牽引貨車與牽引桿式掛車間機械連接互換性

董金松 張紅衛 張學禮 宋尚斌

摘要：根據牽引貨車與牽引桿式掛車組成汽車列車結構特點，深入分析整車機械連接互換性開展，確定牽引桿連接器及牽引桿掛環安裝的空間位置、最小間隙以及相應的回轉半徑，提出了不同互換性要求車輛的標識標牌要求。

關鍵詞：道路運輸;貨車列車;機械連接;互換性

中圖分類號：U463.91? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1005-2550（2021）02-0004-07

Abstract： According to the structural characteristics of the goods road train composed of towing trucks and drawbar trailer or centre axle trailer， in-depth analysis was carried out for the whole vehicle interchangeability of the mechanical coupling， and the installation location including of distance and height of the drawbar coupling and the drawbar eye， minimum clearance and front corner radius of trailer were determined. In order to facilitate distinguishing the interchangeability of different requirements， the identification and label requirements were proposed.

Key Words： Road Transportation;? Goods Road Train;? Mechanical Coupling;? Interchangeability

引? ? 言

近年來，隨著道路基礎設施網絡化不斷完善，道路貨物運輸在我國綜合運輸體系中的基礎性作用不斷增強，但運輸成本依然較高[1][2]。為適應交通運輸現代化發展需求，不斷優化貨物運輸組織模式，提高車輛運輸能效，降低物流成本，修訂發布后的《道路車輛外廓尺寸、軸荷及質量限值》（GB 1589-2016）和《貨運掛車系列型譜》（GB/T 6420-2017）中新增了貨運中置軸掛車類型。

機械連接標準化是發展汽車列車的基礎。車輛類型的增加雖然為道路運輸業戶用車提供了更為多樣的選擇空間，提供更為便利、多樣的組合形式，但與國外已經具有機械連接互換性方面完善的標準要求不同，由于缺乏整車機械連接互換性的國家統一要求，給新增的中置軸掛車以及早就應用的牽引桿掛車的設計生產與實際應用帶來了匹配困難，極易出現車輛不能互換以及互換后超長甚至運動干涉的情況。

為提高牽引貨車與牽引桿類掛車的整車機械連接互換性水平，推動貨運車輛的標準化發展，以牽引貨車與牽引桿式掛車為研究對象，確定牽引貨車與掛車間機械連接裝置的安裝位置以及相關互換性要求，為車輛設計與選用提供技術依據，提高牽引貨車和掛車的匹配合理性。

1? ? 道路貨物運輸車輛類型

道路貨物運輸車輛根據運輸貨物類別可分為道路普通貨物運輸車輛和道路危險貨物運輸車輛[3]。道路貨物運輸車輛按照功能與結構可分為載貨汽車、牽引車輛與掛車。其中牽引車輛按照牽引對象不同可分為半掛牽引車和牽引貨車[4];掛車按照結構類型可分為半掛車、中置軸掛車和牽引桿掛車，因中置軸掛車和牽引桿掛車均以牽引桿掛環作為機械連接裝置，也可統稱為牽引桿式掛車。牽引貨車可與中置軸掛車或牽引桿掛車分別組成中置軸掛車列車和牽引桿掛車列車，上述列車統稱為貨車列車;半掛牽引車與半掛車組成鉸接列車，貨車列車和鉸接列車統稱汽車列車。按結構劃分道路貨物運輸車輛類型見圖1。

2? ? 機械連接互換性標準現狀

2.1? ?零部件機械連接

牽引車輛與掛車的機械連接裝置互換性同強度要求一樣至關重要，因此國內外車輛標準化管理部門都非常重視。機械連接互換性一般包括兩個方面，一是機械連接裝置的互換性要求，也就是零部件產品本身的互換性要求;二是零部件安裝到車輛后的車輛互換性要求，也就是整車機械連接的互換性要求。根據車輛類型不同機械連接裝置的名稱和形式也不相同，用于半掛牽引車和半掛車的機械連接裝置分別稱為牽引座和牽引銷，見圖2。用于牽引貨車和牽引桿類掛車的機械連接裝置分別稱為牽引桿連接器和牽引桿掛環，見圖3;與牽引桿連接器連接的稱為牽引桿連接器安裝支架，與牽引桿掛環連接的稱為牽引桿掛環剛性連接桿。

為適應我國鉸接列車和中置軸掛車列車的推廣和使用，我國先后吸收轉化ISO系列標準制定了牽引桿掛環、牽引座、牽引銷和牽引桿連接器等零部件產品的機械連接裝置互換性國家標準（見表1），以指導零部件企業的設計與生產。目前關于機械連接裝置零部件產品的互換性標準及要求與國際接軌，是全面和適用的。

