越野全掛車電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹

馬全海， 張 超， 楊金鑫

（陜西重型汽車有限公司， 陜西 西安 710200）

全掛式平板拖車簡(jiǎn)稱全掛車， 其自身無(wú)動(dòng)力裝置， 行駛時(shí)需要有牽引車 （也稱主車） 進(jìn)行拖帶。 通常由一輛或多輛全掛車和一臺(tái)牽引車組成汽車列車， 來(lái)進(jìn)行貨物運(yùn)輸或大型設(shè)備搬運(yùn)工作， 廣泛應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)、 港口等區(qū)域。 全掛車上荷載全部由自身承擔(dān)， 與牽引車僅由脫鉤、 電氣和制動(dòng)管路連接。

越野全掛車是行駛路況和工作環(huán)境更為復(fù)雜、 惡劣的全掛車， 通常由越野汽車拖帶， 組成汽車列車， 完成相應(yīng)作業(yè)任務(wù)。 越野全掛車具有高機(jī)動(dòng)能力、 高生存能力、 高改裝能力、 高可靠性、 高環(huán)境適應(yīng)性等特點(diǎn)， 其通常會(huì)配備一些專用輔助設(shè)備， 以及在設(shè)計(jì)中多采取冗余功能措施。

越野全掛車電氣系統(tǒng)相較其牽引車較為簡(jiǎn)單， 一般包括電連接器及轉(zhuǎn)接裝置、 信號(hào)照明裝置、 ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、 其它選用裝置等， 但設(shè)計(jì)中需要著重考慮與各種牽引車的適配性、 電氣系統(tǒng)可拓展性和工作可靠性。

1 研究?jī)?nèi)容

本文以越野全掛車為對(duì)象， 以其潛在工作環(huán)境和使用工況為出發(fā)點(diǎn)， 從總體技術(shù)方案到各分系統(tǒng)內(nèi)容， 依次介紹越野全掛車電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案、 設(shè)計(jì)過(guò)程及注意事項(xiàng)等。

2 技術(shù)方案

2.1 總體技術(shù)方案

越野全掛車電氣系統(tǒng)需采用總線和硬線相結(jié)合的架構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)其與牽引車之間的信息交互和電氣系統(tǒng)高拓展性。該架構(gòu)由硬線給電控單元供電和控制全掛車信號(hào)照明裝置，通過(guò)總線將ABS系統(tǒng)和其它選用裝置 （如中央充放氣系統(tǒng)）的狀態(tài)及故障信息進(jìn)行實(shí)時(shí)上傳， 然后通過(guò)牽引車相關(guān)電控單元完成數(shù)據(jù)交換。 該架構(gòu)中全掛車總線系統(tǒng)作為獨(dú)立的總線網(wǎng)絡(luò)， 可增加其它電控單元， 實(shí)現(xiàn)拓展功能。 全掛車電氣系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 越野全掛車電氣系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

2.2 電連接器及轉(zhuǎn)接裝置

1） 電連接器

可供越野全掛車選擇的電連接器包括7芯24V標(biāo)準(zhǔn)型（24N）、 24V 15芯型和制動(dòng)系統(tǒng)24V型， 它們分別滿足GB/5053.1、 GB/T 20717和ISO-7638-1標(biāo)準(zhǔn)。 以上標(biāo)準(zhǔn)對(duì)它們內(nèi)部的芯腳功能做了定義， 具體見(jiàn)表1~表3。

表1 7芯24V電連接器芯腳定義

表2 24V 15芯電連接器芯腳定義

表3 制動(dòng)系統(tǒng)24V電連接器芯腳定義

經(jīng)查閱相關(guān)資料， 目前主流的越野牽引車在車架尾部設(shè)置有7芯24V標(biāo)準(zhǔn)型 （24N） 電連接器和24V15芯型電連接器各1個(gè)。 該越野牽引車還對(duì)24V15芯型電連接器的芯腳功能在GB/T 20717基礎(chǔ)上進(jìn)行了適應(yīng)性調(diào)整， 調(diào)整后的芯腳定義見(jiàn)表4。

表4 24V15芯電連接器芯腳功能適應(yīng)性調(diào)整

結(jié)合前文所述越野全掛車總體技術(shù)方案， 可知經(jīng)適應(yīng)性調(diào)整后的24V15芯電連接器在基本涵蓋了越野全掛車所需的全部電氣功能之外還有芯腳預(yù)留， 因而在設(shè)計(jì)時(shí)可僅選用1個(gè)該電連接器布置于全掛車前端。

2） 轉(zhuǎn)接裝置

為使越野全掛車能與配備多種型式電連接器的牽引車進(jìn)行適配， 并最大程度實(shí)現(xiàn)全掛車上電氣系統(tǒng)功能， 越野全掛車可設(shè)計(jì)配備15芯轉(zhuǎn)接電纜、 7芯轉(zhuǎn)15芯轉(zhuǎn)接電纜和二合一轉(zhuǎn)接電纜等轉(zhuǎn)接裝置， 使用時(shí)視情況與牽引車實(shí)現(xiàn)電氣連接， 其中后兩者線纜兩端插頭內(nèi)芯腳對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖2和圖3所示。

