多连接点汽车列车类型及验证试验项目研究

李玉刚 于潮 李云伟 张琳博

摘要：多连接点汽车列车凭借大容积、高载重优势深得运输行业推崇，但连接点数量的增加会让车辆的运动状态变得复杂，同时其更长的尺寸也对通过性以及其他道路使用者带来一定的影响。目前随着交通强国试点项目的推进，已有多地开始在政府指定的试点线路上有条件地运行多连接点汽车列车。由此，研究了国际上常见的多连接点汽车列车的组合形式，并结合项目运行经验以及对汽车标准体系的理解，给出了多连接点汽车列车验证试验时应专项考虑的试验项目，以期给多连接点汽车列车研发、试验、试点运行人员一定的参考。

关键词：汽车列车；连接点；标准；通过性；操纵稳定性

中图分类号：U467  收稿日期：2023-03-12

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.07.023

1 前言

多连接点汽车列车具有高效、经济的运输优势，以普通货物运输为例，使用双连接点的大容量车辆组合相比传统车辆运输相同体积的货物时可减少27%的CO2排放，驾驶员数量降低50%。对于车辆运输而言，呈现出下述特点：

a.乘用车运输过程中，双连接点车辆运输列车相对于单连接点的铰接列车或货车列车而言，运力可提高20%～40%，采用混装模式甚至更多。

b.一些商用车、轮式工程机械车辆由于车辆外廓尺寸原因通常采用地跑运输或17.5 m低平板列车运输，随着17.5 m低平板列车逐步退出运营和电动化趋势的发展，这类车辆转运需要寻找新型适宜的运输装备。

由于道路交通安全法实施条例的限定，我国社会道路上运行的车辆仅允许单连接点的汽车列车，因此我国的法律、法规、标准体系均围绕这类车辆开展，对于多连接点的汽车列车，相关的测试标准、测试项目研究为空白。近年来，交通运输部积极推动多连接点汽车列车示范应用，先后在黑龙江、新疆、山西等多地推动双挂列车交通强国试点项目，为了支撑相关产品研究，保障运行效率和安全，结合运输企业厂区道路运行的实际需要，对多连接点的车辆运输列车试验项目进行了研究。

2 汽車列车组合形式

2.1 汽车列车

汽车列车是指一辆汽车与一辆或多辆挂车的组合[1]，按照组合间连接点的数量可分为单连接点汽车列车和多连接点汽车列车，如图1所示。

单连接点汽车列车主要依据牵引车辆的形式划分为乘用车列车、客车列车、货车列车、铰接列车、皮卡列车、平台列车等，其中货车列车又依据被牵引的挂车类型不同而进一步细分为牵引杆挂车列车、中置轴挂车列车、刚性杆挂车列车等。

由于连接点数量增加会导致运动状态变得复杂[2]，因此目前多连接点汽车列车主要是双连接点汽车列车和部分三连接点汽车列车，多连接点汽车列车主要依据组合形式的不同分为I、II、III、IV四类。

2.2 多连接点汽车列车

a.I型汽车列车。

I型汽车列车是由半挂牵引车、A型挂车（后部带有连接器）、中置轴挂车组成的汽车列车，见图2。

b.II型汽车列车。

II型汽车列车是由半挂牵引车、B型挂车（后部带有牵引座）、C型挂车组成的汽车列车，见图3。

c.III型汽车列车。

III型汽车列车是由牵引货车、半挂牵引拖台、C型挂车组成的汽车列车，见图4。

d.IV型汽车列车。

V型汽车列车是由半挂牵引车、A型挂车、半挂牵引拖台、C型挂车组成的汽车列车（注：在ISO标准半挂牵引拖台与C型挂车的组合可视为牵引杆挂车），见图5。

除上述四种形式外，还有一种由半挂牵引车、中置轴挂车、中置轴挂车的组合形式，但该型汽车列车在欧洲的前期研究中发现高速行驶时的稳定性不足，存在安全隐患。

3 多连接点汽车列车试验项目研究

3.1 汽车标准体系

汽车行业已围绕汽车、挂车与汽车列车建立起强制性国家标准、推荐性国家标准、行业标准在内的完善标准体系，标准总数超过1 500项，其中强制性国家标准128项、推荐性国家标准494项，行业标准888项。

这些标准涵盖了基础管理、综合性能、节能、制动、排放、EMC、外部安全、内外感知、结构尺寸、牵引连接、防盗、限速、报废回收、功能安全、人机工程、厢体、舒适性、关键部件、试验通则、定型试验、参数测量、性能试验、专项性能等方面的技术要求。

