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1、云南地处云贵高原, 是一个多山省份, 其地形多样、 复杂。近年来, 随着国民经济的不断发展和国家实力的增强, 云南的公路建设取得了巨大成就,公路通车里程已达1 7万k m,居全国第一。 但是, 在云南的公路中,高等级公路的里程较短, 绝大部分是山区公路。 由于历史原因和特殊的地理环境因素, 决定了公路运输在云南的运输体系中占有主导地位,全省9 3 %的客货运输都依靠公路。车辆长时间在弯多、 坡陡的道路条件下负重运输, 其制动器极易产生高温, 这不仅会使摩擦片与制动鼓的磨损加剧甚至烧损, 还会造成制动失效,从而严重影响车辆的运行安全。因此, 科学合理地解决汽车运行过程中制动效能的热衰退问题, 对
2、于改善汽车运行安全, 减少交通事故, 提高道路运输效率有着极其重要的意义。1 .制动效能热衰退的危害山区地形复杂,经常会遇到上坡、 下坡、 狭窄、 弯多等道路情况。影响山区行车安全的主要问题就是制动效能的降低, 而其中制动效能热衰退是造成制动效能下降的主导因素,严重时甚至会造成制动失效, 其直接后果就是在危险路段车辆不能有效地减速, 从而发生翻车、 坠崖事故, 导致车毁人亡。 在云南省近几年发生的重特大交通事故中, 有很大一部分都与制动效能热衰退导致的车辆制动失效有关。2 0 0 4年2月1 8日晚, 一辆满载甘蔗的大货车因制动失效冲过一收费站, 与停在收费站出口的一辆大客车相撞, 导致大客车
3、倾翻于路外护坡下, 造成1 5人死亡。事后, 对大货车的中桥及后桥各车轮进行了检查, 发现其制动鼓外表面呈红褐色, 制动鼓内摩擦面呈蓝色, 说明该车制动鼓曾在高温状态下工作, 呈现出严重的制动效能热衰退现象。易门县茶树收费站位于安易二级公路1 0 k m处的白龙坡底, 白龙坡长近3 k m, 弯急坡陡, 因收费站设置不合理, 多次发生重型货车因长下坡产生制动效能热衰退, 导致制动失效的重特大交通事故。经调查, 在该路段发生交通事故的肇事车辆有8 0 %为重载车,这些车往往超载现象严重, 有的实载量高于核载量近1 0倍。超载导致车辆下长坡时制动器产生高热, 使制动效能严重下降, 极易发生交通事故
4、。曲靖境内的江召公路, 有一处连续1 2 k m的长坡,自建成通车以来,该路段发生过多起因制动效能热衰退导致制动失效造成的重大交通事故。从对典型事故案例中肇事车辆的检验情况来看, 车辆自身的制动系统技术状况均良好, 但存在着一个共性的问题, 就是汽车下长坡时产生了严重的制动效能热衰退, 当车辆重载甚至严重超载时, 会加剧制动效能的降低, 最终导致车辆因制动失效而发生交通事故。2 .制动效能热衰退产生的机理汽车在高速制动或下长坡制动时, 制动器要长时间地实施高强度的制动,这使得制动器的温度迅速上升。 在机械、 物理、 化学三种因素的作用下, 制动器的摩擦系数变小, 摩擦力矩显著下降, 从而使汽车
5、的制动效能明显下降, 这种现象即称为“ 制动效能热衰退” 。汽车制动器的结构和制动器摩擦副的材料是影响制动器抗热衰退性能的主要因素。 汽车制动效能的热衰退现象, 尤其是鼓式制动器的热衰退, 是普遍存在且不可避免的。与盘式制动器相比, 鼓式制动器具有制动力大的显著特点, 但是其散热能力及抗热衰退能力也远差于盘式制动器。交通事故统计资料显示, 在由制动效能热衰退引发的交通事故中, 肇事车辆基本上全部装配鼓式制动器。鼓式制动器常以石棉摩擦材料做摩擦片,而以铸铁材料做制动鼓。在摩擦片里, 含有大量在生产过程中被固化下来的有机化合物。 在汽车制动过程中, 只要制动器的温度不超过摩擦片的最高工作温度, 其
