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摘 要：牽引車和半掛車組成了牽引列車，其制動(dòng)性能主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：1、常規(guī)制動(dòng)情況下的制動(dòng)能量的分配；2、緊急制動(dòng)情況下的車輛姿態(tài)的穩(wěn)定。制動(dòng)能量合理分配的具體表現(xiàn)就是列車所有車輪制動(dòng)器溫升的平衡，如果由于個(gè)別車輪溫升過(guò)高造成制動(dòng)熱衰退，緊急制動(dòng)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)牽引列車的推頭或甩尾。針對(duì)國(guó)內(nèi)推廣甩掛運(yùn)輸?shù)内厔?shì)，在工作實(shí)踐中對(duì)主掛制動(dòng)協(xié)調(diào)性進(jìn)行了長(zhǎng)期研究與探索致力于摸索出一種科學(xué)的理論依據(jù)與評(píng)測(cè)方法。

制動(dòng)時(shí)，當(dāng)車輪制動(dòng)力大于地面反力時(shí)，車輪會(huì)抱死并在路面上拖滑，此時(shí)ABS應(yīng)介入調(diào)節(jié)；車輪制動(dòng)力小于地面反力時(shí)，車輪線速度低于車身速度，其差異叫做車輪滑移率WSS（Ｗheel-Ｓpeed Ｓlip），這個(gè)車輪滑移率是評(píng)價(jià)和控制主車車軸之間以及主掛之間制動(dòng)力分配的重要參數(shù)。

車輪制動(dòng)力（T）的影響因素：控制氣壓、氣室型號(hào)、調(diào)整臂長(zhǎng)度、摩擦片的摩擦系數(shù)

地面反力（P）的影響因素：車輪載荷（這里的載荷指制動(dòng)時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移后的動(dòng)載荷）、　路面附著系數(shù)

制動(dòng)強(qiáng)度（brake　rate）是指制動(dòng)時(shí)，車輪制動(dòng)力T與地面反力P的比值。

在制動(dòng)強(qiáng)度的影響因素中，車輪端的制動(dòng)氣壓應(yīng)該是體現(xiàn)司機(jī)意圖的線性控制參數(shù)，制動(dòng)器摩擦片的摩擦系數(shù)是摩擦片的特征參數(shù)，其熱衰退的負(fù)面特性對(duì)制動(dòng)的穩(wěn)定性影響很大；車輪的動(dòng)載荷與減速度的大小及車輛重心高度及懸架型式有關(guān)，制動(dòng)過(guò)程中，路面附著系數(shù)也是個(gè)不可控變量。由此，制動(dòng)強(qiáng)度是受制動(dòng)器溫度及路面附著系數(shù)等綜合因素影響的變量，制動(dòng)過(guò)程屬于開環(huán)控制，這也是主掛制動(dòng)協(xié)調(diào)的復(fù)雜性所在。

三、 主掛制動(dòng)協(xié)調(diào)性的目標(biāo)與法規(guī)要求

１、主掛制動(dòng)協(xié)調(diào)性的目標(biāo)：牽引車和掛車制動(dòng)強(qiáng)度相等（TM/PM = TR/PR），主掛車各自制動(dòng)各自的‘重量’，這里的‘重量’是指制動(dòng)進(jìn)行時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移后的‘動(dòng)態(tài)重量’。這里制動(dòng)強(qiáng)度也應(yīng)考慮制動(dòng)器溫升的影響。

對(duì)全掛車而言，理想的制動(dòng)協(xié)調(diào)性

D＝０

對(duì)半掛車而言，理想的制動(dòng)協(xié)調(diào)性

D＝Ps＊減速度

Ps＝半掛車作用在牽引車上的垂直載荷

TM / PM = 牽引車制動(dòng)強(qiáng)度；（TM：牽引車所有車輪周緣上的制動(dòng)力之和；PM：路面對(duì)牽引車所有車輪的靜態(tài)法向反力之和）

TR / PR = 掛車或半掛車制動(dòng)強(qiáng)度；（TR：掛車所有車輪周緣的制動(dòng)力之和；PR：路面對(duì)掛車所有車輪的醉在法向反力之和）

D = 作用在掛接裝置上的推力（拉力取正值，推力取負(fù)值)

３、兼容性范圍帶及響應(yīng)時(shí)間的方法

利用轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行‘兼容性范圍帶’測(cè)繪。利用轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)測(cè)軸荷及制動(dòng)力：

Pｍ＝掛車控制管路壓力，也叫基準(zhǔn)制動(dòng)力（支起車輪，用手不能轉(zhuǎn)動(dòng)車輪時(shí)的氣壓）

響應(yīng)時(shí)間設(shè)備及要求：

對(duì)于掛車，從模擬裝置向控制管路提供壓力達(dá)到0.65MPa時(shí)起至掛車制動(dòng)氣室中的壓力達(dá)到其穩(wěn)態(tài)值的75％時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間≤0.4s。

主車響應(yīng)時(shí)間設(shè)備 掛車響應(yīng)時(shí)間設(shè)備

四、主掛制動(dòng)協(xié)調(diào)性解讀

從能量角度來(lái)看，制動(dòng)能量就是降低車速所消耗的車輛動(dòng)能，減速制動(dòng)過(guò)程就是將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能的過(guò)程。制動(dòng)‘兼容性范圍帶’保證了主、掛車之間制動(dòng)器的制動(dòng)能量平衡，避免熱衰退。制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間的要求保證了主、掛車在緊急制動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性（主掛車均須安裝ABS）。