2.2? ?整車機械連接

與較為完善的機械連接裝置零部件產品互換性標準相比，我國關于整車的機械連接互換性標準進展相對滯后，現行標準主要適用于半掛引車及半掛車，見表2。為滿足當前行業發展需求，國家標準化管理部門和研究機構及時立項啟動了牽引貨車與牽引桿式掛車（牽引桿掛車和中置軸掛車）的整車機械連接互換性國家標準制定工作[5][6]。

3? ? 牽引貨車與牽引桿掛車機械連接互換性

3.1? ?牽引桿連接器與牽引桿掛環位置

對于牽引牽引桿掛車的牽引貨車而言，牽引桿連接器通常安裝在牽引貨車縱梁的末端或尾端且在車輛寬度方向居中位置。此時決定牽引桿連接器的空間位置參數為牽引桿連接器銷軸中心距牽引貨車最后端的距離和牽引桿連接器銷軸中心距地面高度兩個參數（見圖4）。受車輛結構影響通常牽引桿連接器銷軸中心距牽引貨車最后端的距離（A）不應超過550 mm;牽引貨車牽引桿連接器銷軸中心距地面的高度（H）需要根據總質量不同選擇不同的數值，見表3。牽引桿掛車的牽引桿掛環中心高度（H'）應與牽引貨車的牽引桿連接器銷軸中心距地面的高度相同，以保證車輛運行平穩。

3.2? ?牽引桿掛車前回轉半徑

牽引桿掛車相對于牽引貨車的前回轉半徑是指牽引桿連接器銷軸中心至牽引桿掛車廂體最前端的水平距離（C），見圖5。通常情況下牽引貨車與牽引桿掛車的間隙半徑不應小于80mm，否則影響駕駛體驗且不能消除在用車車體輕微變形的影響，導致牽引車輛與掛車發生運動干涉，從而損害車輛部件，影響行車安全。

確定間隙半徑后，根據幾何關系即可通過公式（1）計算牽引桿掛車相對于牽引貨車前回轉半徑的最小值：

式中：W為牽引貨車寬度（單位為mm，冷藏保溫車輛寬度最大值為2600mm，一般廂式貨車寬度最大值為2550mm），A為牽引桿連接器銷軸中心距牽引貨車最后端的距離（單位為mm），S為牽引車輛和掛車間最小間隙（單位為mm）。

4? ? 牽引貨車與中置軸掛車機械連接互換性

4.1? ?牽引桿連接器與牽引桿掛環位置

牽引中置軸掛車和牽引牽引桿掛車的牽引貨車的牽引桿連接器安裝位置具有較大區別，如前所述后者一般安裝在牽引貨車縱梁尾部。因中置軸掛車具有更低的盤底高度以提升其運行穩定性，因此對應牽引貨車的牽引桿連接器一般安裝在縱梁尾部下方。為了提高汽車列車行駛穩定性，避免高速行駛時由于路面不平以及側向風等因素影響導致中置軸掛車相對于牽引貨車擺動幅度過大，影響汽車列車的行駛安全，研究結果表明安裝位置越靠近牽引車輛的后軸位置越安全[7]。因此，該位置通常需要深入到牽引貨車縱梁下方后軸附近。由于該位置低于牽引貨車底盤，因此需要借助牽引桿連接器安裝支架以降低安裝高度。牽引桿連接器安裝位置與安裝支架示意圖見圖6和圖7。

為了便于牽引貨車與不同中置軸掛車進行匹配，提高車型適應性，將牽引桿連接器銷軸中心距牽引貨車最后端距離（A）劃分為三個類別并確定了表4所示對應參數。由于深入量較大，人在車后和車側很難直接操作機械裝置，給牽引貨車與中置軸掛車的耦合操作帶來不便，因此應采取輔助裝置以便對機械連接裝置進行操作，輔助裝置的操縱位置距離車輛側邊不應超過420mm，該數值的制定參考了人手臂的長度，見圖8。

為了提高貨物裝卸效率，降低從業人員工作強度，國內外在牽引貨車上普遍采用裝卸尾板。由于尾板的存在，一般需要占用牽引車輛后懸下部部分空間，因此牽引桿掛環剛性連接桿結構將影響中置軸掛車相對于牽引車輛的前傾角大小;為適應不同中置軸掛車牽引需求，牽引貨車根據機械連接互換性要求不同分為高位和低位兩類，見圖7和圖9。但為了便于車輛設計與互換性應用，無論是否安裝尾板，牽引貨車牽引桿連接器銷軸中心距牽引車輛最后端的距離與距地高度，以及與之對應的中置軸掛車掛環孔中心距地面的高度（380mm±25mm）均應保持一致，具體尺寸見圖7、圖9和圖10。

