防抱死技术ABS在客车上的应用

黄智钊

(北汽福田汽车股份有限公司欧辉客车广东工厂,广东佛山 528244)

防抱死技术ABS在客车上的应用

黄智钊

(北汽福田汽车股份有限公司欧辉客车广东工厂,广东佛山 528244)

解析ABS技术及其发展，分析ABS的工作原理及其主要作用；介绍ABS在客车上的具体应用及相关的注意事项。

ABS；客车；工作原理；制动系统

0 引言

制动性能是汽车的主要性能之一，直接关系到人民的生命财产安全。根据汽车交通事故分析，应急制动时丧失稳定性和操纵性是事故的主要原因之一，特别在湿滑路面更为严重[1]。防抱死制动系统就是为提高这种工况下制动安全性的最新措施，它简称ABS(Antilock Braking System),是基于汽车轮胎与路面之间的附着特性而开发的高技术制动系统，从防止应急制动过程中车轮“抱死”(此处所谓“抱死”是指制动时车轮已经停止转动，而车辆因惯性使车轮仍在路面上滑移)而造成侧滑出发，来达到提高汽车行驶稳定性和方向操纵性为目的的主动安全性装置。1974年威伯科和梅赛德斯-奔驰公司联合推出了商用车第一套ABS,通过不断完善车辆上的应用，目前该系统在车辆上大面积使用[2]，尤其在车长度大于9 m客车上，我国已经在国标GB7258-2012《机动车运行安全技术条件》上强制要求作为基本配置。

1 ABS的工作原理

1.1 ABS的工作情况和作用简介

ABS系统主要由控制器(ECU)、压力调节器、ABS齿圈、传感器、ABS指示灯组成。当操作制动装置对车辆进行减速时，ABS系统可有效利用轮胎和路面之间的摩擦力并保持车辆的稳定。在湿滑路面上进行紧急制动时，由于制动力过大会使车轮抱死，抱死的车轮失去侧向力，从而使车辆失去稳定性。除此之外，如果前轮抱死，将使车辆失去转向控制能力；如果后轮抱死，车辆后部会发生摆尾现象。而且，当车轮抱死时，将不能有效利用轮胎和路面之间的摩擦力，从而导致制动距离增加。ABS通过安装在车桥上的车轮传感器时刻监测车轮的转动情况，如果任何车轮开始抱死，ABS控制器就会给ABS压力调节器发送信号，并立即调整制动压力，以防车轮抱死，这样，ABS通过有效利用轮胎和路面之间的摩擦力，保持车辆在制动时的稳定性。传统的汽车制动系统的功能是使行驶的汽车车轮受制动力矩的作用使车辆停止，在多数工况下会出现车轮抱死的情况，在这种状态下会造成车轮轮胎的严重磨损。

如图1所示，在湿滑的弯道上制动情况：如果在湿滑的弯道上制动时车轮抱死，这时即使司机试图使用方向盘来进行控制，车辆也有可能失去方向稳定性而滑离行驶路线。

如图2所示，在左、右侧摩擦因数不同的路面上制动(路面一侧湿滑，另一侧不打滑)：在使用制动时，在湿滑路面侧的车轮比在非湿滑路面侧的车轮先抱死，抱死的车轮打滑，制动效能降低，情况类似车辆一侧的制动失效，这会导致方向盘不能继续进行控制，并可能导致制动拖延。

以上清楚地表示出ABS在安全行车过程中的巨大作用，进一步减少了事故发生的可能性。采用ABS系统时,客车在紧急制动过程中，甚至在附着系数小于0.1的冰雪路面上都不会产生车轮抱死，并使车轮处于最佳的制动状态，缩短制动距离，获得稳定的制动性能，提高车辆行驶的安全性；反应迅速的调节装置提高了制动的舒适性,防止由于在高附着系数路面制动而引起的轮胎磨损，降低了车辆的使用费用。

1.2 ABS的控制原理

基本原理：通过车轮转速和车辆速度可得到滑动率，ABS系统根据制动力和滑动率之间的关系来控制制动力，使制动最有效。当驾驶员使用制动时，车轮转动被阻止，车速降低，然而，即使车轮转动被阻止，车辆惯性也会继续向前推动车辆。这时，如果车轮转速和车辆速度之间存在差距，将会发生滑动。

滑动率用来表达滑动程度的大小：滑动率为0%，车轮和路面之间没有滑动;滑动率为100%，车轮抱死,车辆容易出现跑偏、甩尾、丧失转向能力等现象;当车轮为半滚半滑状态时，路面对车轮的摩擦力最佳，制动效果最好，最佳滑移率在10%～30%之间。