由于现有的标准体系是围绕单车和单连接点汽车列车建立的，对于多连接点汽车列车专有的测试项目尚无考虑，随着试点车型的研发日益增多，应加强这方面的研究。

3.2 多连接点汽车列车潜在的性能差异

由于连接型式、承载、尺寸的不同，多连接点汽车列车相比普通汽车列车在性能方面的差异主要体现在通过性、行驶稳定性、行驶安全性方面[3]，其他与承载有关的性能（如动力性、能耗经济性等）也有一定影响，具体如下：

a.通过性。

由于多连接点汽车列车尺寸更长（25.25 m，甚至更长），其在道路上的通过性尤其值得关注，平面通过性需要考虑通道圆（特定）、外摆值、转弯半径等；路面通过性需要考虑接近角、离去角、纵向通过角、离地间隙等。

b.行驶稳定性。

由于连接点数量的增加，多连接点汽车列车的行驶稳定性控制难度更大，而其优劣也直接影响到行驶中的安全性，行驶稳定性主要关注直线行驶稳定性、稳态回转、蛇行、抗侧翻稳定性、侧倾稳定角、单车道变换、转向瞬态响应等。

c.行驶安全性。

所有的行驶安全性要求对多连接点汽车列车而言都是极为重要的，只是部分要求由于并不因连接点数量的多少或车辆组合形式的变化而带来行驶安全上的本质差异（如碰撞防护、凸出物等），但有一些性能则属于多连接点车辆需要特别关注的，例如制动、转向、视野区域（含监视与环视）等[4]。

d.其他性能。

多连接点汽车列车依据自身特点还需对其他相关的性能予以关注和考量，例如牵引性能、动力性、经济性、连接强度等。

3.3 多连接点汽车列车试验场试验

a.试验资源分析。

依据多连接点汽车列车的结构特点、基本性能等识别验证需求，对试验道路、设备等试验资源的需求如表1所示。

表1 试验资源需求

[序号 试验类别 试验资源 1 通过性 小动态广场 2 动力性 直线性能路 3 制动性能 直线制动路、坡道路 4 转向性能 小动态广场 5 侧倾稳定性 侧倾试验台 6 操纵稳定性 大动态广场 7 其他性能 转鼓、性能路、测试广场等 ]

b.试验项目。

根据验证试验项目，研究验证试验项目可供参考的技术标准，并基于多连接点车辆特点进行适应性分析，编制形成详实的试验大纲并策划试验计划，如表2所示。

c.试验结论。

经过为期两月的试验，试验结果良好，车辆性能达到了设计要求，以部分制动稳定性项目（见图6）为例，列车满载状态下，在附着系数不超过0.5、车道中心线半径150 m、宽3.7 m的平坦圆弧车道上，以50 km/h的初始车速进行全力制动，车辆保持在车道内；60 km/h冷态O形制动试验，制动力与轮荷比例空载达62%、满载达66%；高附着系数路面进行空载条件下80 km/h高速制动，在车速大于15 km/h时，由防抱系统直接控制的车轮未抱死，试验曲线见图7。

3.4 多连接点汽车列车实际道路试验

试验场试验后，还应开展专用道路条件下的实际道路运行试验，考虑到多连接点汽车列车的实际需求，用以模拟实际道路的测试路应能模拟二级公路及以上等级公路，如有特殊需求还应满足更低等级的公路模拟行驶需求。

为保证试验及运行安全，需编制模拟运行规则，对人员资质、车辆技术状态、行车前的安全检查、通行规定（限速、转弯优先级、会车、超车、转弯、掉头、偏离车道、借道）等进行明确规定。主要考虑的内容有：变道、转弯（匝道）、会车（列车VS列车、列车VS其他道路使用者）、超车、跟车、制动、弯道制动、上下坡（道路）、恶劣天气（雨雪路面等）、夜间行车、桥梁、涵洞等。

本项目经过两次为期五天的试验，车辆能够在平均设计速度下安全、顺利地通过园区道路，试验结果证明该多连接点汽车列车达到了预期目的，试验示意图如图8所示。

4 结语

近年来，物流行业降本增效大背景下，呼吁放松多连接点汽车列车上路限制的声音逐渐增多，交通主管部门也通过交通强国试点项目等形式开展多连接点汽车列车的试点运行，积累试运行經验。本文研究了国际上常见的多连接点汽车列车的组合形式，以及应该考虑的验证项目，并结合对汽车标准体系的理解，给出了可供参考借鉴的标准，但需要说明的是，目前这些用以参考借鉴的标准仍然是基于单连接点汽车列车的，在参考使用时需要结合研发的车辆实际结构、参数，针对性地拟定试验要求和测试规程，以达到最优效果。

参考文献：

[1]GB/T 3730.1—2022 汽车、挂车及汽车列车的术语和定义第1部分：类型[S].

[2]周文辉.双挂汽车列车运行安全性能分析[J].汽车与安全，2021（1）：53-56.

[3]王锐，黄超智，周金应，等.双半挂汽车列车操纵稳定性典型试验工况研究[J].公路与汽运，2022（4）：1-6.

[4]纪鹏飞.两种组合方式双挂汽车列车应用前景及性能更优[J].专用汽车，2022（2）：88-89.

作者简介：

李玉刚，男，1982年生，高级工程师，研究方向为汽车标准化管理、商用车开发与应用相关的标准化。