教练运输车副制动装置分析与设计

马 超，张宏泽，郭 勇，高云鹏

（中国人民解放军63602部队，甘肃酒泉 732750）

0 引言

随着我国社会进入了新时代，居民对汽车的需求越加迫切，驾驶已成为广大人员必备技能。在驾驶培训中，由于驾驶学员接触汽车时间短、驾驶技能较弱、应急处置能力欠缺，在进行驾驶培训时不能合理使用制动减速，遇到紧急情况不能采取紧急制动，需要教练员采用副制动及时制动，规避安全风险。制动是汽车的重要组成部分，其作用是使行驶中的汽车减速、停车，使下坡、转弯行驶的汽车速度保持稳定，是汽车最重要的安全保障系统，教练车上的副制动需要有较高的安全性和可靠性。

1 副制动装置设计原则

教练车是驾校专供教学使用的汽车，用于驾驶学员进行驾驶培训，根据GB/T 7528—2019《橡胶和塑料软管及软管组合件 术语》的要求和JT/T 198—2019《汽车技术登记评定标准》所规定的二级车以上技术条件，需要有安全副制动操纵装置，副制动与车上原有的主制动操作装置配合使用，教练员在教学过程中一般通过副制动操纵装置进行教学辅助和应急处置。副制动操纵装置是相对汽车自身的制动系统而言，在副驾驶位置独立加装的一套制动踏板，供教练员紧急制动用，是车辆出厂后单独加装的副制动操纵装置。副制动装置具有以下4个设计原则。

（1）副制动装置安装位置应便于操作。目前教练运输车主要包括东风天锦EQ1120GA、解放CA1125、解放CA1122J 车型，这些车型驾驶室内设有主驾驶、中间驾驶和副驾驶3 个位置。在驾驶培训时驾驶学员位于主驾驶，教练员在培训初期位于中间驾驶位置，培训中后期位于副驾驶位置，因此安装的副制动操纵装置应便于教练员在中间和副驾驶位置时操作。

（2）副制动装置应适应驾驶室内结构布局。不同车型的副制动安装环境不同，解放CA1122J 车型驾驶操纵台下方空间宽敞，东风天锦EQ1120GA 和解放CA1125 驾驶操纵台下方空间狭小，EQ1120GA 副驾驶位置下方有车架大梁，因此安装的副制动装置应能够充分适应各车型的驾驶室布局。副制动装置在安装过程中需要在驾驶室内地板上打孔，安装后应注意做好密封处理，防止尘土等杂质进入，同时也要做好保温处理。

（3）副制动装置应响应迅速、结构精简、可靠性强。自主设计的副制动装置应该科学严谨，设计方案应经过评审，研制过程应经过分析计算符合要求，并进行多次试验确保产品的可靠性，安装工艺简单且不破坏驾驶室内基本设置。副制动装置的制动效能和原车制动等效，响应迅速，同时具备制动灯等各类辅助功能。

（4）副制动装置符合人机工程。设计的副制动踏板要充分考虑人机工程需求，副制动踏板结构和角度设计合理，确保教练员踩在副制动上的脚部不疲劳且便于发力，而且副制动装置的安装位置不能影响副驾驶位置人员腿部和脚部的活动空间，确保教练员乘车的舒服性。

2 副制动系统基本原理

经过长期驾驶员培训实践，结合东风天锦EQ1120GA、解放CA1125、解放CA1122J 车型3 款车型的结构特点，系统设计了拉索连接式（以EQ1118 型运输车为例）、杠杆操纵式（以CA1122 型运输车为例）、气压控制式（以CA1125 型运输车为例）、双位操控式（以CA1122 型运输车为例）等4 种通用性、可靠性、灵活性高的副制动装置，解决踏板回位性、装置操作性、布局适应性较差的问题，有力地保证了驾驶训练的安全性。

2.1 拉索连接式副制动装置

拉索连接式副制动装置主要在东风天锦EQ1120GA 运输教练车上使用，是在驾驶室操作台下方安装了一套单独的制动踏板，通过拉索作用主制动实现教练车制动。拉索连接式副制动装置由复制动踏板总成（副制动踏板支架、副制动踏板臂、固定轴、轴套和、衬套、回位弹簧、副制动踏板）、软轴拉索总成（含软轴拉索、软轴护套、导向支架）、主制动踏板总成（主制动踏板臂）和行星转轴组成（图1）。

图1 拉索连接式副制动装置结构示意

软轴拉索套设在软轴护套内，软轴护套穿设在导向支架内，导向支架固定在车体上。软轴拉索的一端穿设在副制动踏板支架上端的固定板的软轴通孔内与行星转轴连接，另一端与主制动踏板总成的主制动踏板臂连接。副制动踏板支架下端的两个支撑杆之间设有固定轴，固定轴上套设有轴套，副制动踏板臂固定在轴套上，在轴套上设置有用于将副制动踏板臂回位的回位弹簧。

