挂车气制动系统响应时间测试系统设计与实现

中汽研汽车检验中心（武汉）有限公司 蔡博 危大波 郑华康 伍丽娜

挂车气制动响应时间是评价其制动系统性能的重要指标，直接关系到行车安全性。通过分析挂车气制动系统结构和原理，针对GB 12676-2014《商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法》标准中挂车制动响应时间性能要求，设计了挂车气制动系统响应时间检测系统，经过测试试验验证，测试系统满足标准GB 12676中的要求，为挂车气制动系统响应时间测试及设备研制提供了参考。

交通运输和物流是支撑我国经济社会发展的基础性产业，在促进国民经济发展中具有重大作用。近年来，我国城市交通运输和物流业的快速发展，大大促进了挂车运输行业的技术发展与产业进步[1 2]。挂车在实际行驶过程中，因其载重大、制动系统控制管路长等原因，导致行驶惯性大，牵引车辆和挂车制动时间不协调，从而造成严重的道路安全事故。

目前，商用车辆和挂车的制动主要采用常规气压制动，但我国很多半挂车气制动系统普遍存在着气压延迟等问题，气制动响应时间延长，挂车制动距离增大，直接影响半挂车制动性能。为确保挂车行驶过程中的制动有效性，GB 12676-2014 《商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法》中明确要求了挂车“紧急制动时，从开始促动控制装置至最不利的车轴上的制动力达到相应的规定制动效能所经历的时间不应超过0.6s”。本文在研究分析挂车气制动系统结构与工作原理的基础上，结合G B 12676标准中对挂车制动响应时间性能检测要求，对挂车气制动系统响应时间检测系统进行方案设计，并利用试验，验证了设计方案。

挂车气制动系统

目前，国内挂车制动系统主要由红色供能管路、黄色控制管路、继动阀以及ABS控制器

图1 半挂车气制动工作原理图

制动过程分为三个阶段：（1）当制动踏板踩下时，控制管路中压缩空气推动继动阀打开阀门；（2）继动阀打开后，挂车储气筒压缩空气进入制动气室；（3）制动气室中压缩空气推动制动杆，制动杆行程逐渐增大，车辆进行行车制动。

测试要求和方法

挂车制动系统的气制动响应时间测量与试验方法主要参考标准GB 12676-2014与ECE R13《M、N和O类车辆制动系统型式认证的统一规定》，两者对制动反应时间的要求及测试方法基本一致，都明确规定了商用车辆和挂车制动系统的试验方法，对气制动系统车辆响应时间的测量方法也做了详细描述，可以更加客观、规范地评价挂车制动系统性能[4、5]，其主要要求如下：

a.行车制动系统安全或部分依靠驾驶员体力以外的其他能源的车辆，紧急制动时，从开始触动控制装置至最不利的车轴上的制动力达到相应的规定制动效能所经历的时间不应超过0.6s；

b．对于装有气压控制管路的挂车，从模拟装置向控制管路提供压力达到0.65MPa时起，至挂车制动气室中的压力达到其稳态值的75%时所经历的时间不应超过0.4s；

c. 供能管路压力应为0.65MPa；

d.模拟装置在连接容积为（385±5）mL的储气筒情况下，压力从0.0 6 5 M P a上升至0.49MPa所需的时间为（0.2±0.01）s；若采用容积为（1125±15）mL的储气筒，压力上升时间为（0.38±0.02）s，压力从0.065MPa至0.49MPa的上升规律应近似线性。

方案设计

在GB 12676-2014标准附录B中明确规定了挂车气制动系统响应时间的测量方法，即在挂车与机动车辆断开连接的情况下，用一个模拟装置来代替机动车辆，与供能管路、气压控制管路接头和/或电控线路连接器相连接，模拟装置结构组成原理如图2所示。

图2 模拟装置结构原理图

GB 12676标准中规定，对于挂车，从模拟装置向控制管路提供压力达到0.65MPa时起，至挂车制动气室中的压力达到其稳态值的75%时所经历的时间应不超过0.4s，附录B中对模拟装置应所具备的特征进行了规定，如表1所示。

表1 模拟装置特征

根据GB 12676-2014 《商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法》中对模拟装置的技术要求，考虑到试验检验人员对商用车、挂车制动系统进行检验的现场工作环境，设计方案的流程如图3所示。

图3 控制流程图

在挂车气制动系统响应时间检测系统设计过程中，应充分考虑到影响挂车行车制动响应时间的各种因素，制动管路中管径大小、长度、管路布局、管路初始气压等都会对行车制动反应时间产生影响。

利用PLC来控制电磁阀的通断电从而来控制气管中气体的流通与中断，采用压力传感器实时检测储气筒内的压力，并反馈给数据采集卡。当计时完成后，关闭电磁阀，最后储气筒进行泄压排气，控制流程结束。此外，在设计过程中，由于采集压力的精度与时间要求，应考虑所使用传感器、采集卡等设备的分辨率与精度，避免因设备精度、分辨率不够而对测试结果造成较大影响。挂车气制动系统响应时间测试系统设计及实物图如图4所示。

图4 模型及实物

按照GB 12676标准中的测试流程进行测试，结果如图5所示，储气筒容积分别为（385±5）mL与（1125±15）mL时，压力从0.065MPa上升至0.49MPa的时间分别为0.15s和0.39s，满足标准中规定的时间分别在（0. 2±0.01）s与（0. 38±0.02）s范围内的要求，验证了试验设计方案的正确性与有效性。

图5 响应时间测试

结语

气制动响应时间是评价挂车气压制动性能的重要指标，决定着挂车行车制动的安全性。本文首先分析了挂车气制动系统结构与工作原理，针对GB 12676-2014标准中对挂车气制动响应时间要求，分析了挂车制动系统响应时间的测试要求和方法，设计了挂车气制动系统响应时间检测系统，经过实际测试验证，满足了挂车气制动响应时间测试需求，为商用车辆和挂车制动响应时间测试设备的设计与研制提供了一种思路。