6、制动效能就会相对恒定。但是,若温度超过3 0 0 ,摩擦片里的有机化合物就会气压淋水装置存在的问题及改进措施云南/陈勤彦 倪志海 沈宇明 吉 光A U T OMOB I L EMA I N T E N A N C E养护指南3 6汽车维修2 0 0 7 .81 -贮气筒2 -调压阀3 -气压阀4 -进水阀5 -淋水箱6 -驾驶室7 -水管8 -放水阀 9 -出水阀1 0 -水管1 1 -气管1 2 -喷嘴图1传统气压淋水装置工作原理121 134567891 01 2受热分解, 析出气体和液体。这些析出的气体和液体滞留于摩擦片与制动鼓内表面之间,起到润滑膜的作用, 导致摩擦系数变小, 在相同的
7、踏板力下其摩擦力矩显著降低, 使得车辆的制动效能下降。此外, 制动鼓的材料成分、 质量、金相组织、 硬度等因素也会影响制动器的抗热衰退能力。 在车辆制动过程中,如果制动鼓的温度上升过高, 制动鼓会因受热而膨胀、 软化, 甚至其金相组织也发生变化, 从而引起其物理特性的改变。根据摩擦学理论, 温度对摩擦系数的影响, 一般是随着温度的升高摩擦系数增大, 但当摩擦系数达到最大值时,若温度继续升高,摩擦系数反而会下降。3 .气压淋水装置存在的问题由于热衰退是车辆高速制动及在山区行车不可避免的问题, 为了克服制动效能热衰退带来的安全隐患,一些国家规定大型车辆必须采用辅助制动措施。在发动机制动、 排气制动
8、和淋水制动三种辅助制动措施中,发动机制动很少被采用, 排气制动和淋水制动的效果基本相同, 据国内有关机构研究表明, 这两种辅助制动措施的效果明显, 基本上能将制动器的温度控制在安全范围内。在我国, 常利用冷却水对轮毂进行冷却, 以降低制动器的温度, 保证汽车有足够的制动效能, 这是一个很有效的方法。1) 传统气压淋水装置的结构在山区的公路运输中, 采用最广泛的是在汽车上加装一种气压淋水装置, 其工作原理如图1所示。在传统的气压淋水装置中, 淋水箱安装于车架两侧贮气筒前后的适当空间里,淋水箱的容量根据可用空间的大小及用户的需要而定。 淋水箱前装有调压阀和气压阀, 一般通过气管连接至贮气筒。贮气筒
9、内的压缩空气, 根据调压阀设定的气压, 从淋水箱的顶部对淋水箱中的冷却水加压。 加压后的冷却水经过出水阀后分成两路, 一路通向放水阀,用来接水洗车或做它用;另一路通过水管接至驾驶室, 通过人为控制来对四个车轮的制动鼓进行淋水降温。调压阀在安装前需要进行压力预设, 其开启压力一般设为0 .2 M P a。当淋水箱内的气压低于0 .2M P a时,调压阀打开, 贮气筒内的压缩空气通过调压阀进入到淋水箱中, 对冷却水进行加压。对淋水箱注水时, 应首先关闭气压阀停止加压, 然后打开进水阀, 用水管通过进水阀向淋水箱中注水。 淋水箱注满后, 关闭进水阀, 打开气压阀, 对淋水箱进行加压。加压后的冷却水通
10、过出水阀流向放水阀和驾驶室的分流管路。 当汽车高速制动或下长坡制动时, 制动器的温度迅速上升, 驾驶员打开位于驾驶室内的控制开关, 高压水便从淋水箱顺着淋水管流至车轮制动鼓的外沿, 对制动鼓进行淋水降温。淋水的时机, 要由驾驶员根据平时的经验来掌握。2) 传统气压淋水装置存在的问题下面是近年来发生的一些交通事故案例, 在这些案例中, 事故车辆本身的行车制动系统技术状况均良好, 但由于加装的淋水箱存在某些设计不完善之处, 导致了悲剧的发生。2 0 0 5年7月1日,在昆沙公路与昆禄公路交汇处, 一辆中型自卸货车重载下坡时与前方车辆发生碰撞,导致人员受伤, 车辆严重损毁。2 0 0 6年6月1 8
11、日,在昆明市浑阿线龙头街附近路段, 一辆大型自卸货车重载下坡时与对向车辆发生碰撞, 导致对方驾驶员当场死亡。2 0 0 6年7月3 0日, 在昆沙公路龙池山庄路段, 一辆轻型货车重载下坡时与前方两车发生连环追尾相撞,造成三车受损, 车上人员不同程度受伤。在对这些事故车辆进行技术检验后发现, 车辆自身的行车制动系统技术状况均良好, 究竟是什么原因导致这些事故发生的呢?经检查发现,这些肇事车有一个共同的特点, 就是均加装了气压淋水装置。 这些车辆都是从贮气筒直接将气管接至淋水箱顶部, 靠气压将淋水箱中的水顺着淋水管压至4个车轮的制动鼓外沿进行降温。现场检查时发现, 这些车的气压淋水箱内均已无水。
