雙掛汽車列車運(yùn)行安全性能分析

周文輝

摘 要 ：雙掛汽車列車運(yùn)輸是一種創(chuàng)新的模塊化運(yùn)輸方式，具有高效節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，在歐美澳等地廣人稀國(guó)家有了一定的探索應(yīng)用。隨著我國(guó)道路運(yùn)輸行業(yè)的逐漸轉(zhuǎn)型升級(jí)和高質(zhì)量發(fā)展，國(guó)內(nèi)一些地方和機(jī)構(gòu)也開始討論和探索引入該種運(yùn)輸車型及其運(yùn)輸方式。值得注意的是，該種車型總長(zhǎng)度較長(zhǎng)、總重量較大，再加上運(yùn)輸模塊增多，導(dǎo)致其在車輛安全性能和交通安全特征方面，均與傳統(tǒng)車輛有較大差異。本文通過交通安全和車輛安全基本理論分析，以及國(guó)內(nèi)外對(duì)比研究的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地梳理了雙掛汽車列車在車輛安全和交通安全方面的特征，歸納了國(guó)外在使用和研究中的主要經(jīng)驗(yàn)和結(jié)論，以期能夠?yàn)閲?guó)內(nèi)開展相關(guān)研究提供借鑒。也希望本文論述中所使用的方法，能夠?yàn)閲?guó)內(nèi)特型機(jī)動(dòng)車車輛安全和通行安全分析提供參考。

關(guān)鍵詞：雙掛汽車列車；汽車列車；模塊化運(yùn)輸；運(yùn)行安全

1國(guó)外主要車型

為了提高載貨汽車單次貨物運(yùn)輸量，部分國(guó)家在原有單掛汽車列車基礎(chǔ)上增加了一個(gè)掛車，從而衍生了雙掛汽車列車。雙掛汽車列車一般是由一輛貨車和一輛掛車或者由一輛牽引車和兩輛掛車組成的汽車列車。早期雙掛汽車列車的結(jié)構(gòu)形式、外廓尺寸和質(zhì)量多樣。在歐洲，該種類型的運(yùn)輸被稱為歐洲模塊化系統(tǒng)EMS（European Modular System），最早發(fā)端于上世紀(jì)80年代的歐洲斯堪的納維亞半島。目前，歐洲雙掛汽車列車逐步趨向標(biāo)準(zhǔn)化，以實(shí)現(xiàn)組合汽車的耦合和分離，其中，模塊化雙掛汽車列車是主要形式。模塊化雙掛汽車列車主要使用長(zhǎng)度7.82m的短單元和13.6m的長(zhǎng)單元，通過不同的組合方式組成，掛車總長(zhǎng)度為7.82m和13.6m模塊長(zhǎng)度的倍數(shù)?？傞L(zhǎng)25.25m、總質(zhì)量60t的模塊化雙掛汽車列車主要在荷蘭、丹麥、芬蘭、挪威、瑞典等北歐國(guó)家得到了廣泛的應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)形式主要有以下四類[1]（見圖1）：

2國(guó)外主要應(yīng)用情況

2.1應(yīng)用概況

雙掛汽車列車目前已在歐洲、美國(guó)、澳大利亞、加拿大、南非等地區(qū)和國(guó)家得到了一定的運(yùn)用，但數(shù)量較少，不是主流的道路運(yùn)輸方式[2]。根據(jù)公開資料搜索，截至2014年的主要應(yīng)用情況如下表：

2.2駕駛?cè)说奶厥庖?/p>

由于雙掛汽車列車總長(zhǎng)和總質(zhì)量的增加，因此對(duì)駕駛?cè)颂岢隽烁叩囊?。荷蘭政府要求雙掛汽車列車駕駛?cè)吮仨毦哂袑ｉT的CCV證書。CCV是荷蘭一個(gè)測(cè)試并授權(quán)專職駕駛?cè)说臋C(jī)構(gòu)。為了獲得該證書，駕駛?cè)吮仨毻ㄟ^為期一至兩天的綜合理論和實(shí)踐考試?？荚嚨闹饕獌?nèi)容包括：考察車輛及相關(guān)條例的掌握情況、參與交通時(shí)的應(yīng)變能力、節(jié)能環(huán)保的駕駛方式、車輛操作技能等。在考試之前，準(zhǔn)駕駛?cè)诵枰M(jìn)行由特殊認(rèn)證導(dǎo)師指導(dǎo)的實(shí)踐培訓(xùn)。除了強(qiáng)制性的駕駛證外，雙掛汽車列車駕駛?cè)诉€需要滿足兩個(gè)附加條件，其一是駕駛?cè)藨?yīng)具有五年以上駕駛貨車的駕駛經(jīng)驗(yàn)，其二是在最初的三年里，駕駛?cè)瞬荒苡衼G失駕照或者因?yàn)椴划?dāng)行為或重罪被吊銷駕照的情況發(fā)生。