当踩压副制动踏板，副制动踏板臂就会带动与其固设在一起的行星转轴转动，行星转轴牵拉着软轴拉索沿着软轴通孔移动，从而带动与其连接的主制动踏板总成的主制动踏板臂运动，便可将副制动操纵装置上的操纵力传递至主制动操纵装置，教练车开始制动。当停止踩压时，副制动踏板臂会在该回位弹簧的作用下恢复到原始状态，软轴拉索也会在主制动牵拉下相应恢复到原始状态，从而有效保证副制动操纵装置的回位性，提高整个副制动操纵装置的操纵精度和操纵的灵活性，且不会影响主制动操纵装置的正常操纵性能。软轴拉索的两端设有限位螺丝，可以调节软轴拉索的长度，从而调节副制动的响应行程。

2.2 杠杆操纵式副制动装置

杠杆操纵式副制动装置主要在解放CA1122J 运输教练车上使用，是在驾驶室操作台下方安装了一套单独的制动踏板系统，通过杠杆原理作用主制动实现教练车制动。杠杆操纵式副制动装置由副踏板、传动杆、连接端、主踏板臂、挂簧、轴套和固定板组成，见图2。

图2 杠杆操纵式副制动装置结构示意

杠杆操纵式副制动装置传动杆由与轴线基本成直角的第一杆部和第二杆部组成，连接端通过固定螺丝套于第一杆部的末端，可上下伸缩调整角度，连接端通过挂簧连接驾驶主制动踏板装置的踏板臂，连接端末端套有圆筒，可灵活转动，降低了连接端与主制动臂的摩擦。连接杆通过轴套和固定板安装在驾驶室地板上，长度和形状可根据驾驶室内结构调整。副制动踏板通过焊接的方式连接于第二杆部末端，副踏板的初始角度α 可通过调整具有可调节结构的传动杆来实现。

当踩压副制动踏板时，副制动通过传动杆使得连接端按压主踏板臂，从而使得主制动踏板装置进行制动，当教练员松开副踏板时，在主制动踏板的回复力作用下，副制动踏板装置回复到初始位置，连接端不再作用在主踏板臂上，从而主制动踏板装置也回到初始位置。

2.3 气压控制式副制动装置

气压控制式副制动装置主要在解放CA1125 运输教练车上使用，是在原有的气压控制式行车制动系统中，增加了一套与主制动控制装置并联的副制动控制装置。它是由副制动阀、制动阀下腔三通、制动阀上腔三通和两个双通单向阀和以及副制动气压管路组成，另外单独增加了制动灯传感器，保证了副制动工作时制动灯也能正常工作。气压控制式副制动装置安装在驾驶室副驾驶地板上，踏板在地板上方，副制动阀总成部分在地板下方，两个双通单向阀和两条三通连接管路沿原车管路布置，保证了驾驶室地板上空间的简洁。安装气压控制式副制动装置的气压控制式汽车制动系统，包括依次连接的空压机、调压阀、干燥器和湿储气筒，湿储气简通过四回路保护阀与手控阀的进气口和主储气简的两个进气口连通，手控阀的出气口与快放阀和双向阀连通，主储气筒的前腔出气口通过制动阀下腔三通与制动系统的主制动阀的下腔进气口、副制动阀的下腔进气口连通，主储气筒的后腔出气口通过制动阀上腔三通与制动系统的主制动阀的上腔进气口、副制动阀的上腔进气口连通，主制动阀的下腔出气口、副制动阀的下腔出气口依次通过双通单向阀Ⅱ、快放阀与制动系统的前制动气室连通，主制动阀的上腔出气口、副制动阀的上腔出气口依次通过双通单向阀I、继动快放阀与制动系统的后制动气室连通，后制动气室与快放阀和双向阀连通，副制动阀选用串联双腔制动阀（图3）。

图3 气压控制式副制动系统原理示意

当踩下主（副）制动阀的踏板时，主储气筒的压缩空气分别经制动阀上腔三通、制动阀下腔三通进入主（副）制动阀的上、下腔进气口，从主（副）制动阀的上、下腔出气口流出。主（副）制动阀的下腔出气口流出的压缩空气，经双通单向阀Ⅱ，双通单向阀Ⅱ阀芯被气压推动到一侧（另一侧），导通主（副）制动与快放阀之间管路，堵塞副（主）制动管路，防止空气从副（主）制动阀排气口排出，压缩空气通过快放阀进入前制动气室，使前轮制动。主（副）制动阀的上腔出气口流出的压缩空气经过双通单向阀，双通单向阀I 阀芯被压缩空气推动到一侧（另一侧），导通主（副）制动与继动快放阀之间管路，堵塞副（主）制动管路，防止空气从副（主）制动阀排气口排出，压缩空气通过继动快放阀进入后轮制动气室，使后轮制动。放松主（副）制动阀踏板时，前、后制动气室内的压缩空气分别经快放阀和继动快放阀的排气口排入大气，制动回路中压缩空气分别经双通单向阀I、双通单向阀Ⅱ，按原途径从主（副）制动阀的排气口排入大气，解除制动。当主、副制动阀的踏板都踩下时，通常先踩下的或踏板行程大的制动阀起作用，只有当主、副制动踏板都抬起时，制动才能解除。

