半掛汽車列車總質量與行車安全性的試驗研究

張寧

摘 ?要：超載對于半掛汽車列車的行車安全有非常大的影響。本文對半掛汽車列車在不同總質量狀態(tài)下的動力性、緊急制動性能以及熱衰退后的緊急制動性能進行了試驗研究，為半掛汽車列車行車安全的提升發(fā)展和超載治理提供一定的數(shù)據(jù)支持。

關鍵詞：半掛汽車列車;超載;行車安全

中圖分類號：U463.82+1 ? ? 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1005-2550（2020）06-0088-04

Abstract： Overload has a material adverse effect on the driving security of semi-trailer train. In this paper， the vehicle power performance， emergency braking performance and emergency braking performance after heat fade of drum brake under different total mass conditions are tested and studied. This paper may provide certain data support for the improvement and development of driving security of Semi-trailer Train.

Key Words： Semi-trailer Train; Overload; Driving Security

前言

半掛汽車列車由于運輸效率較高，在我國的公路貨物運輸中占有很大的比例，對公路貨運特別是港口運輸業(yè)的發(fā)展起到了很大的推動作用[1]。但由于其自身車長較長、總質量較重，發(fā)生的交通事故往往也比較嚴重[2]，相當多一部分半掛汽車列車的事故是由于超載引起。從行車安全角度來看，超載會造成半掛汽車列車控制能力降低，緊急制動情況下往往由于剎不住車而造成追尾事故，特別是在長下坡路段，制動器易因持續(xù)制動溫度升高出現(xiàn)熱衰退現(xiàn)象而失去制動效果[3];同時由于車輛超載后動力性下降，變道超車過程中也容易誘發(fā)其他的交通事故。

當前，汽車法規(guī)檢測通常針對的是車輛在空載和標準滿載狀態(tài)進行測試，對車輛在超載狀態(tài)下行車安全性的試驗研究比較少。本文對半掛汽車列車在不同總質量狀態(tài)下的動力性、緊急制動性能以及熱衰退后的緊急制動性能進行了試驗研究，可以為半掛汽車列車行車安全的提升發(fā)展和超載治理提供一定的數(shù)據(jù)支持。

1 ? ?試驗車輛要求

半掛汽車列車是由牽引車和半掛車組合而形成的車輛[4]。參與試驗的牽引車和掛車均滿足現(xiàn)行的公告要求，技術狀況良好，按照牽引車型式分類，包括4×2和6×4的半掛牽引車各一臺，分別與三軸半掛車匹配，組合形成5軸和6軸半掛汽車列車，最大總質量分別為42噸（標準）和49噸（標準）。超載的最大試驗總質量，5軸列車定為46噸（超載狀態(tài)1）和50噸（超載狀態(tài)2），6軸列車定為55噸（超載狀態(tài)1）和60噸（超載狀態(tài)2）[5]。列車最大總質量不超過選用輪胎的承載能力，軸載質量與輪胎氣壓根據(jù)經(jīng)驗進行合理調整。兩臺半掛汽車列車實測總質量及軸荷見表1。

2 ? ?試驗方案

2.1 ? 動力性能試驗

評價指標：50km/h到70km/h全油門超越加速時間。

試驗方法：參考GB/T 12543-2009 汽車加速性能試驗方法進行。

檔位選擇：變速器置于速比為1的檔位（最高擋或次高檔）。

試驗數(shù)據(jù)：試驗往返進行，每個方向進行2次，試驗結果取4次試驗結果的平均值。

2.2 ? 緊急制動性能試驗

評價指標：制動距離、充分發(fā)出的平均減速度、制動力和制動穩(wěn)定性。

試驗方法：依據(jù)GB 7258-2012 機動車運行安全技術條件規(guī)定的試驗方法進行。

檔位選擇：變速器置于空檔。

試驗車速：制動初速度為30km/h。

2.3 ? 熱衰退性能試驗

評價指標：制動距離、充分發(fā)出的平均減速度、制動力和制動穩(wěn)定性。

試驗方法：參考GB 12676-2014 商用車輛和掛車制動系統(tǒng)技術要求及試驗方法進行。標準載荷下單次重復制動間隔時間為60s，制動次數(shù)為20次，重復制動試驗后1分鐘內進行熱態(tài)試驗;超載后由于加速性能下降，單次重復制動間隔時間根據(jù)經(jīng)驗確定為80s，制動次數(shù)為20次，重復制動試驗后1分鐘內進行熱態(tài)試驗。

檔位選擇：重復制動試驗中，應采用確保車輛能在最短的時間內升至60km/h車速的檔位，然后制動至30km/h過程中變速器置于最高檔;重復制動試驗后1分鐘內進行熱態(tài)試驗時，變速器置于空檔。