如图3所示，显示了轮胎和路面之间的摩擦因数和滑移率之间的关系。

在装配ABS的车辆上，制动力得到控制，以确保它在高摩擦因数区域(图3中阴影部分)内，并且不发生车轮抱死现象，这就保证了有效的制动。

工作过程：如图4所示，ABS控制特性曲线图显示了在使用制动之后，车辆速度、车轮转速、车轮加速度/减速度和ABS压力调节器出口空气压力随时间的变化情况。

当使用制动之后，车辆速度和车轮转速降低，同时，车轮加速度/减速度也下降。在点t1，车轮转速和车辆速度之间开始产生差距。点t2之后，ABS控制器检测到车轮开始抱死，并降低ABS压力调节器的出口气压，防止发生车轮抱死。在点t3，车轮加速度/减速度开始返回正常，ABS控制器停止降低ABS压力调节器的出口气压，并使其保持常量。在点t5，车轮转速和车速基本相同，ABS控制器检测到车轮没有将抱死的趋势，并增加ABS压力调节器的出口气压。上述过程不断地重复直到车辆完全停止。

2 ABS在客车上的具体应用

目前客车上采用的主要是双管路气制动系统，随着客车性能进一步提升和法律法规要求进一步提高，大部分客车上都装配了性能可靠的ABS防抱死系统。以前的老司机深有体会：驾驶无ABS的客车为防止车轮抱死，提高其稳定性，在制动时需要通过点刹车来控制，驾驶难度大，容易疲劳；而加装ABS系统的客车制动时只要常规操作，通过系统控制器(ECU)控制实现防抱死功能。相对于常规制动系统，加装ABS系统增加了控制器(ECU)、压力调节器、ABS齿圈、传感器、ABS指示灯、线束等部件。

如图5是客车常用的4通道(4S/4M)防抱死控制系统的原理图，当紧急制动时，控制端7根据其从轮速传感器2获得的信号，当发现有一个或一个以上的车轮有抱死倾向时，会启动压力调节器4，控制调节每个通道中制动管路的压缩空气压力，使其增大、减小或者保持不变，以使制动力相对于车轮的运动状态、轮胎和道路间的附着条件保持在一个平均的最佳水平。其中4通道(4S/4M)表示4个传感器和4个压力调节器，适用于常用的2轴客车上。3轴客车使用的是6通道(6S/6M)，即6个传感器和6个压力调节器，相对于4通道而言多了一轴控制，布置方式和原理同4通道结构。

客车上一般都加装有排气制动和缓速器辅助制动系统，当ABS系统正常工作时，此车的ABS系统需控制排气制动和缓速器制动功能。因为在摩擦因数较低的路面，如果单独使用排气制动和缓速器制动，或者与主制动一起使用，驱动轮可能会抱死。在ABS正常工作过程中，当发生这种情况时，此ABS系统根据情况自动释放排气制动和缓速器制动，以防止驱动轮拖死。如图6所示，24 V的排气制动电磁阀受制动开关、离合器开关、踏板开关以及排气制动继电器控制。正常情况下，排气制动继电器是断开的，此时排气制动电磁阀吸合。当排气制动和缓速器制动与主制动一起使用时，为防止驱动轮抱死，此时ABS通过控制制动继电器吸合，使排气制动电磁阀断电，从而释放排气制动，可以避免此时驱动轮拖死。ABS就是通过不停地控制制动继电器，来控制排气制动和缓速器制动。

同时在ABS发生故障时，仪表板上的ABS警告灯发亮，并恢复到常规(不带ABS)制动系统。实际应用过程中，电气设计的控制电路可以很好地实现该工况。

在底盘布置和使用ABS系统需注意几项：

(1)传感器和齿圈应垂直对中，间隙小于0.7 mm；

(2)压力控制器安装在车架上，与制动气室连接管长度不超过1.5 m，要求阀体排气口朝下；

(3)控制器必须安装在密封舱内，防水、防撞、远离热源；

(4)如果客车在行驶过程中ABS灯亮，说明ABS系统出现故障，但常规制动仍然起作用，可以继续安全驾驶，但对于这样的客车，应尽快维修，让ABS系统功能恢复正常。

3 结束语

ABS系统在客车上的应用普及程度越来越广，加上其在技术及零部件制造质量上的不断完善和提升，进一步提高了客车的主动安全性，为乘客的出行保驾护航。

【1】刘惟信.汽车设计[M].北京：清华大学出版社，2001.

【2】公安部道路交通管理标准化技术委员会.GB7258-2012 机动车运行安全技术条件[S].北京：中国标准出版社,2012.

ABSSpecificApplicationsontheBuses

HUANG Zhizhao

(Beijing AUV Guangdong Factory, Beiqi Foton Motor Co.,Ltd.,Foshan Guangdong 528244,China)

ABS technology and development were introduced briefly. Its working principle and main role were analyzed. Specific application on the buses was illustrated as well as correlative notices.

ABS；Buses；Working principle；Braking system

2015-02-05

黄智钊(1980—)，男，助理工程师，主要从事客车底盘制动系统、车桥、悬架、底盘总布置等方面的设计工作。E-mail:27420535@qq.com。