从半挂车结构功能谈铰接列车行驶异常的纠正

张学礼　宗成强　张红卫

（交通运输部公路科学研究院运输车辆运行安全技术交通行业重点实验室，北京100088）

从半挂车结构功能谈铰接列车行驶异常的纠正

张学礼宗成强张红卫

（交通运输部公路科学研究院运输车辆运行安全技术交通行业重点实验室，北京100088）

现阶段，铰接列车是我国干线道路货物运输车辆的主要形式，其是否正常行驶，关系到交通运输安全、关系到运输企业的经济效益，正确、快速的判断和排除车辆行驶异常意义重大。本文从半挂车牵引部件、悬架系统、行走系统等半挂车结构功能进行分析，找出铰接列车出现甩尾、轮胎异常磨损等非正常行驶的原因并分析其危害性；从而提出正确的纠正方法，使车辆正常运行，实现安全、高效运输，并为广大货车车主、营运车辆维修单位以及相关技术人员提供参考。

汽车列车；行驶异常；故障原因；纠正方法

0　前言

铰接列车是由一辆半挂牵引车与具有角向移动联结的半挂车组成的车辆［1］。铰接列车也称为半挂汽车列车，是现阶段我国货物运输的主要车辆结构形式。运输的货物装在半挂车上，半挂牵引车上的承载由半挂车通过其前部下端的牵引销及其座板传递到半挂牵引车的牵引座上，实现货物运输。半挂车一般由车厢、车架、支承装置、悬架系统、行走系统、制动系统和灯光信号系统等组成，各系统又有不同的部件构成，各系统及其零部件在车辆行驶时起着不同的作用。车架上牵引销座固定加工和悬架系统中前、中、后吊耳的固定焊接是确保铰接列车正常行驶的基础，关键尺寸和公差需要在生产过程中严加控制。铰接列车在行驶过程中经常出现甩尾、轮胎异常磨损（吃胎、啃胎）现象，极易出现车辆制动距离长、轮胎提前更换和报废、增加车辆运行油耗等不良现象，引发交通事故和增加运输成本。造成这些现象的原因很多，也较为复杂，本文从半挂车结构、各部件功能等方面分析产生这种现象的原因，提出纠正措施并给出正确的纠正方法，为广大运输车辆业主、营运车辆维修单位及相关技术人员处理这一异常现象提供参考。

1　半挂车轴距尺寸与结构功能分析

影响半挂车异常行驶的主要结构有半挂车牵引销及其座板的定位和焊接，半挂车前、中、后吊耳在车架上相对于牵引销中心的定位与焊接，悬架系统的安装与调整等。主要体现在半挂车轴距应符合要求，牵引销中心至第一轴左右轮距离的差符合要求。

1.1半挂车轴距及其调整

半挂车轴距是分别过半挂车牵引销轴线和半挂车车轮中心且垂直于X平面和Y平面的两平面间的距离［2］。X平面是车辆支承平面，一般为支承车轮的平坦、坚实的水平面；Y平面为车辆纵向对称平面。半挂车在总体设计时就确定了半挂车轴距及其公差尺寸要求，半挂车在整个生产制造过程中要确保其符合要求，工艺保证应贯穿于制造全过程。但最终制造完工的车辆由于存在加工、焊接变形和测量误差等因素，安装完工的车辆轴距需要调整或校正。半挂车轴距的调整主要是通过安装每根车轴上的可调拉力杆（可伸缩）实现。

首先在干燥平坦的半挂车支承面上通过支承装置调平半挂车，用铅锤、石笔、钢卷尺等测量工具找出牵引销中心在X面上的投影点和半挂车各轴左右轮中心在水平面上的投影点（可由几种方式获取），并做出标记；然后移开半挂车，连接每轴左右轮中心点，测量牵引销中心至第一轴的垂直距离，即为半挂车轴距，也称大轴距，测量牵引销至第一轴左右轮中心点的距离，计算其差值，依次测量第一轴左右轮中心至第二轴左右轮中心距离（小轴距），计算其差值，按此方法测量第二轴至第三轴轴距及其差值；最后对照标准，判断是否超出要求，并通过调整可调拉力杆达到标准要求。在调整偏差比较大的轴距时，可调拉力杆体转动一圈可调拉力杆伸长或缩短约4 mm，车轮边距离变化大约为10 mm，调整比例大约为1：4。可调拉力杆一侧伸长或缩短4 mm时，不可调拉力杆一侧将缩短或伸长为1 mm，是4：1的比例，掌握这些比例后能够调整的更快、更准确。

