汽車列車平板制動臺檢測系統

　　摘 要：為滿足GB18565《道路運輸車輛綜合性能要求和檢驗方法》標準中對汽車列車的制動時序和制動力分配的檢驗要求，本文提出了一種可以檢測所有汽車列車的常規制動項目和制動時序、制動力分配情況的汽車列車制動平板臺檢測系統。

　　關鍵詞：汽車列車;制動時序;制動力分配;牽引車;掛車;軸制動率;不平衡率;整車制動率

　　《湖北汽車工業學院學報》報道科研成果，開展學術交流，活躍學術空氣，促進科技成果向生產力轉化，為社會建設培養和發現人才服務。

　　0 前言

　　國內汽車列車技術水平在近年來有了長足的進步，目前逐漸向著大型化、專業化、電子化、智能化的方向不斷發展，隨著我國經濟的高速發展，我國汽車列車的生產與使用會得到更加完備的發展，在國家建設與國民經濟中起到越來越重要的作用[1]。汽車列車越來越多的出現在公路運輸的隊伍中，這種貨運汽車軸數一般多達到六軸，對于多軸的汽車列車如果制動時序和制動力分配設計不合理，易造成制動瞬間車輛出現折疊或拖拽現象，從而出現交通事故。在GB18565-2016發布之前，國家有相關標準對其作出過要求，如在2000年發布的交通行業標準JT/T426-2000《汽車列車性能要求》(該標準在2011年升級為國家標準GB/T26778-2011《汽車列車性能要求及試驗方法》)，規定了掛車最后軸制動動作滯后于牽引車前軸制動動作的時間不大于0.2s的要求和制動力分配的要求：牽引車(或掛車)制動力與汽車列車制動力的比值不得小于牽引車(或掛車)質量與汽車列車質量比值的95%，并提出了相應的檢驗方法，但由于檢驗方法過于繁瑣，可操作性差，無法在檢測制動力的同時檢測，因此基本沒有檢測站在執行。而在GB18565-2016標準中要求使用汽車列車平板制動臺來檢測制動時序和制動力分配[2]，這種方法可操作性強，適用于檢測站。本檢測系統的研發對完善汽車列車的檢測提供了一個操作性強的設備，對于汽車列車的安全行駛有著重大的意義。

　　1 檢測系統的組成及布局設計

　　汽車列車平板制動臺檢測系統包括：(1)平板制動臺體;(2)電控系統;(3)計算機控制系統;(4)顯示單元組成(見圖1)。平板制動臺體包括前、中、后三組制動臺體，前制動臺體分為左右兩塊制動單元。中制動臺體包括左右兩組制動板，每組制動板含五塊制動單元。后制動臺體包括左右兩組制動板，每組制動板含十塊制動單元(見圖2)。

　　檢測系統的整體布局是根據GB1589-2016《汽車、掛車有汽車列車外廓尺寸、軸荷及質量限值》對于汽車列車的外廓尺寸和軸距規定來規劃的：汽車列車的長度限值為20米(中置軸車為22米)，牽引車后軸與掛車的前軸之間的距離不小于3米[3]。對于汽車的多軸拼裝軸軸距為1.1-1.5米，大部分為1.3米。布局的如下：

　　(1)平板制動臺體能滿足所有汽車列車上線檢測，從GB1589-2016中可以發現，汽車列車的尺寸跨度較大，特別是軸距，因此在布局設計時要充分考慮到不同的車型長度、寬度、軸距等;

　　(2)為了控制成本，應在滿足以上要求的情況下，盡可能減少制動單元的數量，制動單元數量越多，除了材料多用外，數據采樣系統也更復雜，設備校準檢定時也需要花費更長的時間;

　　(3)并裝軸軸距一般在1.1-1.5米之間，在布局設計時應考慮檢測時兩軸不會在同一板上，因此每個制動板的長度不應大于最小的并裝軸軸距;

　　(4)布局設計需考慮整體的可擴展性，當相關的國家標準發生變化后，能最大限度的適用標準的修改，比如加長整個檢測臺的長度等。

　　2 平板制動單元的結構設計

　　由以上整體布局設計的原則可以看出，汽車列車平板制動臺是由多個連續或間斷的制動單元排列組成的，制動單元的結構設計是否合理關系到整個汽車平板制動臺性能的好壞，因此結構設計非常關鍵。

