半挂汽车列车制动动作滞后影响因素研究

熊祖品 谢亚玲 周海红

XIONG Zu-pin et al

中国汽车工程研究院股份有限公司 重庆 401122

1 前言

半挂汽车列车由牵引汽车和半挂车两部分组成，其车身总长最长可达20 m，因此在制动过程中易出现折叠、甩尾、侧翻、急剧的瞬态轴荷转移等危险工况[1]，并引发重大交通事故。造成上述危险工况的原因较多，而半挂汽车列车制动动作滞后是其重要原因之一，国标GB 7258-2012《机动车运行安全技术条件》也对该技术做出了明确的规定：汽车列车行车制动系的设计和制造应保证挂车最后轴制动动作滞后于牵引车前轴制动动作的时间≤0.2 s[2]。

2 影响因素初步分析

半挂汽车列车制动动作滞后，即半挂车制动动作滞后于牵引车制动动作。因此，研究半挂车制动动作的影响因素，对研究半挂汽车列车制动动作滞后的影响因素至关重要。

2.1 半挂车制动过程

当前，国内半挂车制动系统大多采用双管路气压制动，一条为供气管路，把压缩空气传输到半挂车的储气筒；另外一条为控制管路，把压缩空气传输到半挂车紧急继动阀[3]。国内常见的半挂车制动系统结构布置如图1所示。

半挂车制动过程主要有以下阶段：a. 触动半挂汽车列车制动踏板时，在牵引汽车的挂车制动控制阀控制下，压缩空气经控制管路到达半挂车紧急继动阀，并打开半挂车紧急继动阀的阀门；b. 半挂车储气筒中压缩空气经过半挂车紧急继动阀的阀门、ABS控制总成等，到达半挂车制动气室，并推动制动杆开始工作；c. 半挂车制动气室的气压不断上升，促使制动杆的行程增大，使制动鼓与制动蹄的间隙减小，摩擦力增加，半挂车轮速降低，从而实现制动；d. 松开半挂汽车列车制动踏板时，控制管路气压迅速下降，半挂车紧急继动阀的阀门关闭，半挂车储气筒中压缩空气进入半挂车制动气室的通道关闭，同时半挂车紧急继动阀的排气阀（或快放阀）打开，半挂车制动气室的压缩空气经排气阀（或快放阀）排入大气[4]，制动杆在弹簧力作用下回位，使制动鼓与制动蹄的间隙增加，摩擦力减小，从而解除制动。

2.2 影响因素初步分析

结合上述半挂车制动过程及其结构布置，可初步分析出半挂汽车列车制动动作滞后影响因素众多，如半挂汽车列车的初始管路气压、牵引汽车的制动控制系统、制动踏板行程及时间、半挂车制动管路直径、半挂车制动管路长度、半挂车紧急继动阀性能、ABS控制总成性能、管路接头的型式、半挂车制动气室容积及半挂车制动气室制动杆弹簧拉力等。

3 影响因素试验验证

根据上述初步分析结果，结合相关文献[5]，选定以下影响因素进行试验验证：半挂汽车列车的初始管路气压、牵引汽车的制动控制系统、半挂车制动管路长度、半挂车紧急继动阀性能。试验验证均在以下条件下进行：车辆空载停在平坦水泥路面上，半挂汽车列车制动系统达到设定试验压力时，关闭牵引汽车发动机[6]，在0.2 s内踩下制动踏板[7]，当气室压力达到稳态值后，缓慢松开制动踏板。

3.1 半挂汽车列车的初始管路气压

采用A1牌某款6×4牵引汽车与B1牌某款三轴13 m半挂车组成的半挂汽车列车，对初始管路气压不同导致的影响情况进行试验验证，牵引汽车前轴和半挂车后轴制动气室压力时间关系曲线如图2所示，其中图2(a)的初始管路气压为0.85 MPa，半挂汽车列车制动动作滞后时间为0.19 s；图2(b)的初始管路气压为0.65 MPa，半挂汽车列车制动动作滞后时间为0.21 s。

