國產客車安全新技術

趙志榮

陽泉煤業集團運輸部，山西陽泉 045000

近年來，國內客車廠家通過引進、消化和吸收國外客車制造業的新技術、新工藝，國產客車所采用的安全新技術主要包括以下五個方面。

1 電子控制制動系統EBS（Electronic control Braking System）

EBS是一種先進的制動控制系統，它是在集成了ABS（防抱死制動系統）和ASR（防滑系統）功能的基礎上，對制動系統的優化和升級，可以達到更好的制動效果，更大地提升車輛的操控性及安全性。

眾所周知，摩擦力與附著系數正相關，汽車制動時當車輪處于似滑非滑動狀態時，附著系數可以達到最大值，自然制動效果最好，相應側向穩定性也較好；當車輪完全抱死無滾動時，地面附著系數最小，側向穩定性無從談起，此時的制動極易發生側滑和甩尾事故。而ABS/ASR系統的目的就是在制動時，系統根據連續監察到的車輪轉動情況，以10次/秒～20次/秒的控制頻率發出信號給壓力調節器，使其反復動作調節制動力的增大和減小，保證車輪不被抱死，以達到最佳的制動效果。

EBS系統是在ABS/ASR系統基礎上增加了更多的傳感器，包括制動器摩擦片傳感器、制動踏板行程傳感器、三維力傳感器和可以實現車橋獨立控制的橋控模塊等。制動時，各傳感器將駕駛員踩踏板的速度和踏板行程、各車輪的受力（包括載荷、附著力、制動壓力）情況等信號傳給電控中心，由電控中心發令調節制動力，雙向反復閉環控制。

該系統用電子控制取代機械傳動后，克服了機械制動滯后時，響應時間短；自動計算當前載荷和各輪剎車片磨損程度及其溫度變化后，分配制動力，既保證制動效果，又使摩擦片磨損最小，并有效防止輪胎異常磨損；監測駕駛員踩踏踏板速率，緊急制動時，迅速提供最大制動力；在濕滑路面或冰雪路面上急速轉彎時，系統探測到車輛處于不穩定狀態，ESC將限制發動機的輸出扭矩和轉速，自動對個別輪胎采取單獨制動，修正行車路線，防止車輛側滑；車輛接近停車時，制動力自動調節防剎車點頭。

故EBS系統制動靈敏、舒適，使駕駛更輕松，剎車距離更短，制動更可靠。可以說EBS系統是汽車制動系統的未來發展趨勢。

2 電渦流緩速器

電渦流緩速器是車輛的輔助制動系統，是根據電磁力學原理研制而成的一種無摩擦、易損件少的獨立于傳統制動系之外的汽車輔助減速裝置。它的應用，在為汽車又增加了一個額外的制動力的基礎上，可以有效緩解傳統制動系制動時容易產生震動、甩尾和整車失去平衡、剎車失靈的可能性，并因減少摩擦后相應延長輪轂、輪胎的使用壽命。從而大大提高乘車的安全、舒適感。

電渦流緩速器的工作原理是：電流通過線圈繞組，產生磁場，定子（線圈盤）與轉子（葉輪）相對高速旋轉。轉子切割磁力線，形成電渦流，產生強大的磁力矩，作用于傳動軸上，使汽車快速減緩。同時轉子（葉輪）旋轉也能起一定的散熱降溫作用。

