(dòng)臂連接，左支架上設(shè)置有與右側(cè)副制動(dòng)踏板傳動(dòng)臂上的踏板軸孔相應(yīng)的凸耳，凸耳上設(shè)置有鎖銷孔（圖4）。

圖4 雙位操控式副制動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意

雙位操控式副制動(dòng)裝置可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整兩個(gè)副制動(dòng)踏板的位置，可實(shí)現(xiàn)副制動(dòng)裝置在左側(cè)副制動(dòng)踏板工作、右側(cè)副制動(dòng)踏板工作和雙側(cè)副制動(dòng)踏板均停用3 種作業(yè)模式間切換。

駕駛員在開始培訓(xùn)時(shí)，需要教練員隨時(shí)把控車輛方向，教練員應(yīng)位于中間位置，故需要選用左側(cè)副制動(dòng)踏板工作模式，為了節(jié)省駕駛室空間，方便教練員上下車，將右側(cè)副制動(dòng)踏板置于停用狀態(tài)，作法是將鎖銷拔出，將右側(cè)副制動(dòng)踏板傳動(dòng)臂及右側(cè)副制動(dòng)踏板從踏板軸上取下固定在左支架的凸耳上，并用鎖銷鎖止。在駕駛培訓(xùn)后期，不再需要教練員把控車輛方向，教練員可位于駕駛室中右邊位置，故采用右側(cè)副制動(dòng)踏板工作模式，將左側(cè)副制動(dòng)踏板置于停用狀態(tài)，作法是拉動(dòng)左側(cè)副制動(dòng)踏板鎖止機(jī)構(gòu)的拉環(huán)，鎖銷從鎖止孔中退出，制動(dòng)搖臂與左側(cè)副制動(dòng)踏板傳動(dòng)臂分開，推動(dòng)左側(cè)副制動(dòng)踏板傳動(dòng)臂，將左側(cè)副制動(dòng)踏板傳動(dòng)臂上的下鎖止孔與制動(dòng)搖臂上的鎖止孔對(duì)準(zhǔn)，松開拉環(huán)，鎖銷在復(fù)位彈簧的作用下插入對(duì)應(yīng)的鎖止孔中，將制動(dòng)搖臂與左側(cè)副制動(dòng)踏板傳動(dòng)臂疊放。

上述的4 種副制動(dòng)裝置經(jīng)檢測(cè)線制動(dòng)性能檢驗(yàn)，4 種副制動(dòng)裝置的制動(dòng)力、制動(dòng)力平衡及制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間均能滿足，經(jīng)路試制動(dòng)性能檢驗(yàn)，制動(dòng)距離、平均減速度和制動(dòng)穩(wěn)定性滿足符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求。

3 副制動(dòng)裝置基本特點(diǎn)

拉索連接式副制動(dòng)裝置在操縱力傳遞過程中阻力小，能有效保證副制動(dòng)裝置操縱的靈活性和可靠性，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占用空間小、布局靈活，可根據(jù)實(shí)際的布局需要設(shè)置在車輛合適位置。但拉索為鋼絲繩，反復(fù)的抽拉需要定期的潤滑保養(yǎng)，而且鋼絲繩容易磨損，需要定期檢查。

杠桿操縱式副制動(dòng)裝置通過調(diào)整傳動(dòng)桿改變副踏板的初始角度，以適應(yīng)不同車型、不同教練員需求。通過掛簧將連接端連接到主制動(dòng)踏板的踏板臂上，可減少連接端與主踏板臂之間的沖擊，這種副制動(dòng)為機(jī)械傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性強(qiáng)，日常檢查維護(hù)方便，實(shí)用性強(qiáng)，但傳動(dòng)桿只能布局在駕駛室，影響駕駛室空間，傳動(dòng)桿容易被誤碰導(dǎo)致誤動(dòng)作，使用中有一定的噪音。

氣壓控制式副制動(dòng)裝置具有主、副制動(dòng)系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生干涉、構(gòu)造簡(jiǎn)潔、拆裝便捷，操縱性和安全性較強(qiáng)，相比其他類型的副制動(dòng)響應(yīng)最快。副制動(dòng)閥可作為主制閥的備份，提高了制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。但受制動(dòng)閥體積的影響，安裝的位置容易受汽車結(jié)構(gòu)的影響，而且涉及氣管路的連接和雙通單向閥的安裝，技術(shù)要求較高。

雙位操控式副制動(dòng)裝置在使用時(shí)可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整兩個(gè)副制動(dòng)踏板的位置，副制動(dòng)踏板工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換只需插拔相應(yīng)鎖銷即可實(shí)現(xiàn)，不用其他任何工具，省時(shí)、省力，使用方便靈活，更緊貼駕駛培訓(xùn)需求。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作工藝要求高，而且占用空間大，安裝固定對(duì)駕駛室地板破壞較多。

4 結(jié)語

通過介紹副制動(dòng)在駕駛培訓(xùn)中的地位和作用，分析副制動(dòng)4 個(gè)設(shè)計(jì)原則，系統(tǒng)介紹拉索連接式、杠桿操縱式、氣壓控制式、雙位操控式4 種副制動(dòng)裝置主要結(jié)構(gòu)和工作原理，客觀分析了4 種副制動(dòng)的基本特點(diǎn)。通過綜合分析得出，氣壓控制式副制動(dòng)裝置整體上要優(yōu)于其他類型的副制動(dòng)，后續(xù)可在教練車出廠時(shí)預(yù)先安裝副制動(dòng)或預(yù)留副制動(dòng)安裝位置，提高副制動(dòng)的可靠性和舒適性，更好地保證教學(xué)培訓(xùn)的安全性。