多連接點汽車列車類型及驗證試驗項目研究

李玉剛 于潮 李云偉 張琳博

摘要：多連接點汽車列車憑借大容積、高載重優勢深得運輸行業推崇，但連接點數量的增加會讓車輛的運動狀態變得復雜，同時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。目前隨著交通強國試點項目的推進，已有多地開始在政府指定的試點線路上有條件地運行多連接點汽車列車。由此，研究了國際上常見的多連接點汽車列車的組合形式，并結合項目運行經驗以及對汽車標準體系的理解，給出了多連接點汽車列車驗證試驗時應專項考慮的試驗項目，以期給多連接點汽車列車研發、試驗、試點運行人員一定的參考。

關鍵詞：汽車列車；連接點；標準；通過性；操縱穩定性

中圖分類號：U467 ?收稿日期：2023-03-12

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.07.023

1 前言

多連接點汽車列車具有高效、經濟的運輸優勢，以普通貨物運輸為例，使用雙連接點的大容量車輛組合相比傳統車輛運輸相同體積的貨物時可減少27%的CO2排放，駕駛員數量降低50%。對于車輛運輸而言，呈現出下述特點：

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

b.一些商用車、輪式工程機械車輛由于車輛外廓尺寸原因通常采用地跑運輸或17.5 m低平板列車運輸，隨著17.5 m低平板列車逐步退出運營和電動化趨勢的發展，這類車輛轉運需要尋找新型適宜的運輸裝備。

由于道路交通安全法實施條例的限定，我國社會道路上運行的車輛僅允許單連接點的汽車列車，因此我國的法律、法規、標準體系均圍繞這類車輛開展，對于多連接點的汽車列車，相關的測試標準、測試項目研究為空白。近年來，交通運輸部積極推動多連接點汽車列車示范應用，先后在黑龍江、新疆、山西等多地推動雙掛列車交通強國試點項目，為了支撐相關產品研究，保障運行效率和安全，結合運輸企業廠區道路運行的實際需要，對多連接點的車輛運輸列車試驗項目進行了研究。

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]，按照組合間連接點的數量可分為單連接點汽車列車和多連接點汽車列車，如圖1所示。

單連接點汽車列車主要依據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、平臺列車等，其中貨車列車又依據被牽引的掛車類型不同而進一步細分為牽引桿掛車列車、中置軸掛車列車、剛性桿掛車列車等。

由于連接點數量增加會導致運動狀態變得復雜[2]，因此目前多連接點汽車列車主要是雙連接點汽車列車和部分三連接點汽車列車，多連接點汽車列車主要依據組合形式的不同分為I、II、III、IV四類。

2.2 多連接點汽車列車

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、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、C型掛車組成的汽車列車（注：在ISO標準半掛牽引拖臺與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現高速行駛時的穩定性不足，存在安全隱患。

3 多連接點汽車列車試驗項目研究

3.1 汽車標準體系

汽車行業已圍繞汽車、掛車與汽車列車建立起強制性國家標準、推薦性國家標準、行業標準在內的完善標準體系，標準總數超過1 500項，其中強制性國家標準128項、推薦性國家標準494項，行業標準888項。

這些標準涵蓋了基礎管理、綜合性能、節能、制動、排放、EMC、外部安全、內外感知、結構尺寸、牽引連接、防盜、限速、報廢回收、功能安全、人機工程、廂體、舒適性、關鍵部件、試驗通則、定型試驗、參數測量、性能試驗、專項性能等方面的技術要求。

由于現有的標準體系是圍繞單車和單連接點汽車列車建立的，對于多連接點汽車列車專有的測試項目尚無考慮，隨著試點車型的研發日益增多，應加強這方面的研究。

3.2 多連接點汽車列車潛在的性能差異

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

a.通過性。

由于多連接點汽車列車尺寸更長（25.25 m，甚至更長），其在道路上的通過性尤其值得關注，平面通過性需要考慮通道圓（特定）、外擺值、轉彎半徑等；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.行駛穩定性。

