多連接點(diǎn)汽車列車類型及驗(yàn)證試驗(yàn)項(xiàng)目研究

李玉剛 于潮 李云偉 張琳博

摘要：多連接點(diǎn)汽車列車憑借大容積、高載重優(yōu)勢深得運(yùn)輸行業(yè)推崇，但連接點(diǎn)數(shù)量的增加會(huì)讓車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變得復(fù)雜，同時(shí)其更長的尺寸也對通過性以及其他道路使用者帶來一定的影響。目前隨著交通強(qiáng)國試點(diǎn)項(xiàng)目的推進(jìn)，已有多地開始在政府指定的試點(diǎn)線路上有條件地運(yùn)行多連接點(diǎn)汽車列車。由此，研究了國際上常見的多連接點(diǎn)汽車列車的組合形式，并結(jié)合項(xiàng)目運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)以及對汽車標(biāo)準(zhǔn)體系的理解，給出了多連接點(diǎn)汽車列車驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí)應(yīng)專項(xiàng)考慮的試驗(yàn)項(xiàng)目，以期給多連接點(diǎn)汽車列車研發(fā)、試驗(yàn)、試點(diǎn)運(yùn)行人員一定的參考。

關(guān)鍵詞：汽車列車；連接點(diǎn)；標(biāo)準(zhǔn)；通過性；操縱穩(wěn)定性

中圖分類號(hào)：U467 ?收稿日期：2023-03-12

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.07.023

1 前言

多連接點(diǎn)汽車列車具有高效、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸優(yōu)勢，以普通貨物運(yùn)輸為例，使用雙連接點(diǎn)的大容量車輛組合相比傳統(tǒng)車輛運(yùn)輸相同體積的貨物時(shí)可減少27%的CO2排放，駕駛員數(shù)量降低50%。對于車輛運(yùn)輸而言，呈現(xiàn)出下述特點(diǎn)：

a.乘用車運(yùn)輸過程中，雙連接點(diǎn)車輛運(yùn)輸列車相對于單連接點(diǎn)的鉸接列車或貨車列車而言，運(yùn)力可提高20%～40%，采用混裝模式甚至更多。

b.一些商用車、輪式工程機(jī)械車輛由于車輛外廓尺寸原因通常采用地跑運(yùn)輸或17.5 m低平板列車運(yùn)輸，隨著17.5 m低平板列車逐步退出運(yùn)營和電動(dòng)化趨勢的發(fā)展，這類車輛轉(zhuǎn)運(yùn)需要尋找新型適宜的運(yùn)輸裝備。

由于道路交通安全法實(shí)施條例的限定，我國社會(huì)道路上運(yùn)行的車輛僅允許單連接點(diǎn)的汽車列車，因此我國的法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)體系均圍繞這類車輛開展，對于多連接點(diǎn)的汽車列車，相關(guān)的測試標(biāo)準(zhǔn)、測試項(xiàng)目研究為空白。近年來，交通運(yùn)輸部積極推動(dòng)多連接點(diǎn)汽車列車示范應(yīng)用，先后在黑龍江、新疆、山西等多地推動(dòng)雙掛列車交通強(qiáng)國試點(diǎn)項(xiàng)目，為了支撐相關(guān)產(chǎn)品研究，保障運(yùn)行效率和安全，結(jié)合運(yùn)輸企業(yè)廠區(qū)道路運(yùn)行的實(shí)際需要，對多連接點(diǎn)的車輛運(yùn)輸列車試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了研究。

2 汽車列車組合形式

2.1 汽車列車

汽車列車是指一輛汽車與一輛或多輛掛車的組合[1]，按照組合間連接點(diǎn)的數(shù)量可分為單連接點(diǎn)汽車列車和多連接點(diǎn)汽車列車，如圖1所示。

單連接點(diǎn)汽車列車主要依據(jù)牽引車輛的形式劃分為乘用車列車、客車列車、貨車列車、鉸接列車、皮卡列車、平臺(tái)列車等，其中貨車列車又依據(jù)被牽引的掛車類型不同而進(jìn)一步細(xì)分為牽引桿掛車列車、中置軸掛車列車、剛性桿掛車列車等。

由于連接點(diǎn)數(shù)量增加會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變得復(fù)雜[2]，因此目前多連接點(diǎn)汽車列車主要是雙連接點(diǎn)汽車列車和部分三連接點(diǎn)汽車列車，多連接點(diǎn)汽車列車主要依據(jù)組合形式的不同分為I、II、III、IV四類。