3.2 牵引汽车的制动控制系统

采用A1牌某款6×4牵引汽车、A2牌某款6×4牵引汽车与B1牌某款三轴13 m半挂车分别组成的半挂汽车列车，初始管路气压均为0.85 MPa，对牵引汽车的制动控制系统不同导致的影响情况进行试验验证，牵引汽车前轴和半挂车后轴制动气室压力时间关系曲线如图3所示，其中图3(a)为A1牌某款6×4牵引汽车，半挂汽车列车制动动作滞后时间为0.19 s；图3(b)为A2牌某款6×4牵引汽车，半挂汽车列车制动动作滞后时间为0.15 s。

3.3 半挂车制动管路长度

采用A1牌某款6×4牵引汽车与B1牌某款三轴13 m半挂车、某款三轴11 m厢式运输半挂车分别组成的半挂汽车列车，初始管路气压均为0.85 MPa，对半挂车制动管路长度不同导致的影响情况进行试验验证，牵引汽车前轴和半挂车后轴制动气室压力时间关系曲线见图4，其中图4(a)为B1牌某款三轴13 m半挂车，半挂汽车列车制动动作滞后时间为0.19 s；图4(b)为B1牌某款三轴11 m 厢式

3.4 半挂车紧急继动阀性能

采用A3牌某款6×4牵引汽车与B2牌某款三轴11 m粉粒物料运输半挂车（分别安装C1牌某款和C2牌某款半挂车紧急继动阀）组成的半挂汽车列车，初始管路气压均为0.8 MPa，对半挂车紧急继动阀性能不同导致的影响情况进行试验验证，牵引汽车前轴和半挂车后轴制动气室压力时间关系曲线如图5所示，其中图5(a)安装C1牌某款半挂车紧急继动阀，半挂汽车列车制动动作滞后时间为0.16 s；图5(b)安装C2牌某款半挂车紧急继动阀，半挂汽车列车制动动作滞后时间为0.13 s。

4 试验结果分析

通过上述试验验证，可得出半挂汽车列车的初始管路气压、牵引汽车的制动控制系统、半挂车制动管路长度、半挂车紧急继动阀性能等因素影响半挂汽车列车制动动作滞后的时间如表1所示。

表1 各因素影响半挂汽车列车制动动作滞后的时间关系 单位：s

5 结语

由以上试验结果及其分析可知，半挂汽车列车的初始管路气压、牵引汽车的制动控制系统、半挂车制动管路长度、半挂车紧急继动阀性能均对半挂汽车列车制动动作滞后有一定影响，其中牵引汽车的制动控制系统对半挂汽车列车制动动作滞后的影响较大、半挂车制动管路长度和半挂车紧急继动阀性能的影响其次、半挂汽车列车的初始管路气压的影响较小。

因此，为保证半挂汽车列车制动动作滞后时间试验结果的稳定性和可靠性，在开展此项试验时，除满足0.2 s内踩下制动踏板的要求外，还应确保每次试验时半挂汽车列车的初始管路气压一致；另外，为提高半挂汽车列车制动动作滞后的性能，半挂车生产企业可采取加强牵引汽车与半挂车的匹配、优化半挂车制动管路布置、选择性能较好的半挂车紧急继动阀等措施。

[1] 詹斌,冯华万,魏金.半挂车制动反应时间影响因素分析[J].专用车,2013(04):86-87.

[2] GB 7258-2012 机动车运行安全技术条件[S].

[3] 程志兵,杨国权,张翔等.半挂汽车列车制动系统设计与试验研究[J].汽车技术,2007(07):38-40.

[4] 田良俊.汽车列车制动系统的改进[J].专用汽车,1996(02):43-44.

[5] 秦基磊.挂车气动刹车系统关键部件的仿真与优化[D].哈尔滨工业大学,2011.

[6] GB/T 26778-2011 汽车列车性能要求及试验方法[S].

[7] GB 12676-1999 汽车制动系统结构、性能和试验方法[S].