3國(guó)外雙掛汽車列車安全性能研究結(jié)論[1]

3.1制動(dòng)性能

歐洲國(guó)家的研究結(jié)果表明，質(zhì)量越大的汽車制動(dòng)距離越長(zhǎng)。雙掛汽車列車雖然總質(zhì)量增加，但是軸數(shù)增加、軸荷下降，因此制動(dòng)性能可能不變甚至有所提高。為了進(jìn)一步提高雙掛汽車列車的行車制動(dòng)性能和制動(dòng)協(xié)調(diào)時(shí)間，國(guó)外汽車制造企業(yè)通常在貨車上安裝電子制動(dòng)控制系統(tǒng)（EBS）。

3.2操縱穩(wěn)定性

車輛的操縱穩(wěn)定性對(duì)于道路交通安全十分重要。在快速轉(zhuǎn)向操作、換道行駛和濕滑路面上行駛時(shí)，高質(zhì)量的操縱穩(wěn)定性顯得尤為重要。車輛操縱穩(wěn)定性的影響因素主要有車輛的外廓尺寸、軸距、載荷分配和主銷到后軸之間的距離等。沃爾沃公司針對(duì)9種不同結(jié)構(gòu)形式的雙掛汽車列車操縱穩(wěn)定性進(jìn)行了試驗(yàn)，依照ISO14791標(biāo)準(zhǔn)通過“后部放大系數(shù)（RA）”評(píng)定雙掛汽車列車的操縱穩(wěn)定性。后部放大系數(shù)（RA）是指在換道或急速轉(zhuǎn)向操作時(shí)，最后的拖車質(zhì)心相對(duì)牽引單元的側(cè)向加速度的峰值。

3.3轉(zhuǎn)向通過性

由于雙掛汽車列車總長(zhǎng)度增加，因此轉(zhuǎn)向通過性能有所下降，轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)需要更寬的空間。根據(jù)歐盟《歐盟理事會(huì)關(guān)于在國(guó)家和國(guó)家交通運(yùn)輸方面為共同體內(nèi)流通的某些道路車輛制定最大核準(zhǔn)尺寸，以及國(guó)際交通運(yùn)輸方面的最大核準(zhǔn)噸位的指令》（96/53/EC），所有的機(jī)動(dòng)車和汽車列車必須能夠在一個(gè)外半徑12.5m和內(nèi)半徑5.3m的通道圓環(huán)內(nèi)轉(zhuǎn)向行駛，對(duì)應(yīng)于一個(gè)寬7.2m的轉(zhuǎn)向通道。由于瑞典的25.25m長(zhǎng)雙掛汽車列車尺寸較大，無法滿足歐盟標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到25.25m長(zhǎng)雙掛汽車列車需要更大的轉(zhuǎn)向通道，因此瑞典當(dāng)局制定了本國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，要求雙掛汽車列車必須能夠在一個(gè)外半徑12.0m和一個(gè)內(nèi)半徑2.0m的軌跡通道圓內(nèi)順利轉(zhuǎn)向行駛，轉(zhuǎn)向通道寬度為10m。

4國(guó)外雙掛汽車列車交通安全研究結(jié)論[1]

4.1事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

丹麥在試驗(yàn)雙掛汽車列車階段的事故統(tǒng)計(jì)情況如下：

4.2組合汽車列車通過交叉路口時(shí)間

由于組合汽車列車較長(zhǎng)、總質(zhì)量大、動(dòng)力性有限，因此通過交叉路口所需要的時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)可能占用一個(gè)以上車道，這將嚴(yán)重影響道路的通行能力和交通流量。丹麥交通管理部門對(duì)組合汽車列車通過交叉路口時(shí)對(duì)交通流和路網(wǎng)通行能力的影響程度進(jìn)行了研究，結(jié)論為組合汽車列車通過交叉路口（直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)）的時(shí)間略長(zhǎng)于半掛車。

4.3車輛長(zhǎng)度對(duì)換道和超車事故的影響

瑞典的研究表明，普通貨車超車時(shí)間約為4.3秒，汽車列車約為4.5秒。另外，根據(jù)計(jì)算，普通貨車在狹窄道路上換道縮短時(shí)間比汽車列車減少約為6%。荷蘭交通與環(huán)境部在2011年組織分析了20余起涉及本國(guó)雙掛汽車列車的事故，發(fā)現(xiàn)換道和超車行為導(dǎo)致的事故比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他類型的事故。如圖3所示，小汽車在超越雙掛汽車列車時(shí)，發(fā)生碰撞，隨后小汽車側(cè)滑掉頭，與對(duì)向紅色小汽車二次碰撞，造成財(cái)產(chǎn)受損的事故。在分析事故后，給出的與雙掛汽車列車相關(guān)的事故原因有：第一，雙掛汽車列車車身較長(zhǎng)，超出了其他車輛的認(rèn)知，進(jìn)而引發(fā)其他車輛的超車換道行為；第二，雙掛汽車列車速度較慢，引發(fā)其他車輛的超車換道行為；第三，雙掛汽車列車間接視野較差，未能及時(shí)注意到其他車輛的超車行為，進(jìn)而未能采取有效的減速讓行等措施[3]。

