半掛汽車列車制動動作滯后影響因素研究

熊祖品 謝亞玲 周海紅

XIONG Zu-pin et al

中國汽車工程研究院股份有限公司 重慶 401122

1 前言

半掛汽車列車由牽引汽車和半掛車兩部分組成，其車身總長最長可達20 m，因此在制動過程中易出現(xiàn)折疊、甩尾、側翻、急劇的瞬態(tài)軸荷轉移等危險工況[1]，并引發(fā)重大交通事故。造成上述危險工況的原因較多，而半掛汽車列車制動動作滯后是其重要原因之一，國標GB 7258-2012《機動車運行安全技術條件》也對該技術做出了明確的規(guī)定：汽車列車行車制動系的設計和制造應保證掛車最后軸制動動作滯后于牽引車前軸制動動作的時間≤0.2 s[2]。

2 影響因素初步分析

半掛汽車列車制動動作滯后，即半掛車制動動作滯后于牽引車制動動作。因此，研究半掛車制動動作的影響因素，對研究半掛汽車列車制動動作滯后的影響因素至關重要。

2.1 半掛車制動過程

當前，國內半掛車制動系統(tǒng)大多采用雙管路氣壓制動，一條為供氣管路，把壓縮空氣傳輸?shù)桨霋燔嚨膬馔玻涣硗庖粭l為控制管路，把壓縮空氣傳輸?shù)桨霋燔嚲o急繼動閥[3]。國內常見的半掛車制動系統(tǒng)結構布置如圖1所示。

半掛車制動過程主要有以下階段：a. 觸動半掛汽車列車制動踏板時，在牽引汽車的掛車制動控制閥控制下，壓縮空氣經控制管路到達半掛車緊急繼動閥，并打開半掛車緊急繼動閥的閥門；b. 半掛車儲氣筒中壓縮空氣經過半掛車緊急繼動閥的閥門、ABS控制總成等，到達半掛車制動氣室，并推動制動桿開始工作；c. 半掛車制動氣室的氣壓不斷上升，促使制動桿的行程增大，使制動鼓與制動蹄的間隙減小，摩擦力增加，半掛車輪速降低，從而實現(xiàn)制動；d. 松開半掛汽車列車制動踏板時，控制管路氣壓迅速下降，半掛車緊急繼動閥的閥門關閉，半掛車儲氣筒中壓縮空氣進入半掛車制動氣室的通道關閉，同時半掛車緊急繼動閥的排氣閥（或快放閥）打開，半掛車制動氣室的壓縮空氣經排氣閥（或快放閥）排入大氣[4]，制動桿在彈簧力作用下回位，使制動鼓與制動蹄的間隙增加，摩擦力減小，從而解除制動。

2.2 影響因素初步分析

結合上述半掛車制動過程及其結構布置，可初步分析出半掛汽車列車制動動作滯后影響因素眾多，如半掛汽車列車的初始管路氣壓、牽引汽車的制動控制系統(tǒng)、制動踏板行程及時間、半掛車制動管路直徑、半掛車制動管路長度、半掛車緊急繼動閥性能、ABS控制總成性能、管路接頭的型式、半掛車制動氣室容積及半掛車制動氣室制動桿彈簧拉力等。

3 影響因素試驗驗證

根據(jù)上述初步分析結果，結合相關文獻[5]，選定以下影響因素進行試驗驗證：半掛汽車列車的初始管路氣壓、牽引汽車的制動控制系統(tǒng)、半掛車制動管路長度、半掛車緊急繼動閥性能。試驗驗證均在以下條件下進行：車輛空載停在平坦水泥路面上，半掛汽車列車制動系統(tǒng)達到設定試驗壓力時，關閉牽引汽車發(fā)動機[6]，在0.2 s內踩下制動踏板[7]，當氣室壓力達到穩(wěn)態(tài)值后，緩慢松開制動踏板。

3.1 半掛汽車列車的初始管路氣壓

采用A1牌某款6×4牽引汽車與B1牌某款三軸13 m半掛車組成的半掛汽車列車，對初始管路氣壓不同導致的影響情況進行試驗驗證，牽引汽車前軸和半掛車后軸制動氣室壓力時間關系曲線如圖2所示，其中圖2(a)的初始管路氣壓為0.85 MPa，半掛汽車列車制動動作滯后時間為0.19 s；圖2(b)的初始管路氣壓為0.65 MPa，半掛汽車列車制動動作滯后時間為0.21 s。