圖2 7芯轉(zhuǎn)15芯轉(zhuǎn)接電纜芯腳對(duì)應(yīng)關(guān)系

圖3 二合一轉(zhuǎn)接電纜芯腳對(duì)應(yīng)關(guān)系

2.3 信號(hào)照明裝置

越野全掛車的信號(hào)照明系統(tǒng)一般包括后部燈具和平臺(tái)側(cè)標(biāo)志燈 （帶回復(fù)反射器）。 后部燈具用于提醒后方車輛該全掛車的動(dòng)作、 位置及輪廓信息。 側(cè)標(biāo)志燈則用于指示全掛車側(cè)面輪廓信息。 為便于燈具布置， 提升車輛整體性和維修性， 后部燈具多選用組合式燈具， 組合燈具需包括轉(zhuǎn)向燈、 位置燈、 制動(dòng)燈、 倒車燈等功能。 各燈具在縱向、橫向、 高度方向上的布置均要滿足GB-4785中對(duì)應(yīng)要求。此外， 為減少越野全掛車行駛時(shí)障礙物對(duì)燈具鏡面的損害，可考慮對(duì)后部組合燈具增加燈具防護(hù)罩。 防護(hù)罩采用的結(jié)構(gòu)， 需與越野全掛尾部協(xié)調(diào)一致， 相輔相成。

2.4 ABS防抱死系統(tǒng)

ABS防抱死系統(tǒng)的作用為控制車輪制動(dòng)力大小， 防止制動(dòng)時(shí)車輪抱死， 以此提高行車安全性， 其包括ABS電控單元、 電磁閥、 輪速傳感器等。 越野全掛車一般需配備全通道的ABS控制系統(tǒng)， 以應(yīng)付其復(fù)雜惡劣的環(huán)境工況， 即若全掛車為3軸， 則匹配6S6M控制系統(tǒng)； 若全掛車為2軸，則匹配4S4M控制系統(tǒng)。

越野全掛車ABS系統(tǒng)在布置時(shí)要考慮ABS電控單元的防護(hù)問(wèn)題。 首先， ABS電控單元自身要具備相應(yīng)的防護(hù)等級(jí)要求； 其次， 在不影響其它系統(tǒng)和線束布置的前提下， 盡量將電控單元布置到高的位置， 以防止進(jìn)水和污漬侵入。

為便于維修， 越野全掛車ABS防抱死系統(tǒng)要具備故障報(bào)警功能， 當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)， 電控單元可將故障信息通過(guò)硬線和總線傳遞出去。

2.5 線束系統(tǒng)

車輛的各種電器零件通過(guò)線束實(shí)現(xiàn)物理連接， 線束是車輛電氣的網(wǎng)絡(luò)主體， 是車輛安全運(yùn)行的基本保障。

越野全掛車線束沿車架左/右縱梁從前至后布置， 包括ABS線束和燈具線束。 ABS線束連接ABS電控單元、 輪速傳感器和電磁閥。 燈具線束連接電連接器和各燈具。 燈具線束和ABS線束之間有對(duì)接端口， 實(shí)現(xiàn)ABS系統(tǒng)供電和故障信息傳遞等。

需注意的是， 相比普通車輛， 越野全掛車對(duì)線束系統(tǒng)的防護(hù)性有更高的要求， 具體涉及線束固定和線束外包材料選取兩個(gè)方面。 選用耐磨性更好的外包材料包裹線束、在合適位置設(shè)置線束固定點(diǎn)、 潛在跳動(dòng)位置預(yù)留夠線束長(zhǎng)度， 通過(guò)以上等措施降低線束拉斷和磨損的風(fēng)險(xiǎn)， 以此保證電氣系統(tǒng)的可靠性。

2.6 其它選用裝置

參照ABS防抱死系統(tǒng)和線束系統(tǒng)的介紹， 結(jié)合要加裝的其它系統(tǒng)的具體使用工況和工作要求， 必要時(shí)可在越野全掛車上增加多余的電連接器和轉(zhuǎn)接裝置， 以此實(shí)現(xiàn)加裝系統(tǒng)的功能和保持與主車的電氣連接， 對(duì)這些內(nèi)容在此不再進(jìn)行贅述。

3 結(jié)論

本文以越野全掛車為對(duì)象， 從總體技術(shù)方案到各分系統(tǒng)內(nèi)容， 依次介紹了其電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案、 設(shè)計(jì)過(guò)程及注意事項(xiàng)等內(nèi)容， 特別突出了掛車與牽引車間電連接器和轉(zhuǎn)接裝置的介紹， 可為類似設(shè)計(jì)提供參考。