由于連接點數量的增加，多連接點汽車列車的行駛穩定性控制難度更大，而其優劣也直接影響到行駛中的安全性，行駛穩定性主要關注直線行駛穩定性、穩態回轉、蛇行、抗側翻穩定性、側傾穩定角、單車道變換、轉向瞬態響應等。

c.行駛安全性。

所有的行駛安全性要求對多連接點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數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差異（如碰撞防護、凸出物等），但有一些性能則屬于多連接點車輛需要特別關注的，例如制動、轉向、視野區域（含監視與環視）等[4]。

d.其他性能。

多連接點汽車列車依據自身特點還需對其他相關的性能予以關注和考量，例如牽引性能、動力性、經濟性、連接強度等。

3.3 多連接點汽車列車試驗場試驗

a.試驗資源分析。

依據多連接點汽車列車的結構特點、基本性能等識別驗證需求，對試驗道路、設備等試驗資源的需求如表1所示。

表1 試驗資源需求

[序號 試驗類別 試驗資源 1 通過性 小動態廣場 2 動力性 直線性能路 3 制動性能 直線制動路、坡道路 4 轉向性能 小動態廣場 5 側傾穩定性 側傾試驗臺 6 操縱穩定性 大動態廣場 7 其他性能 轉鼓、性能路、測試廣場等 ]

b.試驗項目。

根據驗證試驗項目，研究驗證試驗項目可供參考的技術標準，并基于多連接點車輛特點進行適應性分析，編制形成詳實的試驗大綱并策劃試驗計劃，如表2所示。

c.試驗結論。

經過為期兩月的試驗，試驗結果良好，車輛性能達到了設計要求，以部分制動穩定性項目（見圖6）為例，列車滿載狀態下，在附著系數不超過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的初始車速進行全力制動，車輛保持在車道內；60 km/h冷態O形制動試驗，制動力與輪荷比例空載達62%、滿載達66%；高附著系數路面進行空載條件下80 km/h高速制動，在車速大于15 km/h時，由防抱系統直接控制的車輪未抱死，試驗曲線見圖7。

3.4 多連接點汽車列車實際道路試驗

試驗場試驗后，還應開展專用道路條件下的實際道路運行試驗，考慮到多連接點汽車列車的實際需求，用以模擬實際道路的測試路應能模擬二級公路及以上等級公路，如有特殊需求還應滿足更低等級的公路模擬行駛需求。

為保證試驗及運行安全，需編制模擬運行規則，對人員資質、車輛技術狀態、行車前的安全檢查、通行規定（限速、轉彎優先級、會車、超車、轉彎、掉頭、偏離車道、借道）等進行明確規定。主要考慮的內容有：變道、轉彎（匝道）、會車（列車VS列車、列車VS其他道路使用者）、超車、跟車、制動、彎道制動、上下坡（道路）、惡劣天氣（雨雪路面等）、夜間行車、橋梁、涵洞等。

本項目經過兩次為期五天的試驗，車輛能夠在平均設計速度下安全、順利地通過園區道路，試驗結果證明該多連接點汽車列車達到了預期目的，試驗示意圖如圖8所示。

4 結語

近年來，物流行業降本增效大背景下，呼吁放松多連接點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國試點項目等形式開展多連接點汽車列車的試點運行，積累試運行經驗。本文研究了國際上常見的多連接點汽車列車的組合形式，以及應該考慮的驗證項目，并結合對汽車標準體系的理解，給出了可供參考借鑒的標準，但需要說明的是，目前這些用以參考借鑒的標準仍然是基于單連接點汽車列車的，在參考使用時需要結合研發的車輛實際結構、參數，針對性地擬定試驗要求和測試規程，以達到最優效果。

參考文獻：

[1]GB/T 3730.1—2022 汽車、掛車及汽車列車的術語和定義第1部分：類型[S].

[2]周文輝.雙掛汽車列車運行安全性能分析[J].汽車與安全，2021（1）：53-56.

[3]王銳，黃超智，周金應，等.雙半掛汽車列車操縱穩定性典型試驗工況研究[J].公路與汽運，2022（4）：1-6.

[4]紀鵬飛.兩種組合方式雙掛汽車列車應用前景及性能更優[J].專用汽車，2022（2）：88-89.

作者簡介：

李玉剛，男，1982年生，高級工程師，研究方向為汽車標準化管理、商用車開發與應用相關的標準化。