摘 要：牵引车和半挂车组成了牵引列车，其制动性能主要表现在以下两个方面：1、常规制动情况下的制动能量的分配；2、紧急制动情况下的车辆姿态的稳定。制动能量合理分配的具体表现就是列车所有车轮制动器温升的平衡，如果由于个别车轮温升过高造成制动热衰退，紧急制动时就会出现牵引列车的推头或甩尾。针对国内推广甩挂运输的趋势，在工作实践中对主挂制动协调性进行了长期研究与探索致力于摸索出一种科学的理论依据与评测方法。

制动时，当车轮制动力大于地面反力时，车轮会抱死并在路面上拖滑，此时ABS应介入调节；车轮制动力小于地面反力时，车轮线速度低于车身速度，其差异叫做车轮滑移率WSS（Ｗheel-Ｓpeed Ｓlip），这个车轮滑移率是评价和控制主车车轴之间以及主挂之间制动力分配的重要参数。

车轮制动力（T）的影响因素：控制气压、气室型号、调整臂长度、摩擦片的摩擦系数

地面反力（P）的影响因素：车轮载荷（这里的载荷指制动时轴荷转移后的动载荷）、　路面附着系数

制动强度（brake　rate）是指制动时，车轮制动力T与地面反力P的比值。

在制动强度的影响因素中，车轮端的制动气压应该是体现司机意图的线性控制参数，制动器摩擦片的摩擦系数是摩擦片的特征参数，其热衰退的负面特性对制动的稳定性影响很大；车轮的动载荷与减速度的大小及车辆重心高度及悬架型式有关，制动过程中，路面附着系数也是个不可控变量。由此，制动强度是受制动器温度及路面附着系数等综合因素影响的变量，制动过程属于开环控制，这也是主挂制动协调的复杂性所在。

三、 主挂制动协调性的目标与法规要求

１、主挂制动协调性的目标：牵引车和挂车制动强度相等（TM/PM = TR/PR），主挂车各自制动各自的‘重量’，这里的‘重量’是指制动进行时轴荷转移后的‘动态重量’。这里制动强度也应考虑制动器温升的影响。

对全挂车而言，理想的制动协调性

D＝０

对半挂车而言，理想的制动协调性

D＝Ps＊减速度

Ps＝半挂车作用在牵引车上的垂直载荷

TM / PM = 牵引车制动强度；（TM：牵引车所有车轮周缘上的制动力之和；PM：路面对牵引车所有车轮的静态法向反力之和）

TR / PR = 挂车或半挂车制动强度；（TR：挂车所有车轮周缘的制动力之和；PR：路面对挂车所有车轮的醉在法向反力之和）

D = 作用在挂接装置上的推力（拉力取正值，推力取负值)

３、兼容性范围带及响应时间的方法

利用转鼓试验台进行‘兼容性范围带’测绘。利用转鼓试验台测轴荷及制动力：

Pｍ＝挂车控制管路压力，也叫基准制动力（支起车轮，用手不能转动车轮时的气压）

响应时间设备及要求：

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≤0.4s。

主车响应时间设备 挂车响应时间设备

四、主挂制动协调性解读

从能量角度来看，制动能量就是降低车速所消耗的车辆动能，减速制动过程就是将动能转换为热能的过程。制动‘兼容性范围带’保证了主、挂车之间制动器的制动能量平衡，避免热衰退。制动响应时间的要求保证了主、挂车在紧急制动时的稳定性（主挂车均须安装ABS）。

法规在制动兼容性及响应时间的要求，主要是针对主挂制动协调性的以下两方面的情况：

正常制动情况下（ 比如 ＜ 2 m/s² ），制动能量的平衡

紧急制动情况下（ 比如 ＞ 4m/s² ），主挂车的稳定性

１、制动能量平衡的目的在于均衡所有车轮制动器温升，避免出现热衰退

温度对效率和磨损的影响

 随着摩擦片温度的上升，摩擦系数会逐渐降低，达到‘衰退温度’后，摩擦系数急剧下降，产生严重的热衰退；

随着摩擦片温度的上升，摩擦片的磨损量也会逐渐加大，达到‘衰退温度’后，摩擦片碳化现象会加剧；

‘衰退温度’拐点与摩擦片的成分有关，鼓式制动器的此值一般在150-180℃之间

制动温度对主、挂车磨损的影响

制动温度对列车磨损的影响

制动器温度升高会导致制动器热衰退，同时制动蹄片磨损加剧。正常制动下制动能量的分配，是主、挂制动协调性的关键因素。通过设计、试验合格的车辆，制动强度在‘协调性范围带’内，可以避免主、挂车制动器温度过高而产生热衰退，同时所有车轮的蹄片磨损也保持在合理范围内。

２、响应时间的要求，保证了紧急制动情况下，主挂车的稳定性

主挂制动强度一致，磨损和发热同样很小，列车制动时笔直且稳定。

3、制动协调性总结：

‘兼容性范围带’(准静态制动分配) + 响应时间(动态响应) + ABS (在所有工况下稳定的性能（鲁棒性　robustness ）= 主挂制动协调

五、挂接力控制系统 Coupling Force Control system （CFC）

挂接力控制系统是一种自动平衡牵引车和挂车制动强度的系统（功能）。与ABS只能在制动时车轮出现抱死才介入的控制原理不同， EBS可以参照车轮滑移率信息WSS（ Wheel-Speed Slip）主动控制轮端制动器的气压，优化制动力分配BFD（Brake Force Distribution）。因此，主挂车均安装EBS并实现通讯，可以认为是闭环的控制过程，并能实现最优化的挂接力控制。主挂车EBS通讯协议为ISO 11992。

推荐甩挂运输的主挂都安装EBS，这样的列车组合具用以下优势：

通过主挂之间快速的CAN通信，降低了制动距离和提高了响应时间；

基于ESC，给主挂整体匹配带来最好稳定性控制；

通过轮速进行挂接力控制来实现最优化的挂接力控制；

 通过EBS的制动管理功能，集成缓速器控制，降低摩擦片的磨损；

可以将更多的信息传输到牵引车仪表上（例如：挂车胎压、挂车制动系统压力、挂车摩擦片磨损、报警灯、稳定干预、挂接力控制时的轮速等）

挂接力控制原理

以牵引车前轴为基准，调节后轴的制动压力，使得前后轴速度差为0 ，牵引车前后轴的制动强度相同

调节握手阀的压力，使得挂车和牵引车前轴的速度差为0，主挂车制动强度相同

备注：挂车需要装配感载阀

六、目前市场现状

建压过程

标准的挂车ABS是4S/2M，采用的是低选侧控的控制逻辑。ABS传感器装在1、3轴上，左右两侧各由一个电磁阀控制，如果有车轮制动抱死，同一侧的制动气室均释放气压，避免车轮抱死；

背景：主挂车均为EBS，主车三轴均为盘刹，挂车两轴均为鼓刹。司机反应平时制动可以，偶尔紧急制动无刹车。

《半挂车互换性参数对甩挂运输的影响》