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陈雄
中国汽车工程研究院股份有限公司 重庆市渝北区 401122
摘 要： 半挂汽车列车在行驶中,为保证牵引车与挂车之间的制动管路断裂或泄露时半挂车仍能以规定的制动效能制动,半挂汽车列车必须具有自动制动性能.本文以此为背景,按照GB 12676-2014 要求,用Labview 开发相应的测试系统对半挂汽车列车制动管路失效（断裂或泄露）时自动制动性能的静态量化指标进行测量,并用Vbox3i对半挂汽车列车制动管路失效（断裂或泄露）时自动制动性能的动态量化指标进行测量,以探寻影响自动制动性能的主要因素.
关键词：半挂汽车列车；管路失效；自动制动；静态；动态；影响因数
1 引言
甩挂运输是世界公认的提高运输与物流效率的有效手段.半挂车汽车列车以其装载量大、运输成本低及具有甩挂运输、区段运输、滚装运输等优点[1], 已成为公路甩挂运输的重要车型.这就使得近年来半挂汽车列车的保有量有一个快速的增长,随之由该类汽车所产生的安全隐患也受到越来越多人的关注.由于半挂车与牵引车连接的制动管路要经常拆卸且多为柔性管路,同时在装载过程中为增加装载质量人为调大挂车阀的压力以增大半挂车制动力,这就使得制动管路发生故障的概率加大.
为进一步减少上述故障带来的安全隐患,GB12676-2014 对制动管路失效保护效能提出了相应的强制性要求,本文依照相关国标对制动管路失效保护效能所要求的静态指标及动态指标进行相应测试.鉴于NI 在测控领域的强大优势及其编程的灵活性、数据采集的可靠性、数据处理及显示的实时性,本文借助NI 的平台开发相应的测试系统对静态指标进行测量；鉴于Vbox3i 对GPS 的高精准应用,其动态测试方面有显著优势,本文借助Vbox3i 系统对动态指标进行测量.
2 半挂汽车列车自动制动性能简介
对于半挂汽车列车,当其中一根气压连接管路失效（断裂或泄漏）时,驾驶员应能够通过行车制动控制、应急制动控制或驻车制动控制装置部分或完全促动挂车的制动系统,当完全促动上述指定控制装置时,供能管路压力应在此后2s 内下降到0.15MPa.同时,当供气管路以不小于0.1MPa/s 的速率排气时,在供气管路压力降至0.2MPa 之前挂车的自动制动系统应起作用.同时,在满载条件下,以40km/h 的初始车速进行试验,当发生上述情况时自动制动性能的制动力不应低于最大静态轮荷总和的13.5%[2].
3 半挂汽车列车自动制动性能静态、动态量化指标测试
根据上述要求,本文在对半挂汽车列车制动管路失效（断裂或泄露）时的自动制动性能进行探究时,从以下三方面进行测量分析：（1）当控制管路失效时,促动行车制动控制装置,供气管路压力降至0.15MPa 所对应的时间,（2）供气管路以不小于0.1MPa/s的速率排气时半挂车制动气室里面的气压,（3）在满载条件下,以40km/h 的初始车速进行试验,当发生管路失效时半挂车自动制动的制动力.其中前两条为静态指标,主要直接测量参数为时间、漏气速率、管路及制动气室压力；第三条为动态指标,其主要直接测量参数为列车各轴静态轴荷、制动车速及时间（其中将半挂车的三轴组作为一个整体进行试验及计算）.
3.1 静态量化指标测试
该测试系统选用美国NI 公司开发的Labview 图形化语言为开发平台.由于软件本身的模块化、集成化程度高,使用其设计测试系统,可大大提高工作效率.在硬件方面,由于对测量时间要求精确到0.1s,本文中自行设计了灭弧电路及屏蔽隔离电路来提高测量值的精确度.
Labview 虚拟仪表测试系统界面如图1所示：
3.2 动态量化指标测试
该测试系统选用英国RACELOGIC 生产的Vbox3i 汽车性能仪,其高精准的动态测试性能完全能满足试验的要求.在此,借助GB/T 13594-2003 中的方法来测量并计算半挂车的制动力[3]：
4 半挂汽车列车自动制动性能静态、动态量化指标数据分析及影响因数的探讨
4.1 静态量化指标数据分析
如前所述,测量时间、漏气速率、管路及制动气室压力参数,并绘制实时压力曲线.经测试发现,当供气管路以不小于0.1MPa/s的速率排气时,在供气管路压力降至0.2MPa之前,半挂车的自动制动系统都起作用了.如图2 所示：
汽车制动管路:制动管路
但当发生管路失效完全踩踏控制装置时,供能管路压力在2s 内很难下降到0.15MPa.针对该问题,本文作了如下比对试验.