　　每個制動單元包括制動和輪重模塊，可同時檢測同一輪的制動力和輪重參數。制動單元的設計可參考公司現有的平板制動臺，設計時主要要考慮的有兩個方面：

　　臺架設計時要解決平板制動臺在檢測和標定時輪重與制動相互干擾的問題，解決辦法有兩種，一種是考慮用普通平板制動臺的兩層結構，這種結構有個缺點是標定機構比較復雜，標定時容易出現問題;另一種是采用三層結構，即底架、中間層、滑動層。底架固定在地基上，稱重傳感器安裝在底架上，中間層安裝在稱重傳感器上，中間層安裝有制動力傳感器，滑動層安裝在中間層上，可前后方向微動，左右方向有導向輪限位，不能左右方向移動。這樣的好處是校準機構簡單實際。圖3為本公司設計的制動單元三層結構示意圖。

　　3 控制系統硬件設計

　　控制系統主要包括處理器、信號放大模塊、AD轉換器、通訊模塊、位置檢測模塊、遙控模塊。控制系統硬件設計的關鍵在于數據的采集電路，由于汽車列車平板制動臺制動單元較多，并且每個制動單元包括制動和輪重信號，設計的關鍵在于采樣電路除了要具有一定的采樣速度外，對采樣的同步性要求也很高，設計時考慮了以下幾個要點：

　　(1)平板制動臺產品標準要求的采樣時間為5ms，如果考慮信號的數字濾波，AD轉換的采樣周期在0.5ms內。

　　(2)左右輪制動平衡差的采樣同步性，保證同一軸左、右制動力采樣通道的同步時間不超過1ms;

　　(3)對于制動時序的檢測要求，GB/T 26778-2011《汽車列車性能要求及試驗方法》中要求掛車最后軸制動動作滯后于牽引車前軸制動動作的時間不大于0.2s，檢驗方式中要求的計時器的分辨率不能低于0.01s，而GB18565-2016中要求的是掛車各軸的制動動作應不滯后于牽引車各軸的制動動作，根據以上要求，所有數據的同步要求控制在10ms以內;

　　(4)放大電路的布置問題，因為該設備的長度較長，信號傳輸的距離大，硬件設計時考慮了電路的抗干擾問題和信號衰減問題;

　　(5)采樣開始的觸發開關的設計，以保證采樣起點的一致性;

　　(6)車輛到位的判斷電路，以提醒引車員進行制動操作。

　　4 控制系統軟件設計

　　控制軟件包括檢測流程控制模塊、制動力和輪重校準模塊、數字信號處理模塊、制動數據處理模塊等，其中軟件設計的關鍵技術是制動數據的處理，主要處理的問題有兩個：(1)由于每個制動單元長度較短且連續分布，因此可能發生一組同軸車輪在制動過程中從一個制動檢測單元滑上另一個制動檢測單元的情況;(2)有可能在開始制動時，某組同軸車輪正處于兩個制動單元的交界處。這兩種情況只能通過軟件對所有制動單元的檢測數據進行分析處理，才能實現測試數據的無縫對接，從而保證不論車輛在什么情況下進行制動都可獲得各輪的動態制動情況，并算出制動率、制動時序、制動力分配、不平衡率、整車制動率等結果。

　　5 結語

　　目前，該系統產品樣機在機動車檢測站已經安裝完成并進行了車輛實驗檢測，檢測結果數據符合設計要求，圖4為樣機現場安裝圖，圖5為車輛檢測過程圖。2017年4月，交通運輸部發文《交通運輸部辦公廳公安部辦公廳工業和信息化部辦公廳關于做好車輛運輸車第二階段治理工作的通知》(交辦運函[2017]546號)。通知實施后會釋放出大量的車輛運輸車市場需求[4]，所以該檢測系統在不久的將來會出現較大的需求，市場前景比較樂觀。

　　參考文獻

　　[1] 伍賽特.汽車列車技術現狀及發展趨勢研究[J].石家莊：內燃機與配件，2018(9)：25.

　　[2] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.道路運輸車輛綜合性能要求和檢驗方法：GB18565-2016發布稿[S].北京：中國標準出版社，2016-07-28.

　　[3] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質量限值：GB1589-2016發布稿[S].北京：中國標準出版社，2016-07.

　　[4] 于晶.從車輛運輸車的治理看法規推動[J].北京：專用車與零部件，2017(7)：20-21.