3.2 牽引汽車的制動控制系統(tǒng)

采用A1牌某款6×4牽引汽車、A2牌某款6×4牽引汽車與B1牌某款三軸13 m半掛車分別組成的半掛汽車列車，初始管路氣壓均為0.85 MPa，對牽引汽車的制動控制系統(tǒng)不同導致的影響情況進行試驗驗證，牽引汽車前軸和半掛車后軸制動氣室壓力時間關系曲線如圖3所示，其中圖3(a)為A1牌某款6×4牽引汽車，半掛汽車列車制動動作滯后時間為0.19 s；圖3(b)為A2牌某款6×4牽引汽車，半掛汽車列車制動動作滯后時間為0.15 s。

3.3 半掛車制動管路長度

采用A1牌某款6×4牽引汽車與B1牌某款三軸13 m半掛車、某款三軸11 m廂式運輸半掛車分別組成的半掛汽車列車，初始管路氣壓均為0.85 MPa，對半掛車制動管路長度不同導致的影響情況進行試驗驗證，牽引汽車前軸和半掛車后軸制動氣室壓力時間關系曲線見圖4，其中圖4(a)為B1牌某款三軸13 m半掛車，半掛汽車列車制動動作滯后時間為0.19 s；圖4(b)為B1牌某款三軸11 m 廂式

3.4 半掛車緊急繼動閥性能

采用A3牌某款6×4牽引汽車與B2牌某款三軸11 m粉粒物料運輸半掛車（分別安裝C1牌某款和C2牌某款半掛車緊急繼動閥）組成的半掛汽車列車，初始管路氣壓均為0.8 MPa，對半掛車緊急繼動閥性能不同導致的影響情況進行試驗驗證，牽引汽車前軸和半掛車后軸制動氣室壓力時間關系曲線如圖5所示，其中圖5(a)安裝C1牌某款半掛車緊急繼動閥，半掛汽車列車制動動作滯后時間為0.16 s；圖5(b)安裝C2牌某款半掛車緊急繼動閥，半掛汽車列車制動動作滯后時間為0.13 s。

4 試驗結果分析

通過上述試驗驗證，可得出半掛汽車列車的初始管路氣壓、牽引汽車的制動控制系統(tǒng)、半掛車制動管路長度、半掛車緊急繼動閥性能等因素影響半掛汽車列車制動動作滯后的時間如表1所示。

表1 各因素影響半掛汽車列車制動動作滯后的時間關系 單位：s

5 結語

由以上試驗結果及其分析可知，半掛汽車列車的初始管路氣壓、牽引汽車的制動控制系統(tǒng)、半掛車制動管路長度、半掛車緊急繼動閥性能均對半掛汽車列車制動動作滯后有一定影響，其中牽引汽車的制動控制系統(tǒng)對半掛汽車列車制動動作滯后的影響較大、半掛車制動管路長度和半掛車緊急繼動閥性能的影響其次、半掛汽車列車的初始管路氣壓的影響較小。

因此，為保證半掛汽車列車制動動作滯后時間試驗結果的穩(wěn)定性和可靠性，在開展此項試驗時，除滿足0.2 s內踩下制動踏板的要求外，還應確保每次試驗時半掛汽車列車的初始管路氣壓一致；另外，為提高半掛汽車列車制動動作滯后的性能，半掛車生產企業(yè)可采取加強牽引汽車與半掛車的匹配、優(yōu)化半掛車制動管路布置、選擇性能較好的半掛車緊急繼動閥等措施。

[1] 詹斌,馮華萬,魏金.半掛車制動反應時間影響因素分析[J].專用車,2013(04):86-87.

[2] GB 7258-2012 機動車運行安全技術條件[S].

[3] 程志兵,楊國權,張翔等.半掛汽車列車制動系統(tǒng)設計與試驗研究[J].汽車技術,2007(07):38-40.

[4] 田良俊.汽車列車制動系統(tǒng)的改進[J].專用汽車,1996(02):43-44.

[5] 秦基磊.掛車氣動剎車系統(tǒng)關鍵部件的仿真與優(yōu)化[D].哈爾濱工業(yè)大學,2011.

[6] GB/T 26778-2011 汽車列車性能要求及試驗方法[S].

[7] GB 12676-1999 汽車制動系統(tǒng)結構、性能和試驗方法[S].