图1　半挂车轴距示意图

1.2半挂车结构功能分析

车架是半挂车的主体，其制造精度高低是影响车辆行驶的基础。一是应控制牵引销座中心及其座板的位置，控制其左右居中、距最前端符合设计前悬要求。这些在生产过程中一般由工艺装备控制，牵引销是否居中是半挂车甩尾的根源；二是控制牵引销中心至半挂车中间吊耳孔中心的距离差和相应的轴距尺寸；三是控制前左右吊耳中心至中间吊耳中心的对角线距离差和后吊耳中心至中吊耳中心的对角线距离差。焊接时采取相应的工艺措施减小变形，车架一旦焊接完成，便是一个整体，尺寸不易调整。

在半挂车设计时，为了便于消除制造误差、焊接变形带来的尺寸变化，确保最终的半挂车轴距符合要求，半挂车悬架系统的拉力杆就设计成了可调拉力杆（也称为活拉杆）和不可调拉力杆（也称为死拉杆），用于轴距和牵引销中心至半挂车第一轴左右轮中心的距离差调整。

图2　拉力杆

图3　可调拉力杆安装

半挂车悬架系统的可调拉力杆是半挂车轴距及相关尺寸调整的关键部件。半挂车悬架系统一般包括吊耳（焊接在车架上）、钢板弹簧（用U型螺栓固定在车轴上）、平衡臂（安装在中吊耳上）和拉力杆等，每根车轴分左右各安装一组。拉力杆是连接前、中吊耳和固定在车轴上的拉力杆座的关键零部件，整个车辆的拉力通过车架、吊耳、拉力杆传到车轴上，使车辆运行。拉力杆除承受拉力，还承受钢板弹簧不断变形带来的循环压力。为便于轴距校正，一根车轴按左右分别安装一根可调拉力杆和一根不可调拉力杆，并按照车轴顺序进行交换，即半挂车的第一轴左边安装可调拉力杆，其右边就为不可调拉力杆，第二轴左边为不可调拉力杆，其右边就为可调拉力杆，第三轴与第一轴安装相同。

可调拉力杆和不可调拉力杆两端均镶有尼龙橡胶套。尼龙橡胶套是一个弹性元件，其主要起到缓冲和耐磨的作用，其质量和性能的高低是半挂车异常行驶的主要因素之一。现有尼龙橡胶套的制作材质也是针对于两种性能设计的，缓冲性好的耐磨性差，或损害率高，耐磨性好的缓冲力差，这就需要针对于不同的车辆，不同的运输环境选择不同性能的尼龙橡胶套，国内暂没有统一的国家或行业标准。

可调拉力杆由2个拉杆头、1个拉杆体和4个高强度自锁螺栓螺母组成。拉杆体两端是分左右旋外螺纹，拉杆头开槽并有固定螺栓螺母的一端是与拉杆体相配的左旋内螺纹和右旋内螺纹。当两端拉杆头固定，通过转动拉杆体，使整个拉杆伸长或缩短。可调拉力杆上高强度自锁螺栓螺母的选用和达到规定的扭紧力矩是关键所在。一是要求用高强度螺栓螺母（一般8.9级），这样在紧固时能够达到规定力矩，不至于达到一定力矩后，再加力，会使力矩变小（螺纹变形、拉伸）；二是要采用自锁螺母螺栓，在达到一定力矩后，不因为颠簸、受力变化而松动；三是两个高强度螺栓要交替扭紧，尤其要观察靠拉杆头一端的螺栓，因为其内部可能为空心，拉杆体内伸可能达不到该处，影响锁紧。

钢板弹簧的主要作用是承载并起到减震和缓冲作用。它是压在焊接在半挂车轴上的钢板弹簧座并通过两根U型螺栓与车轴、拉力杆座紧固在一起。在此连接中，一是控制钢板弹簧座的左右位置对称和位置尺寸符合要求；二是控制U型螺栓及其螺母的强度、高度符合要求；三是控制U型螺栓的扭紧力矩达到规定要求，最好在钢板弹簧有预压力时进行扭紧，因为钢板弹簧在承载后随着路面的不平、车辆运行的速度变化等会发生变化，易使U型螺栓松动，导致悬挂系统变形，使车辆行驶异常。