2.4 双位操控式副制动装置

双位操控式副制动装置主要在东风天锦EQ1120GA 运输教练车上使用，该装置与拉索连接式副制动装置和杠杆操纵式副制动装置较为相似，是在驾驶室操作台下方安装了一套单独的制动踏板系统，通过牵拉主制动踏板实现教练车制动。双位操控式副制动装置由左支架、左侧副制动踏板、右侧副制动踏板、右支架、踏板轴、制动摇臂和钢丝绳组成。双位操控式副制动装置的踏板轴分别与左支架和右支架可转动连接，踏板轴上固定连接有制动摇臂，制动摇臂通过左侧副制动踏板锁止机构与左侧副制动踏板传动臂连接，左侧副制动踏板传动臂上固定连接有左侧副制动踏板，钢丝绳一端与制动摇臂上端连接，另一端与主驾驶位置的主制动踏板连接，右侧副制动踏板传动臂的一端与右侧副制动踏板固定连接，另一端与踏板轴固定连接，U 形拨杆的两端分别在制动摇臂两侧与踏板轴固定连接，左支架与左侧连接板连接，右支架与右侧连接板连接。在右侧副制动踏板传动臂上设置有踏板轴孔，踏板轴穿过踏板轴孔，并通过锁销固定右侧副制动踏板传动臂，软钢丝的一端与锁销的一端连接，另一端与右侧副制动踏板传动臂连接，左支架上设置有与右侧副制动踏板传动臂上的踏板轴孔相应的凸耳，凸耳上设置有锁销孔（图4）。

图4 双位操控式副制动装置结构示意

双位操控式副制动装置可以根据实际需要调整两个副制动踏板的位置，可实现副制动装置在左侧副制动踏板工作、右侧副制动踏板工作和双侧副制动踏板均停用3 种作业模式间切换。

驾驶员在开始培训时，需要教练员随时把控车辆方向，教练员应位于中间位置，故需要选用左侧副制动踏板工作模式，为了节省驾驶室空间，方便教练员上下车，将右侧副制动踏板置于停用状态，作法是将锁销拔出，将右侧副制动踏板传动臂及右侧副制动踏板从踏板轴上取下固定在左支架的凸耳上，并用锁销锁止。在驾驶培训后期，不再需要教练员把控车辆方向，教练员可位于驾驶室中右边位置，故采用右侧副制动踏板工作模式，将左侧副制动踏板置于停用状态，作法是拉动左侧副制动踏板锁止机构的拉环，锁销从锁止孔中退出，制动摇臂与左侧副制动踏板传动臂分开，推动左侧副制动踏板传动臂，将左侧副制动踏板传动臂上的下锁止孔与制动摇臂上的锁止孔对准，松开拉环，锁销在复位弹簧的作用下插入对应的锁止孔中，将制动摇臂与左侧副制动踏板传动臂叠放。

上述的4 种副制动装置经检测线制动性能检验，4 种副制动装置的制动力、制动力平衡及制动响应时间均能满足，经路试制动性能检验，制动距离、平均减速度和制动稳定性满足符合国家标准规定要求。

3 副制动装置基本特点

拉索连接式副制动装置在操纵力传递过程中阻力小，能有效保证副制动装置操纵的灵活性和可靠性，整体结构简单、占用空间小、布局灵活，可根据实际的布局需要设置在车辆合适位置。但拉索为钢丝绳，反复的抽拉需要定期的润滑保养，而且钢丝绳容易磨损，需要定期检查。

杠杆操纵式副制动装置通过调整传动杆改变副踏板的初始角度，以适应不同车型、不同教练员需求。通过挂簧将连接端连接到主制动踏板的踏板臂上，可减少连接端与主踏板臂之间的冲击，这种副制动为机械传动，结构简单，可靠性强，日常检查维护方便，实用性强，但传动杆只能布局在驾驶室，影响驾驶室空间，传动杆容易被误碰导致误动作，使用中有一定的噪音。

气压控制式副制动装置具有主、副制动系统不会发生干涉、构造简洁、拆装便捷，操纵性和安全性较强，相比其他类型的副制动响应最快。副制动阀可作为主制阀的备份，提高了制动系统的可靠性。但受制动阀体积的影响，安装的位置容易受汽车结构的影响，而且涉及气管路的连接和双通单向阀的安装，技术要求较高。

双位操控式副制动装置在使用时可以根据实际需要调整两个副制动踏板的位置，副制动踏板工作状态转换只需插拔相应锁销即可实现，不用其他任何工具，省时、省力，使用方便灵活，更紧贴驾驶培训需求。但其结构复杂，制作工艺要求高，而且占用空间大，安装固定对驾驶室地板破坏较多。

4 结语

通过介绍副制动在驾驶培训中的地位和作用，分析副制动4 个设计原则，系统介绍拉索连接式、杠杆操纵式、气压控制式、双位操控式4 种副制动装置主要结构和工作原理，客观分析了4 种副制动的基本特点。通过综合分析得出，气压控制式副制动装置整体上要优于其他类型的副制动，后续可在教练车出厂时预先安装副制动或预留副制动安装位置，提高副制动的可靠性和舒适性，更好地保证教学培训的安全性。