法規(guī)在制動(dòng)兼容性及響應(yīng)時(shí)間的要求，主要是針對(duì)主掛制動(dòng)協(xié)調(diào)性的以下兩方面的情況：

正常制動(dòng)情況下（ 比如 ＜ 2 m/s2 ），制動(dòng)能量的平衡

緊急制動(dòng)情況下（ 比如 ＞ 4m/s2 ），主掛車的穩(wěn)定性

１、制動(dòng)能量平衡的目的在于均衡所有車輪制動(dòng)器溫升，避免出現(xiàn)熱衰退

溫度對(duì)效率和磨損的影響

 隨著摩擦片溫度的上升，摩擦系數(shù)會(huì)逐漸降低，達(dá)到‘衰退溫度’后，摩擦系數(shù)急劇下降，產(chǎn)生嚴(yán)重的熱衰退；

隨著摩擦片溫度的上升，摩擦片的磨損量也會(huì)逐漸加大，達(dá)到‘衰退溫度’后，摩擦片碳化現(xiàn)象會(huì)加?。?/p>

‘衰退溫度’拐點(diǎn)與摩擦片的成分有關(guān)，鼓式制動(dòng)器的此值一般在150-180℃之間

制動(dòng)溫度對(duì)主、掛車磨損的影響

制動(dòng)溫度對(duì)列車磨損的影響

制動(dòng)器溫度升高會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)器熱衰退，同時(shí)制動(dòng)蹄片磨損加劇。正常制動(dòng)下制動(dòng)能量的分配，是主、掛制動(dòng)協(xié)調(diào)性的關(guān)鍵因素。通過(guò)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)合格的車輛，制動(dòng)強(qiáng)度在‘協(xié)調(diào)性范圍帶’內(nèi)，可以避免主、掛車制動(dòng)器溫度過(guò)高而產(chǎn)生熱衰退，同時(shí)所有車輪的蹄片磨損也保持在合理范圍內(nèi)。

２、響應(yīng)時(shí)間的要求，保證了緊急制動(dòng)情況下，主掛車的穩(wěn)定性

主掛制動(dòng)強(qiáng)度一致，磨損和發(fā)熱同樣很小，列車制動(dòng)時(shí)筆直且穩(wěn)定。

3、制動(dòng)協(xié)調(diào)性總結(jié)：

‘兼容性范圍帶’(準(zhǔn)靜態(tài)制動(dòng)分配) + 響應(yīng)時(shí)間(動(dòng)態(tài)響應(yīng)) + ABS (在所有工況下穩(wěn)定的性能（魯棒性　robustness ）= 主掛制動(dòng)協(xié)調(diào)

五、掛接力控制系統(tǒng) Coupling Force Control system （CFC）

掛接力控制系統(tǒng)是一種自動(dòng)平衡牽引車和掛車制動(dòng)強(qiáng)度的系統(tǒng)（功能）。與ABS只能在制動(dòng)時(shí)車輪出現(xiàn)抱死才介入的控制原理不同， EBS可以參照車輪滑移率信息WSS（ Wheel-Speed Slip）主動(dòng)控制輪端制動(dòng)器的氣壓，優(yōu)化制動(dòng)力分配BFD（Brake Force Distribution）。因此，主掛車均安裝EBS并實(shí)現(xiàn)通訊，可以認(rèn)為是閉環(huán)的控制過(guò)程，并能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的掛接力控制。主掛車EBS通訊協(xié)議為ISO 11992。

推薦甩掛運(yùn)輸?shù)闹鲯於及惭bEBS，這樣的列車組合具用以下優(yōu)勢(shì)：

通過(guò)主掛之間快速的CAN通信，降低了制動(dòng)距離和提高了響應(yīng)時(shí)間；

基于ESC，給主掛整體匹配帶來(lái)最好穩(wěn)定性控制；

通過(guò)輪速進(jìn)行掛接力控制來(lái)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的掛接力控制；

 通過(guò)EBS的制動(dòng)管理功能，集成緩速器控制，降低摩擦片的磨損；

可以將更多的信息傳輸?shù)綘恳噧x表上（例如：掛車胎壓、掛車制動(dòng)系統(tǒng)壓力、掛車摩擦片磨損、報(bào)警燈、穩(wěn)定干預(yù)、掛接力控制時(shí)的輪速等）

掛接力控制原理

以牽引車前軸為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)后軸的制動(dòng)壓力，使得前后軸速度差為0 ，牽引車前后軸的制動(dòng)強(qiáng)度相同

調(diào)節(jié)握手閥的壓力，使得掛車和牽引車前軸的速度差為0，主掛車制動(dòng)強(qiáng)度相同

備注：掛車需要裝配感載閥

六、目前市場(chǎng)現(xiàn)狀

建壓過(guò)程

標(biāo)準(zhǔn)的掛車ABS是4S/2M，采用的是低選側(cè)控的控制邏輯。ABS傳感器裝在1、3軸上，左右兩側(cè)各由一個(gè)電磁閥控制，如果有車輪制動(dòng)抱死，同一側(cè)的制動(dòng)氣室均釋放氣壓，避免車輪抱死；

背景：主掛車均為EBS，主車三軸均為盤剎，掛車兩軸均為鼓剎。司機(jī)反應(yīng)平時(shí)制動(dòng)可以，偶爾緊急制動(dòng)無(wú)剎車。

《半掛車互換性參數(shù)對(duì)甩掛運(yùn)輸?shù)挠绊憽?/p>