平衡臂主要是在车辆上下坡或颠簸时起到平衡各轴之间的承载力的作用。其通过销轴安装在半挂车的中吊耳上，一轴车不安装，两轴车安装2个，三轴车安装4个。钢板弹簧在平衡臂中的左右均衡度也是车辆异常行驶检查的关键项目，如果偏到一侧，或与一侧磨损严重，也需要进行调整。

2　车辆异常运行的危害与纠正

半挂车牵引销中心至半挂车第一轴左右轮距离差（通常所说的等腰三角形）及其后面的轴距差是影响半挂车正常行驶的外部体现，大多异常现象也是通过更换破损零部件、提高螺栓拧紧力矩等纠正。铰接列车行驶过程中异常现象表现较多，本文主要是指在用车辆牵引销处出现异常响声、半挂车“甩尾”和半挂车出现轮胎异常磨损等现象。

2.1牵引销处异常响声

牵引销是半挂牵引车与半挂车的机械连接机构，承载着牵引力、撞击力和各种摩擦力，是半挂车的牵引力点。按照国家标准分为50号牵引销［3］和90号牵引销［4］，与车架的连接分为法兰盘定位和圆锥面定位两种方式。其互换性应符合GB/T 4606和GB/T 4607的规定，强度满足GB/T 15088规定［5］。

在用车辆有时半挂牵引销处在运行过程中出现异响，这就要在适当的时候将半挂牵引车与半挂车脱开，分别测量半挂牵引销鹅颈处的尺寸、牵引座连接钩的尺寸，按照GB/T 31883标准［6］判断是否达到了磨损极限尺寸，出现了配合间隙。必要时更换牵引销或牵引座连接钩，消除间隙。这种现象在车辆起步、制动时容易出现前后撞击，牵引销由于磨损严重且超过其表面热处理硬层，强度不够易变性或断裂，极易出现交通事故，应急时处理。

2.2半挂车“甩尾”

一般甩尾的车辆不会吃胎（三轴平行），但是车辆油耗会增加。甩尾主要由几方面原因造成：半挂牵引车跑斜（主要是驱动轮不正，产生推力角）、牵引销不正（偏差5 mm以上）、安装定位原因使三轴整体偏移等。一般可以通过测量或路试来判断是否出现甩尾。一是一般情况下，驱动桥不正，观察挂车会向驱动桥靠前的方向甩尾。二是半挂车牵引销不正会向牵引销偏的方向甩尾。三是三轴整体不正那边靠后向那甩尾。可以根据其故障有针对性的解决，也可以通过轻微调整三根半挂车轴的整体偏移来解决甩尾问题。

2.3轮胎异常磨损

轮胎是半挂车的重要部件之一，其消耗量占运输成本的20%～30%。轮胎使用是否合理，保养、调整是否及时、到位，将直接影响半挂车的行驶性能和货物运输企业的经济效益。由于三轴半挂车运量大、效益高，为不少大型运输公司所选用。但不少三轴半挂车行驶一定时间或距离后，就不同程度地出现了轮胎磨损异常现象，并且随行驶里程的增加，日趋严重。

在出现轮胎异常磨损时，应根据实际情况判断什么原因造成。一是看半挂牵引车与半挂车高度是否匹配，一般情况下空载时半挂车前段比后端高30～60 mm，满载后基本保持半挂车水平或前段略高。当前端比后端高处100 mm以上时，铰接列车匹配就不合理了，这种情况下半挂车前轴轮胎磨损严重；反之，当半挂车前端比后端低100 mm以上时，半挂车后轴轮胎磨损严重。