4.1.1 控制管路中有无连接器的对比
汽车列车装备双管路气压制动系均要使用气制动管连接器,该装置的一个接头带有自动开启阀,另一接头带有开启自动阀的装置,两接头在不连接时阀处于关闭状态,反之则阀打开管路接通[4].运输中牵引车与半挂车都有一对多的情况,因而极易出现连接匹配不当进而影响连接器内单向阀的开启程度（即该处气流量的大小）.为探究管路连接器的影响,本文做了两组对比试验：
由图3 可见,控制管路中有管路连接器时（曲线1）供气管路压力降至0.15MPa 约需2.25s 左右而管路中无连接器时（曲线2）约需1.90s,后者快于前者.
4.1.2 不同初始制动气压下的对比
对于不同的牵引车,挂车制动阀的初始设定气压也不同（试验车型的初始气压在0.70MPa-0.85MPa 之间）,这就导致在制动过程中半挂车的初始制动气压有差异.为了探究初始气压的影响,本文作了两组对比试验：由图4 可见, 制动时管路初始气压为0.80MPa 时（ 曲线1） 供气管路压力降至0.15MPa 约需2.30s 左右而初始气压为0.72MPa 时（曲线2）约需2.00s,后者快于前者.4.2 动态量化指标数据分析
试验用牵引车为6×4 结构,半挂车为三轴组结构,汽车列车在满载且轴荷尽可能合理分配的条件下进行试验：
在试验中发现上述式②中的t 值随初始制动气压的变化而变化,同时经测量发现,半挂车初始制动气压均在0.70MPa 以上.为此,本文作了初始气压0.70MPa—0.80MPa 的对比试验,试验发现自动制动性能的制动力与最大静态轮荷总和的比值均在13.5% 以上.
由于ABS 控制阀与制动气室直接相连,其是制动中最后一个控制制动气室压力建立时长的阀体,为此,为研究其对半挂汽车列车自动制动性能的影响程度,本文作了多组ABS 控制阀布置位置的对比试验,试验发现初始压力同为0.72MPa、0.79MPa 的时候,当ABS 控制阀距离储气罐越远则引起上述式②中的t 值越大,进而导致自动制动性能的制动力与最大静态轮荷总和的比值越小.
4.3 半挂汽车列车自动制动性能影响因素探讨
4.3.1 管路连接器对供气管路压降的影响
由上述4.1.1 的对比易知管路连接器对供气管路压降有不可忽视的影响.试验中测试了多组半挂汽车列车,通过比对发现连接器对测试结果都有影响.进一步分析发现管路连接器在结合后其有效截面发生了变化,其原因为结合后单向阀未完全打开.为此,在严格按照相应国标要求选用连接器的同时,更要通过试验保证连接器结合处气流量及有效截面积稳定性.因而,连接器单向阀的精准匹配与否是影响半挂汽车列车自动制动性能的主要因数之一.
4.3.2 初始制动气压对供气管路压降的影响
通过上述4.1.2 的对比可知在保证提供足够制动力的前提下适当的减小挂车制动阀的初始设定气压有利于加快控制管路失效时供气管路的压降时间.通过多组半挂汽车列车的对比试验,上述结论都成立.为此,制动时储气罐能否提供适当的初始制动气压也是影响半挂汽车列车自动制动性能的主要因数之一.
4.3.3 ABS 控制阀的布置对自动制动性能制动力的影响
通过4.2 中ABS 控制阀布置位置的对比试验可以得出：ABS 控制阀越靠近储气筒则自动制动性能制动力就越大,同时自动制动性能的制动力与最大静态轮荷总和的比值就越大,则自动制动性能就越好.
5 结论
为了探究影响半挂汽车列车自动制动性能的影响因数进而确保行车安全,本文进行了多组实车对比试验.通过试验发现：气制动管路连接器匹配不合理、挂车制动阀的结构参数不统一及阀体布置位置不合理是导致半挂汽车列车自动制动性能下降的主要因素,这就要求：（1）气制动管路连接器的结构有待进一步优化,（2）半挂车制动系统的初始制动压力有待做进一步合理的匹配调节,（3）半挂车制动系管路及阀体有待进一步优化布置.
参考文献：
[1] 程志兵,杨国权,张翔,雷启明. 半挂汽车列车制动系统设计与试验研究[J]. 汽车技术. 2007（07）.
[2] GB 12676-2014 商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法.
[3] GB/T 13594-2003 机动车和挂车防抱制动性能和试验方法.
[4] GB/T 13881-92 牵引车与挂车之间气制动管连接器.
总结：本文关于制动管路论文范文,可以做为相关参考文献。
汽车制动管路引用文献:
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[2] 制动系统和汽车专科毕业论文范文 关于制动系统和汽车毕业论文格式模板范文2000字
[3] 汽车产业和制动系统毕业论文开题报告范文 汽车产业和制动系统相关函授毕业论文范文2万字