一般電渦流緩速器主要由其主體和電器控制系統組成。主體由葉輪、線圈固定盤、支架、法蘭盤等構件組成；電器控制系統由配電箱、手柄開關、線圈等組成。

電渦流緩速器可以視不同車型、不同型式、不同規格選擇不同的安裝位置。安裝位置可在傳動軸之間、變速箱上以及驅動橋上選擇。

在使用電渦流緩速器時，一定要考慮到因制動而使車輛行駛的動能轉變為機件的熱能后的散熱問題，要特別要注意以下幾點：1）根據車速的情況進行分檔操作，需要增加檔位時，應采用漸進式的進檔操作。車速減緩到20km/h以下后，立即將手柄開關退回到空檔位置。特別在冰雪、濕滑的道路上，為使制動不可超過輪胎的附著力極限，必須漸進式換檔；2）制動過程如有異常，應該即退回原檔位，必要時關閉緩速器電源；3）車速低于20km/h時，必須關閉緩速器；4）緣于停車后風冷效果變差容易導致周圍局部溫度迅速升高，故停車前10分鐘不得使用緩速器；5）減速時間不宜過長，超過30s緩速器自動停止工作，此時手柄開關必須恢復到空檔位置，才能重新啟動；6）長距離下坡時，應視坡度、彎度、選擇合適檔位；7）提高緩速器周邊零部件、管路、線路材質的耐熱使用溫度，耐熱溫度應在170℃以上。

3 全承載式車身骨架

全承載客車骨架是飛機制造業的整體化框架結構技術在客車上的應用。全承載車身結構與鳥巢的結構類似，其車身為整體式封閉框架結構，沒有底盤大梁，車身骨架主要以大部分矩形梁、少部分異形梁和變截面梁以及較少量的鋼板組成了整車的前后墻、左右側墻以及車頂和車底骨架，各骨架之間剛性焊接，使得整個框架上下左右連接、前后貫通，形成有效的封閉力環結構。并且，為減輕整車重量，在不影響整體受力強度的前提下可以選擇最恰當的構件截面形狀，并盡可能略去非承載構件。

這種技術的最大優點：整車骨架相互連接成為一個整體閉環結構，便于受力傳遞——局部受力，迅速分解到全身各處，整個車身參與承載。避免了局部過載導致的車身骨架變形，從而確保車內乘客的人身安全。全承載客車抗扭曲、抗剪切強度是其他普通客車的3倍～6倍，整車強度與剛度相應增加，可靠性增強。

此外，由于全承載骨架客車沒有大梁，故整車底盤降低，從而使得車內凈高最大化、視窗玻璃最大化和一級踏步最低化成為可能，便于車廂內乘客流動、空氣流通以及城市客車乘客無障礙乘車；并且，剛性連接的整體，沒有相對運動，不會發出噪聲；取消大梁有利于降低整車重心，以減輕振動。故其乘坐舒適性好，噪音低。

全承載骨架剛性連接形成一個整體，沒有相對運動，不會發出噪聲；并有效降低整車重心，以減輕振動。故其乘坐舒適性好，噪音低。

全承載車身結構，在設計時經過有限元分析和計算，車身結構最佳優化，整車的重量更輕，不僅降低生產商的制造成本，也能使整車油耗降低，因為車身質量每減輕100kg，可節油0.02 L/100km～0.03L/100km。

所以，鑒于全承載車身結構安全、節能、舒適，今年年初，工信部為提高國產客車的安全技術性能，特做出新的規定：自2012年3月1日起，新定型的客運車輛車長在11m以上的車身必須是全承載整體式框架結構。

4 自適應巡航控制系統ACC（Adaptive Cruise Control）

自適應巡航控制系統是包含制動防抱死系統、發動機控制系統和車輛強化穩定性系統為一體的一種智能化自動控制的主動安全系統。它可使車輛以設定車速勻速行駛，發動機工作在有利轉速范圍內，而駕駛員無需操控油門踏板。目的是在交通流量較大時，部分的取代駕駛員操作，以減輕駕駛員工作負荷，使得駕駛更舒適。

ACC系統主要由傳感器、核心控制器、執行機構和人機界面組成。其中傳感器部分包括車距傳感器（雷達）、輪速傳感器和車輪方向角度傳感器，這些傳感器用于感知本車的運行狀態及周邊的行車環境等信息；核心控制器是用于處理系統傳感器收集到的各種行車信息并發出控制命令；執行機構是合并制動防抱死系統、發動機控制系統的執行部分自動執行核心控制器指令，以適時調整車輛運行速度；人機界面主要是為駕駛員顯示系統所處狀態，人為設定包括車速在內的系統參數等。