半挂车出现吃胎现象时，应检查半挂车轴轴距及左右轮偏差是否增大，偏差增大引起轮胎磨损异常。半挂车行驶时，车轴两端轮胎的转速是相同的。如果轴距发生变化，两端轮胎的侧向滑动磨擦力增加，轮胎就边滚动边滑动，从而引起轮胎磨损异常。吃胎的车辆表现是轴距及左右偏差增大，但实际应查明原因。从前面半挂车结构功能分析看，应该有以下原因，一是U型螺栓是否松动，造成钢板弹簧松动和拉力杆座松动，使整个悬架系统尺寸变化；二是铰接列车在不正常路况条件下行驶，且载荷较大，容易使半挂车轴总成变形，造成轴距及左右偏差变化；三是悬架系统中拉力杆两端尼龙橡胶套损坏。因为车辆在行驶过程中，路面凹凸不平，急转弯等原因，使拉力杆尼龙胶套容易损坏。拉力杆是悬架系统中车轴定位的重要部件，如果导向拉杆胶套损坏，就会影响车轴左右两端的定位，从而使轴距出现偏差；四是检查可调拉力杆自锁螺母是否松动、力矩是否达到要求以及是否使用高强度螺栓螺母等。

轮胎保养换位是否也是关键因素。由于路面有一定拱度，轮胎花纹气压多有差异，如果这种状况持续时间较长，不同部位轮胎的受力、磨损各不相同，进而使相关轮胎磨损异常。即使装在同一轮毂上的两条轮胎，也会因轮胎胎面、花纹差异较大，两轮外径尺寸相同，导致相关轮胎磨损异常。因此，在换装轮胎时，同一轮毂上的两条轮胎应尽量一样，并且经常观察各轮胎的磨损情况，使它们不断地换位，保持磨损均衡。

检查半挂车各车轮是否变形，是否达到圆度要求。车轮变形也引起轮胎磨损异常。这是因为车辆在行驶过程中，由于路面凸凹不平或严重超载，轮辋容易偏摆失圆或开裂，致使轮胎重心偏移，引起“相关单胎”异常磨损。可通过测量轮辋尺寸，进行校正或更换轮辋处理。

另外，轮胎气压相差较大，频繁使用紧急制动，也会导致轮胎局部磨损严重。三轴半挂车在转弯时，所有轮胎的转弯半径均不相同。由于车轴无差速器，所以转弯半径较小的轮胎就会出现较严重的搓磨现象，从而导致轮胎磨损异常。这要在使用车辆时严加注意。

3　结语

随着我国经济的发展、高速公路路网的逐步建成和完善，货物运输由生产资料、原材料向附加值较高的生活用品、快递业发展以及治理超载超限运输的进一步深入和标准的统一，相信半挂车异常行驶现象会逐渐减少。但总体来看，由于半挂车产品质量由国家抽查监控到由企业自控，关键零部件缺少技术和标准支撑（尤其是悬架系统的尼龙橡胶套），且半挂车与半挂牵引车由半挂车企业根据用户要求进行匹配等原因，我国铰接列车的质量不容乐观，用户与挂车企业产生纠纷和打官司的事情时有出现。因此建议生产企业提高产品质量、相关部门研究制定零部件标准、使用单位加强车辆保养，避免车辆异常行驶现象的发生。

［1］ GB/T 3730.1-2001，道路车辆 类型 术语和定义［S］.

［2］ GB/T 3730.3-1992，汽车和挂车的术语及其定义 车辆尺寸［S］.

［3］ GB/T 4606-2006，道路车辆 半挂车牵引座50号牵引销的基本尺寸和安装、互换性尺寸［S］.

［4］GB/T 4607-2006，道路车辆 半挂车牵引座90号牵引销的基本尺寸和安装、互换性尺寸［S］.

［5］GB/T 15088-2009，道路车辆 牵引销 强度试验［S］.

［6］GB/T 31883-2015，道路车辆 牵引连接件、牵引杆孔、牵引座牵引销、连接钩及环形孔 机械连接件使用磨损极限［S］.

Nowadays， articulated semi-trailer is the main type of freight vehicle on arterial road， vehicle's running state is related to transportation safety， freight enterprise's economic benefit， therefore fast judgment and elimination of faults occurred in vehicle running has great significance to enterprise. This paper analyzed the structure characteristics， such as semi-trailer fifth wheel kingpin， suspension system，running system， and analyzed the hazards of combination vehicle's drifting and tyre's abnormal wear， found the potential reasons. Finally， this paper put forward the correct ways of error treatment， it can keep the combination vehicle in normal running state， achieve safe and efficient transportation， and also it can be the reference to vehicle's owner， vehicle's maintenance enterprise and related technical personnel.

articulated semi-trailer； abnormal running； fault cause； correction method

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