4.2? ?牽引桿掛環剛性連接桿

相對于牽引桿連接器的高低位類別而言，中置軸掛車牽引桿掛環剛性連接桿也分為高位和低位兩種，其形狀應滿足不同的尺寸要求，見圖11。基于目前國內材料、加工工藝以及超限超載現象尚未完全杜絕等綜合因素，牽引桿掛環剛性連接桿寬度與國際標準相比由250mm增大至300mm，并且該參數也參考了歐洲主要機械連接裝置生產廠家的意見和建議，為車輛行駛安全提供了有利保障。

4.3? ?中置軸掛車前回轉半徑

中置軸掛車相對于牽引貨車的前回轉半徑是指牽引貨車牽引桿連接器銷軸中心至中置軸掛車廂體最前端的距離，見圖12。經驗表明，一般情況下在牽引貨車與中置軸掛車相對前傾角度α為4°、鉸接角β為40°時，牽引車輛與中置軸掛車的間隙半徑不應小于250mm，否則將不能確保組成汽車列車時牽引車輛與中置軸掛車不發生運動干涉。如果前傾角達到極限情況下6°且鉸接角在90°內任意位置都確保車輛不發生干涉，則間隙半徑應至少為365mm。在確定間隙半徑的情況下，將車輛參數帶入公示（1）即可求得中置軸掛車相對于牽引貨車前回轉半徑Cmin。

4.4? ?前傾角和鉸接角

在行駛條件下，牽引貨車與中置軸掛車鉸接角β應大于等于90°，中置軸掛車相對于牽引貨車前傾角α應不小于6°，牽引貨車與中置軸掛車之間除連接裝置外不應有其他部位相接觸。該值與我國道路條件是相適應，前傾角小于等于6°對應道路縱坡為10%;而根據《公路工程技術標準》（JTG B01-2014）規定，我國道路設計的最大縱坡為9%，因此在該條件下能夠通過所有道路。鉸接角與車輛轉彎半徑有關，當車輛鉸接角最大值過小時，明顯需要更大的通道圓半徑，因此很難滿足GB 1589的相關要求;而且該值與車輛機動性有關，能夠體現操作車輛的靈活性。

4.5? ?車輛的匹配

因牽引貨車和中置軸掛車根據機械連接裝置位置參數不同而分為高位和低位，且不能實現完全互換;因此牽引車與掛車應進行高低位類別合理匹配，原則就是高位牽引貨車可與不高于其級別的中置軸掛車進行匹配，同時要保證中置軸掛車的A級別不小于牽引車的A級別，相同類別相同尺寸優先匹配，具體見表5：

4.6? ?車輛互換性標識

由于牽引貨車與中置軸掛車不同類別無法完全匹配，因此需要在牽引車輛和中置軸掛車上增加標識，以便在實際選用時能夠選擇合適車輛。標識尺寸一般不應小于150mm×150mm且分別固定于牽引車輛的后部和中置軸掛車的前部易見位置，以方便觀察。標識還規定了具體標識內容，對于牽引車輛上的標識應標注牽引車輛，中置軸掛車應標注中置軸掛車，不僅要標識本車輛類別和具體系列，還應標識出適配掛車類別和系列，見圖13。

5? ? 結語

整車機械連接互換性對牽引貨車和牽引桿式掛車的設計和正確選用至關重要。本文分別提出了牽引貨車和與之匹配的牽引桿掛車/中置軸掛車的牽引桿連接器及牽引桿掛環的空間位置要求、間隙半徑要求和回轉半徑要求，可顯著提升我國道路貨物運輸車輛的標準化水平，適應交通強國建設以及安全、便捷、高效、綠色、經濟的現代化綜合交通體系需要。

參考文獻：

[1]胡焓，李可. 物流成本偏高的原因及對策[J]. 宏觀經濟管理，2019（5）： 57-58.

[2]龔雪. 降低物流成本的理論與政策研究：文獻綜述與研究展望[J]. 河北經貿大學學報，2018（1）： 91-93.

[3]中華人民共和國交通運輸部. 交通運輸部關于修改《道路運輸車輛技術管理規定》的決定（中華人民共和國交通運輸部令2019年第19號）[Z]. 北京： 交通運輸部辦公廳，2019.

[4]全國道路運輸標準化技術委員會. 營運貨車安全技術條件 第2部分： 牽引車輛與掛車： JT/T 1178.2-019[S]. 北京： 人民交通出版社，2019.

[5]Road vehicles Technical Committee. Commercial road vehicles-Mechanical coupling between towing vehicles， with coupling mounted forward and below， and centre-axle trailers-Interchangeability： ISO 11407-2004[S]. Geneva： International Organization for Standardization， 2004.

[6]Road vehicles Technical Committee. Commercial road vehicles-Mechanical coupling between towing vehicles with rear-mounted coupling and drawbar trailers-Interchangeability： ISO 11406-2001[S]. Geneva： International Organization for Standardization， 2001.

[7]John Aurell， Thomas Wadman. Vehicle combinations based on the modular Concept Background and analysis[R]. Copenhagen： Vehicles and Transports Committee， 2007.