12、对贮气筒进行充气以检查其它制动管路是否存在漏气, 发现充入贮气筒内的压缩空气通过气压淋水箱由淋水管直接泄漏到大气中, 而贮气筒内的气压不能正常上升。结合检查结果进一步分析, 造成这些事故的主要原因就是因为淋水箱中的水用完后, 贮气筒内的压缩空气通过气压淋水箱由淋水管泄漏, 致使贮气筒内气压不足, 在贮气筒内的压缩空气得不到及时补充的情况下,造成制动系统供给气压不足, 导致车A U T OMOB I L EMA I N T E N A N C E养护指南3 7汽车维修2 0 0 7 .8!不久前去欧洲旅行,除了那里美好的自然风光和难以忘怀的人文景观外, 公路上频频出现的房车也在我脑海里留下了深刻
13、的印象。 由于在欧洲旅游每天至少有6个小时是乘车在公路上度过的, 又历经两次双休日, 公路上形“欧“洲“的“房“车“一“族江苏/刘林森辆制动效能下降甚至失效。从这些事故案例中不难看出一个共性的问题, 就是虽然驾驶员能够通过位于驾驶室内的控制开关来控制淋水时机, 但由于驾驶时精神高度集中,驾驶员常常会忘记关闭开关。显然, 在不需要淋水时没有及时关闭控制开关,会使淋水箱中的水被放完, 而当再需要淋水时淋水箱中已无水可用。一旦这种情况发生, 就有可能产生前面案例中的严重后果, 此时气压淋水箱不仅未能起到应有的作用,反而加速了车辆制动效能的下降。因此我们说, 目前大量采用的气压淋水装置存在着严重的安全
14、隐患。4 .对传统气压淋水装置的改进通过上述事故案例的分析可以看出,传统气压淋水装置的最大缺点是采用人为控制,一旦驾驶员出现疏忽忘记关闭开关, 淋水箱中的水被放完,贮气筒中的压缩空气就有可能通过淋水管发生泄漏,造成制动系统供给气压不足, 致使制动效能降低甚至失效,发生车毁人亡的惨剧。为了避免这种情况,就需要对传统气压淋水装置进行必要的改进, 以提高其安全可靠性。有一种办法是在汽车制动片或制动鼓上安装温度传感器, 传感显示器接至驾驶室内, 驾驶员通过显示器可以掌握水箱是否在喷水、 是否有水等信息, 以便及时发现问题、 解决问题。 还有一种办法是在淋水箱上安装水位报警器, 水位探头旋入淋水箱的出水
15、三通处或者驾驶员需要的任何位置, 电子水位报警器粘贴在驾驶室内的合适位置, 当水箱中的水量不足(可自订水位) 时,以亮灯警示或鸣叫报警的方式通知驾驶员关掉放水阀门, 以避免高压气体泄漏。但是, 上述两种方法都属于被动防护措施,如果报警装置出现故障,其后果不堪设想。 有没有一种更好的解决方法呢?回答是肯定的。我们可以将被动防护变成主动保护, 仍借用淋水箱水位报警器的思路, 将淋水箱水位报警探头旋入淋水箱的出水三通处或者驾驶员需要的任何位置, 将电子水位报警器粘贴于驾驶室内。 不同之处在于, 在图1中淋水箱与贮气筒之间的调压阀2前面加装一个电控单向阀, 该单向阀的控制信号来源于淋水箱水位探头。 电
16、控单向阀平时处于开启状态, 以便贮气筒向淋水箱加压, 当气压淋水箱缺水时, 水位探头产生控制信号, 该信号一方面触发报警器, 提醒驾驶员关闭位于驾驶室内的淋水管控制开关, 另一方面触发位于调压阀前方的电控单向阀, 使该阀关闭, 以切断淋水箱与贮气筒之间的气路。 这样就可以避免高压气体泄漏, 即使由于驾驶员疏忽未及时关闭驾驶室内的淋水管控制开关, 也可自动实现对管路的安全控制, 从而降低事故发生率。自2 0 0 4年1 0月1日起实施的 机动 车 运 行 安 全 技 术 条 件 (G B7 2 5 8 - 2 0 0 4) , 虽然对有关机动车制动系统的章节进行了一定的完善, 但对车辆辅助制动装置并未作出规定。 本文中所述的气压淋水装置绝大多数属于各汽车改装企业自行加装的, 产品都未经过检测专业机构进行科学系统的测试。 由于没有一