ACC系統的工作原理：在設定車速開啟系統后，車輛行駛過程中，系統的各類雷達與傳感器持續掃描車輛前方道路，采集車距、車速及車輛行駛方向等信號。然后其核心控制單元根據傳感器提供的信息準確判斷車輛運行四周的安全狀況，并與發動機控制系統、制動防抱死系統協調動作，探測和調整發動機接通或斷開扭矩輸出，必要時使車輪適當制動，以使運行車輛與前方車輛始終保持在安全間距，目的是回避危險、選擇安全的行車路線和工作狀態。

ACC系統在為控制車速而采取制動時，其制動減速度會自動控制在不影響乘客乘坐舒適的范圍內。當確實需要快速減速時，ACC控制單元會主動及時的在人機界面上發出聲光信號，提醒駕駛員主動采取人為的制動操作，一旦與前車之間的距離增加到安全距離以后，ACC控制單元會自動控制車輛按照之前設定的車速行駛。

5 客車G-BOS智慧運營系統（G：GIS，GPS，GPRS B：Bus O：Operation S：System）

G-BOS是一種比較先進的客車信息化智能管理系統，能夠全程記錄車輛運行的各種關鍵數據，便于客車運營遠程控制，進而有效整合“人”“車”“線”三大要素，實現精準、定量、科學的客車運營管理。

系統工作原理：客車上安裝G-BOS終端，企業設后臺管理中心，兩者通過3G通信技術實時聯絡，管理者也可以使用獨立賬號從互聯網在任何地方訪問G-BOS智慧運營系統，了解掌握相關信息。終端負責持續不斷的采集包括發動機運行數據、車輛狀況信息、駕駛員操控行為以及車輛GPS衛星定位等在內的相關信息，同時還融合了行車記錄儀、倒車監視器、故障報警顯示臺、視頻播放器、短消息接收器等功能，并能實時將本車的故障信息提供給駕駛員。企業后臺管理中心通過相應的管理技術將接收到的海量數據實時分析、整理后，根據客戶要求，自動化生成各種類別、各時間段、各種形式的管理報告，將駕駛員不良駕駛行為、油耗數據、車輛運行情況、維修保養計劃等內容以直觀的報告、圖表等形式展現出來。便于管理者實時跟蹤車輛運行軌跡、觀察駕駛操控是否違規、及時了解車輛運行情況、掌握車輛是否需要維修保養等，從而制定相應措施，滿足客戶對長期運營規劃所需要的數據支持與決策依據。并且，對人、車、線的實時監控便于管理者遠程實時的調度管控，有效地監控和記錄駕駛員的不良駕駛行為，更可以避免重大交通事故的發生。

G-BOS系統的五個主要功能：

1）安全駕駛管理：對駕駛員駕駛行為的記錄監控，利于車輛安全行駛；

2）油耗管理：遠程實時監控實現了準確計量與測算油耗，及時矯正駕駛員駕駛習慣，確保油耗下降；

3）遠程故障報警管理：通過車輛運行動態監控，及時獲取車輛故障的實時報告，實現遠程故障報修和網絡服務支持；

4）維修保養管理：實時動態管理車輛運行，制訂更為精準的保養維修計劃，最大限度地減少人力物力浪費；

5）車輛與線路匹配管理：通過對車輛運行數據與運行路線的綜合匹配，實現人、車、線最優配置，提升效益。

[1]孫紅.中國客車：讓世界矚目[N].中國汽車報，2002.

[2]馬慶勛.網絡空間實時信息處理關鍵技術研究與實現[D].中國地質大學，2007.

[3]劉勝.城市客車信息集成控制系統中信息處理技術的研究[D].武漢理工大學，2006.