5雙掛汽車列車安全性研究建議

雙掛汽車列車由牽引車和2輛半掛車組成，目前在使用中，與《中華人民共和國(guó)道路交通安全法實(shí)施條例》第五十六條規(guī)定“載貨汽車、半掛牽引車、拖拉機(jī)只允許牽引1輛掛車”規(guī)定不符。另外，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限制》（GB 1589-2016）規(guī)定汽車列車最大允許總質(zhì)量限值為49t，鉸接列車最大外廓長(zhǎng)度為17.1m。雙掛汽車列車總質(zhì)量、總外廓長(zhǎng)度指標(biāo)有可能會(huì)超出現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

除了上述法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和符合性外，在必要時(shí)，建議從以下幾個(gè)方面進(jìn)一步研究雙掛汽車列車的安全性。

5.1通過性

車輛總數(shù)和總長(zhǎng)度增加后，列車轉(zhuǎn)彎半徑變小，內(nèi)輪差增大，彎道行駛的安全隱患增加，因此有必要研究其通過性。另一方面，GB 1589規(guī)定汽車和汽車列車必須在同一個(gè)車輛通道圓內(nèi)通過，車輛通道圓的外圓直徑為25.00m，車輛通道圓的內(nèi)圓直徑為10.60m，通道寬度為14.40m。轉(zhuǎn)向通道寬度除了與軸距、鉸接點(diǎn)位置和數(shù)量以及曲率半徑等雙掛汽車列車參數(shù)和類型有關(guān)外，還與車輛的轉(zhuǎn)彎類型有關(guān)。雙掛汽車列車轉(zhuǎn)向通過性對(duì)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)性需要進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

5.2制動(dòng)協(xié)調(diào)性和匹配性

目前我國(guó)鉸接列車前后車制動(dòng)力不匹配、制動(dòng)時(shí)間不協(xié)調(diào)等問題突出，制動(dòng)折疊現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，若再增加一輛半掛車，制動(dòng)協(xié)調(diào)性和匹配性問題不確定性會(huì)進(jìn)一步增加。安裝電子制動(dòng)控制系統(tǒng)（EBS）在我國(guó)的應(yīng)用還不成熟，也缺乏相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，其應(yīng)用后的效能也缺乏評(píng)估。以上均需要進(jìn)一步研究論證。

5.3間接視野會(huì)降低

隨著車輛數(shù)和總長(zhǎng)度增加，間接視野會(huì)降低，具有一定安全隱患。

5.4行駛穩(wěn)定性降低

隨著車輛數(shù)和總長(zhǎng)度增加，車輛行駛過程中，尾部放大系數(shù)會(huì)變大，后部“擺動(dòng)”現(xiàn)象會(huì)更加明顯，在高速、變道等情況下，安全風(fēng)險(xiǎn)更加突出。

5.5動(dòng)力性情況不明

雙掛汽車列車試點(diǎn)列車動(dòng)力性一般較低，需要研究其動(dòng)力性對(duì)爬坡能力、超車能力，以及車流中的運(yùn)行速度的具體影響。

5.6變道和超車時(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)

我國(guó)主干道貨車較多，貨車質(zhì)量層次不齊，速度離散性較大，普通貨車超越試點(diǎn)汽車列車時(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。雙掛汽車列車車身較長(zhǎng)，其長(zhǎng)度帶來的行車安全風(fēng)險(xiǎn)也需要進(jìn)一步研究。

5.7路口事故風(fēng)險(xiǎn)

雙掛汽車列車車長(zhǎng)較長(zhǎng)，通過路口（左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、直行）時(shí)間較長(zhǎng)，轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)輪差也較大，導(dǎo)致路口沖突增多，風(fēng)險(xiǎn)增大。

參考文獻(xiàn)

[1] Ingemar ？kerman Rikard Jonsson. European Modular System for road freight transport–experiences and possibilities（2007）. Department of Transportation and urban economics of Sweden.

[2] John Aurell & Thomas Wadman. Vehicle combinations based on the modular conceptBackground and analysis. Volvo Trucks.

[3] Monitoring Traffic Safety，Longer and heavier vehicles（2011）. Ministry of Infrastructure and Environment，Netherlands.