2.2 多連接點(diǎn)汽車列車

a.I型汽車列車。

I型汽車列車是由半掛牽引車、A型掛車（后部帶有連接器）、中置軸掛車組成的汽車列車，見圖2。

b.II型汽車列車。

II型汽車列車是由半掛牽引車、B型掛車（后部帶有牽引座）、C型掛車組成的汽車列車，見圖3。

c.III型汽車列車。

III型汽車列車是由牽引貨車、半掛牽引拖臺(tái)、C型掛車組成的汽車列車，見圖4。

d.IV型汽車列車。

V型汽車列車是由半掛牽引車、A型掛車、半掛牽引拖臺(tái)、C型掛車組成的汽車列車（注：在ISO標(biāo)準(zhǔn)半掛牽引拖臺(tái)與C型掛車的組合可視為牽引桿掛車），見圖5。

除上述四種形式外，還有一種由半掛牽引車、中置軸掛車、中置軸掛車的組合形式，但該型汽車列車在歐洲的前期研究中發(fā)現(xiàn)高速行駛時(shí)的穩(wěn)定性不足，存在安全隱患。

3 多連接點(diǎn)汽車列車試驗(yàn)項(xiàng)目研究

3.1 汽車標(biāo)準(zhǔn)體系

汽車行業(yè)已圍繞汽車、掛車與汽車列車建立起強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)、推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的完善標(biāo)準(zhǔn)體系，標(biāo)準(zhǔn)總數(shù)超過1 500項(xiàng)，其中強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)128項(xiàng)、推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)494項(xiàng)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)888項(xiàng)。

這些標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了基礎(chǔ)管理、綜合性能、節(jié)能、制動(dòng)、排放、EMC、外部安全、內(nèi)外感知、結(jié)構(gòu)尺寸、牽引連接、防盜、限速、報(bào)廢回收、功能安全、人機(jī)工程、廂體、舒適性、關(guān)鍵部件、試驗(yàn)通則、定型試驗(yàn)、參數(shù)測量、性能試驗(yàn)、專項(xiàng)性能等方面的技術(shù)要求。

由于現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)體系是圍繞單車和單連接點(diǎn)汽車列車建立的，對于多連接點(diǎn)汽車列車專有的測試項(xiàng)目尚無考慮，隨著試點(diǎn)車型的研發(fā)日益增多，應(yīng)加強(qiáng)這方面的研究。

3.2 多連接點(diǎn)汽車列車潛在的性能差異

由于連接型式、承載、尺寸的不同，多連接點(diǎn)汽車列車相比普通汽車列車在性能方面的差異主要體現(xiàn)在通過性、行駛穩(wěn)定性、行駛安全性方面[3]，其他與承載有關(guān)的性能（如動(dòng)力性、能耗經(jīng)濟(jì)性等）也有一定影響，具體如下：

a.通過性。

由于多連接點(diǎn)汽車列車尺寸更長（25.25 m，甚至更長），其在道路上的通過性尤其值得關(guān)注，平面通過性需要考慮通道圓（特定）、外擺值、轉(zhuǎn)彎半徑等；路面通過性需要考慮接近角、離去角、縱向通過角、離地間隙等。

b.行駛穩(wěn)定性。

由于連接點(diǎn)數(shù)量的增加，多連接點(diǎn)汽車列車的行駛穩(wěn)定性控制難度更大，而其優(yōu)劣也直接影響到行駛中的安全性，行駛穩(wěn)定性主要關(guān)注直線行駛穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)、蛇行、抗側(cè)翻穩(wěn)定性、側(cè)傾穩(wěn)定角、單車道變換、轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應(yīng)等。

c.行駛安全性。

所有的行駛安全性要求對多連接點(diǎn)汽車列車而言都是極為重要的，只是部分要求由于并不因連接點(diǎn)數(shù)量的多少或車輛組合形式的變化而帶來行駛安全上的本質(zhì)差異（如碰撞防護(hù)、凸出物等），但有一些性能則屬于多連接點(diǎn)車輛需要特別關(guān)注的，例如制動(dòng)、轉(zhuǎn)向、視野區(qū)域（含監(jiān)視與環(huán)視）等[4]。

d.其他性能。

多連接點(diǎn)汽車列車依據(jù)自身特點(diǎn)還需對其他相關(guān)的性能予以關(guān)注和考量，例如牽引性能、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、連接強(qiáng)度等。

3.3 多連接點(diǎn)汽車列車試驗(yàn)場試驗(yàn)

a.試驗(yàn)資源分析。

依據(jù)多連接點(diǎn)汽車列車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基本性能等識(shí)別驗(yàn)證需求，對試驗(yàn)道路、設(shè)備等試驗(yàn)資源的需求如表1所示。

