越野全挂车电气系统设计介绍

马全海， 张 超， 杨金鑫

（陕西重型汽车有限公司， 陕西 西安 710200）

全挂式平板拖车简称全挂车， 其自身无动力装置， 行驶时需要有牵引车 （也称主车） 进行拖带。 通常由一辆或多辆全挂车和一台牵引车组成汽车列车， 来进行货物运输或大型设备搬运工作， 广泛应用于机场、 港口等区域。 全挂车上荷载全部由自身承担， 与牵引车仅由脱钩、 电气和制动管路连接。

越野全挂车是行驶路况和工作环境更为复杂、 恶劣的全挂车， 通常由越野汽车拖带， 组成汽车列车， 完成相应作业任务。 越野全挂车具有高机动能力、 高生存能力、 高改装能力、 高可靠性、 高环境适应性等特点， 其通常会配备一些专用辅助设备， 以及在设计中多采取冗余功能措施。

越野全挂车电气系统相较其牵引车较为简单， 一般包括电连接器及转接装置、 信号照明装置、 ABS防抱死制动系统、 其它选用装置等， 但设计中需要着重考虑与各种牵引车的适配性、 电气系统可拓展性和工作可靠性。

1 研究内容

本文以越野全挂车为对象， 以其潜在工作环境和使用工况为出发点， 从总体技术方案到各分系统内容， 依次介绍越野全挂车电气系统设计方案、 设计过程及注意事项等。

2 技术方案

2.1 总体技术方案

越野全挂车电气系统需采用总线和硬线相结合的架构，以实现其与牵引车之间的信息交互和电气系统高拓展性。该架构由硬线给电控单元供电和控制全挂车信号照明装置，通过总线将ABS系统和其它选用装置 （如中央充放气系统）的状态及故障信息进行实时上传， 然后通过牵引车相关电控单元完成数据交换。 该架构中全挂车总线系统作为独立的总线网络， 可增加其它电控单元， 实现拓展功能。 全挂车电气系统网络架构如图1所示。

图1 越野全挂车电气系统网络架构图

2.2 电连接器及转接装置

1） 电连接器

可供越野全挂车选择的电连接器包括7芯24V标准型（24N）、 24V 15芯型和制动系统24V型， 它们分别满足GB/5053.1、 GB/T 20717和ISO-7638-1标准。 以上标准对它们内部的芯脚功能做了定义， 具体见表1~表3。

表1 7芯24V电连接器芯脚定义

表2 24V 15芯电连接器芯脚定义

表3 制动系统24V电连接器芯脚定义

经查阅相关资料， 目前主流的越野牵引车在车架尾部设置有7芯24V标准型 （24N） 电连接器和24V15芯型电连接器各1个。 该越野牵引车还对24V15芯型电连接器的芯脚功能在GB/T 20717基础上进行了适应性调整， 调整后的芯脚定义见表4。

表4 24V15芯电连接器芯脚功能适应性调整

结合前文所述越野全挂车总体技术方案， 可知经适应性调整后的24V15芯电连接器在基本涵盖了越野全挂车所需的全部电气功能之外还有芯脚预留， 因而在设计时可仅选用1个该电连接器布置于全挂车前端。

2） 转接装置

为使越野全挂车能与配备多种型式电连接器的牵引车进行适配， 并最大程度实现全挂车上电气系统功能， 越野全挂车可设计配备15芯转接电缆、 7芯转15芯转接电缆和二合一转接电缆等转接装置， 使用时视情况与牵引车实现电气连接， 其中后两者线缆两端插头内芯脚对应关系如图2和图3所示。

图2 7芯转15芯转接电缆芯脚对应关系

图3 二合一转接电缆芯脚对应关系

2.3 信号照明装置

越野全挂车的信号照明系统一般包括后部灯具和平台侧标志灯 （带回复反射器）。 后部灯具用于提醒后方车辆该全挂车的动作、 位置及轮廓信息。 侧标志灯则用于指示全挂车侧面轮廓信息。 为便于灯具布置， 提升车辆整体性和维修性， 后部灯具多选用组合式灯具， 组合灯具需包括转向灯、 位置灯、 制动灯、 倒车灯等功能。 各灯具在纵向、横向、 高度方向上的布置均要满足GB-4785中对应要求。此外， 为减少越野全挂车行驶时障碍物对灯具镜面的损害，可考虑对后部组合灯具增加灯具防护罩。 防护罩采用的结构， 需与越野全挂尾部协调一致， 相辅相成。

2.4 ABS防抱死系统

ABS防抱死系统的作用为控制车轮制动力大小， 防止制动时车轮抱死， 以此提高行车安全性， 其包括ABS电控单元、 电磁阀、 轮速传感器等。 越野全挂车一般需配备全通道的ABS控制系统， 以应付其复杂恶劣的环境工况， 即若全挂车为3轴， 则匹配6S6M控制系统； 若全挂车为2轴，则匹配4S4M控制系统。

越野全挂车ABS系统在布置时要考虑ABS电控单元的防护问题。 首先， ABS电控单元自身要具备相应的防护等级要求； 其次， 在不影响其它系统和线束布置的前提下， 尽量将电控单元布置到高的位置， 以防止进水和污渍侵入。

为便于维修， 越野全挂车ABS防抱死系统要具备故障报警功能， 当系统出现故障时， 电控单元可将故障信息通过硬线和总线传递出去。

2.5 线束系统

车辆的各种电器零件通过线束实现物理连接， 线束是车辆电气的网络主体， 是车辆安全运行的基本保障。

越野全挂车线束沿车架左/右纵梁从前至后布置， 包括ABS线束和灯具线束。 ABS线束连接ABS电控单元、 轮速传感器和电磁阀。 灯具线束连接电连接器和各灯具。 灯具线束和ABS线束之间有对接端口， 实现ABS系统供电和故障信息传递等。

需注意的是， 相比普通车辆， 越野全挂车对线束系统的防护性有更高的要求， 具体涉及线束固定和线束外包材料选取两个方面。 选用耐磨性更好的外包材料包裹线束、在合适位置设置线束固定点、 潜在跳动位置预留够线束长度， 通过以上等措施降低线束拉断和磨损的风险， 以此保证电气系统的可靠性。

2.6 其它选用装置

参照ABS防抱死系统和线束系统的介绍， 结合要加装的其它系统的具体使用工况和工作要求， 必要时可在越野全挂车上增加多余的电连接器和转接装置， 以此实现加装系统的功能和保持与主车的电气连接， 对这些内容在此不再进行赘述。

3 结论

本文以越野全挂车为对象， 从总体技术方案到各分系统内容， 依次介绍了其电气系统设计方案、 设计过程及注意事项等内容， 特别突出了挂车与牵引车间电连接器和转接装置的介绍， 可为类似设计提供参考。