試驗車速：重復制動試驗的初速度為60km/h，終止速度為30km/h;重復制動試驗后1分鐘內進行熱態(tài)的緊急制動試驗時制動初速度為30km/h。

3 ? ?試驗結果及分析

3.1 ? 動力性試驗結果分析

50km/h到70km/h全油門超越加速時間試驗結果見表2：

汽車50～70km/h的加速時間反映的是半掛汽車列車在正常行駛狀態(tài)下快速超越同向行駛車輛的能力。從試驗結果來看，半掛汽車列車加速時間隨車輛總質量的增加明顯增加。5軸半掛汽車列車在總質量為42噸標準最大總質量下加速時間為43.72秒;總質量增加至50噸時加速時間增加至59.18秒，加速時間增加了35.4%;6軸半掛汽車列車，在總質量為49噸標準最大總質量下加速時間為50.61秒，總質量增加至60噸時加速時間增加至70.95秒，加速時間增加了40.2%。

眾所周知，超車過程中應該盡快加速通過以避免并排行駛車輛車輛爆胎或者其他意外的發(fā)生。超車時間的增加不僅嚴重降低了道路通行能力易造成擁堵，也大大增加了發(fā)生交通事故的概率。

3.2 ? 緊急制動性能結果分析

緊急制動性能反映的是半掛汽車列車在發(fā)生突發(fā)事件情況下緊急停車的能力。評價指標一般包括制動距離、充分發(fā)出的平均減速度、制動力和制動穩(wěn)定性。初速度為30km/h的緊急制動性能試驗結果見表3：

從試驗結果來看，汽車列車在制動過程都基本上能夠保持穩(wěn)定不超出試驗車道，但隨總質量的增加，制動距離逐漸增加、減速度逐漸變小。例如，5軸半掛汽車列車在總質量為42噸標準最大總質量時制動距離為8.81米，總質量增加至50噸時制動距離延長至9.42米，制動距離增加了6.9%;6軸半掛汽車列車在總質量為49噸時其制動距離為9.21米，總質量增加至60噸時制動距離延長至10.76米，制動距離增加了16.8%。

總質量的增加使本來能夠在較短距離下就能實現(xiàn)停止的車輛需要更長的距離才能使停止，制動距離的延長就增加了發(fā)生碰撞事故的幾率，而超載的半掛汽車列車由于慣性較大，發(fā)生追尾事故的時候往往會非常慘烈。

3.3 ? 熱衰退性能結果分析

熱衰退性能反映的是半掛汽車列車在下長坡或連續(xù)制動情況下，制動器發(fā)熱之后、制動性能衰退的情況下車輛的緊急制動性能。初速度為30km/h的熱衰退性能試驗結果見表4。

從試驗結果來看，30km/h熱衰退后緊急制動距離也隨總質量的增加而增加，而且比冷態(tài)下緊急制動距離的增加要顯著的多。以5軸半掛汽車列車為例，其在總質量為42噸時熱衰退后制動距離為9.66米;總質量增加至50噸后制動距離延長至10.67米，制動距離增加了10.5%;對于6軸半掛汽車列車，在總質量為49噸時其熱衰退后制動距離為9.38米，總質量增加至60噸時制動距離延長至11.95米，制動距離增加了27.4%。

由此可見，超載對于半掛汽車列車的熱衰退性能影響非常大，總質量的增加使車輛的制動系統(tǒng)更容易過熱，制動效能明顯的下降。實際中司機也了解這一情況，往往采用淋水裝置給制動器降溫，但長期使用容易導致制動鼓異常開裂、摩擦材料損壞加快，同時淋水也會造成路面濕滑，低溫下甚至會造成路面結冰，嚴重威脅自身以及其他車輛的行車安全。

由匯總的結果圖可以看出半掛汽車列車加速時間、冷態(tài)和熱態(tài)的制動距離都隨車輛總質量的增加近似呈線性顯著增加。由此可推測，隨著超載質量的繼續(xù)增加，半掛汽車列車加速性能和制動性能必然會是呈線性顯著下降。

4 ? ?結語

出于安全角度考慮，本文僅對5軸和6軸半掛汽車列車各選取了滿載和兩種超載工況進行了試驗研究，實際中半掛汽車列車的超載要比本試驗中嚴重的多。另外，半掛汽車列車超載帶來的危害也遠不止文中提到的這些。超載導致的爆胎、超載后重心過高導致的側翻甚至是過度超載導致道路基礎設施塌陷等的報道更是屢屢見諸報端。半掛汽車列車的超載問題應當引起所有行業(yè)參與者和整個社會的共同關注及重視。

參考文獻：

[1] 呂安濤. 半掛汽車列車技術發(fā)展趨勢[J]. 專用汽車，2001（2）：19-20.

[2]楊佩釗. 基于排氣制動的半掛汽車列車制動穩(wěn)定性控制研究[D] . 長安大學，2017年.

[3]蘇波. 基于大貨車制動性能的山區(qū)高速公路坡度坡長限制研究[J]. 重慶交通大學學報，2009（2）：287 - 289.

[4]郭正康. 現(xiàn)代汽車列車設計與使用[M]. 北京理工大學出版社，2006：15-21.

[5]張紅衛(wèi)、董金松. 新版治超標準為何規(guī)定最大設計總質量不能超過49噸[J]. 專用汽車，2016（10）.