表1 試驗(yàn)資源需求

[序號(hào) 試驗(yàn)類別 試驗(yàn)資源 1 通過性 小動(dòng)態(tài)廣場 2 動(dòng)力性 直線性能路 3 制動(dòng)性能 直線制動(dòng)路、坡道路 4 轉(zhuǎn)向性能 小動(dòng)態(tài)廣場 5 側(cè)傾穩(wěn)定性 側(cè)傾試驗(yàn)臺(tái) 6 操縱穩(wěn)定性 大動(dòng)態(tài)廣場 7 其他性能 轉(zhuǎn)鼓、性能路、測試廣場等 ]

b.試驗(yàn)項(xiàng)目。

根據(jù)驗(yàn)證試驗(yàn)項(xiàng)目，研究驗(yàn)證試驗(yàn)項(xiàng)目可供參考的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并基于多連接點(diǎn)車輛特點(diǎn)進(jìn)行適應(yīng)性分析，編制形成詳實(shí)的試驗(yàn)大綱并策劃試驗(yàn)計(jì)劃，如表2所示。

c.試驗(yàn)結(jié)論。

經(jīng)過為期兩月的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果良好，車輛性能達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，以部分制動(dòng)穩(wěn)定性項(xiàng)目（見圖6）為例，列車滿載狀態(tài)下，在附著系數(shù)不超過0.5、車道中心線半徑150 m、寬3.7 m的平坦圓弧車道上，以50 km/h的初始車速進(jìn)行全力制動(dòng)，車輛保持在車道內(nèi)；60 km/h冷態(tài)O形制動(dòng)試驗(yàn)，制動(dòng)力與輪荷比例空載達(dá)62%、滿載達(dá)66%；高附著系數(shù)路面進(jìn)行空載條件下80 km/h高速制動(dòng)，在車速大于15 km/h時(shí)，由防抱系統(tǒng)直接控制的車輪未抱死，試驗(yàn)曲線見圖7。

3.4 多連接點(diǎn)汽車列車實(shí)際道路試驗(yàn)

試驗(yàn)場試驗(yàn)后，還應(yīng)開展專用道路條件下的實(shí)際道路運(yùn)行試驗(yàn)，考慮到多連接點(diǎn)汽車列車的實(shí)際需求，用以模擬實(shí)際道路的測試路應(yīng)能模擬二級(jí)公路及以上等級(jí)公路，如有特殊需求還應(yīng)滿足更低等級(jí)的公路模擬行駛需求。

為保證試驗(yàn)及運(yùn)行安全，需編制模擬運(yùn)行規(guī)則，對人員資質(zhì)、車輛技術(shù)狀態(tài)、行車前的安全檢查、通行規(guī)定（限速、轉(zhuǎn)彎優(yōu)先級(jí)、會(huì)車、超車、轉(zhuǎn)彎、掉頭、偏離車道、借道）等進(jìn)行明確規(guī)定。主要考慮的內(nèi)容有：變道、轉(zhuǎn)彎（匝道）、會(huì)車（列車VS列車、列車VS其他道路使用者）、超車、跟車、制動(dòng)、彎道制動(dòng)、上下坡（道路）、惡劣天氣（雨雪路面等）、夜間行車、橋梁、涵洞等。

本項(xiàng)目經(jīng)過兩次為期五天的試驗(yàn)，車輛能夠在平均設(shè)計(jì)速度下安全、順利地通過園區(qū)道路，試驗(yàn)結(jié)果證明該多連接點(diǎn)汽車列車達(dá)到了預(yù)期目的，試驗(yàn)示意圖如圖8所示。

4 結(jié)語

近年來，物流行業(yè)降本增效大背景下，呼吁放松多連接點(diǎn)汽車列車上路限制的聲音逐漸增多，交通主管部門也通過交通強(qiáng)國試點(diǎn)項(xiàng)目等形式開展多連接點(diǎn)汽車列車的試點(diǎn)運(yùn)行，積累試運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。本文研究了國際上常見的多連接點(diǎn)汽車列車的組合形式，以及應(yīng)該考慮的驗(yàn)證項(xiàng)目，并結(jié)合對汽車標(biāo)準(zhǔn)體系的理解，給出了可供參考借鑒的標(biāo)準(zhǔn)，但需要說明的是，目前這些用以參考借鑒的標(biāo)準(zhǔn)仍然是基于單連接點(diǎn)汽車列車的，在參考使用時(shí)需要結(jié)合研發(fā)的車輛實(shí)際結(jié)構(gòu)、參數(shù)，針對性地?cái)M定試驗(yàn)要求和測試規(guī)程，以達(dá)到最優(yōu)效果。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

李玉剛，男，1982年生，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)槠嚇?biāo)準(zhǔn)化管理、商用車開發(fā)與應(yīng)用相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化。