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重卡不同載重、軸距、制動器類型的制動距離變化分析

鼓式制動器、摩托車剎車圈、Drum brake、輪轂剎車圈專業生產廠家無錫九環2021年5月12日訊 商用車與一般乘用車的主要區別包括負載的距離變化、車輛結構形式的多樣化等,而這些都會對車輛的制動性能帶來影響,同時在行駛過程中還存在制動裝置的熱衰退等影響因素。盡管這可能屬于比較細節的問題,但是卻是涉及車輛安全的重要安保項目。因此,在開發商用車自動駕駛技術時也應將車輛制動性能變化等納入考量,只有這樣從實際應用的角度出發對自動駕駛系統進行設計,才能更快實現自動駕駛車輛的應用。

美國聯邦汽車運輸安全管理局(FMCSA)為了保證卡車編隊行駛的安全性,對重載商用車制動停車距離的變化性進行了研究。


一.背景

 

美國聯邦汽車運輸安全管理局(FMCSA)對正在進行的卡車編隊行駛的探索很感興趣,卡車編隊行駛是一種自動化應用,其中兩輛或兩輛以上的商用車使用自適應巡航控制和其他技術,以緊密的隊形跟隨行駛。確定隊列中每輛卡車位置的關鍵參數是其制動停車距離。為了在剎車盡量減少隊列內發生碰撞的機會,停車距離最短的車輛應放在隊尾,停車距離最長的車輛應放在隊列前方。但即使在理想條件下,各車輛的停車距離也會有所不同。這種制動距離的變化性variability與編隊行駛技術相關。此外,牽引車制動系統性能是牽引車-掛車整體制動性能的關鍵因素,制動性能與其他安全相關課題有關。

 

二.目的

 

本研究分析了不同載重、長度(軸距)和制動類型(盤式鼓式;ABS)的卡車的停車距離,以得出與安全卡車編隊行駛相關的結果。為進一步的研究提供了一個起點,也為不同配置以及不同卡車之間的制動性能差異提供了一個粗略的參考基準。本研究中調查的全系統制動性能full system brake performance數據不同于“正?!?/span>的編隊行駛操作制動性能,但這些數據仍然可以為編隊行駛操作研究提供信息,因為在極少數極端緊急情況可能需要編隊操作卡車的全系統制動性能。由于編隊行駛利用減小車間距離來降低空氣阻力,卡車順序和跟車距離必須考慮制動停車距離性能的變化,尤其是制動類型帶來的影響。

 

因此,這里調查的信息對于未來研究編隊配置(包括卡車排序)非常有用。例如下圖顯示了樣本總體中不同制動器類型(鼓式、前盤后鼓、盤式)的平均制動停車距離(單位 :英尺)。


鼓式制動器,摩托車剎車圈,輪轂剎車圈,Drum brake,摩托車制動鐵套

按制動類型區分的測試車輛平均制動距離分布

 

鼓式制動器,摩托車剎車圈,輪轂剎車圈,Drum brake,摩托車制動鐵套

從試驗數據參數得出的各種牽引車制動類型的停車距離的概率分布。

 

鼓式制動器,摩托車剎車圈,輪轂剎車圈,Drum brake,摩托車制動鐵套

按制動類型區分的測試車輛制動距離變化性分布


該研究還測量了每種類型的停車距離變化,即給定配置下卡車停車距離的可能范圍,此信息有助于評估最小安全跟車距離。下圖顯示了與上圖相同類別的車輛分類的制動停車距離(單位 :英尺)變化。

 


鼓式制動器,摩托車剎車圈,輪轂剎車圈,Drum brake,摩托車制動鐵套

從試驗數據參數得出的各種牽引車制動器類型的停車距離變化的概率分布

三.方法

 

這項研究使用了之前收集的數據,包括了超過800次的車輛測試。這些試驗在受控條件下測試了無制動掛車和具有各種不同制動配置的牽引車。研究人員根據卡車特性將測試分類,并應用統計方法確定停車距離和停車距離變化性(variability。

 


鼓式制動器,摩托車剎車圈,輪轂剎車圈,Drum brake,摩托車制動鐵套

配備盤式/鼓式制動器和無制動器掛車的商用車


鼓式制動器,摩托車剎車圈,輪轂剎車圈,Drum brake,摩托車制動鐵套

按重量范圍區分的測試車輛平均制動距離分布(單位:英尺)

 

四.調查結果 

1.制動停車距離 

幾個調查參數影響牽引車的停車距離。

l前后盤式制動器的平均制動距離比前后鼓式制動器前盤后鼓制動器短。

l額定車輛總重(GVWR)為45000–50000 lbs的牽引車的停車距離比任何其他測試重量類別的牽引車都短,但這些數據不支持有關GVWR和停車距離之間關聯的任何進一步說明。

l151–200英寸軸距類車輛平均停車距離最長。

l配備6S6M(每個制動輪6個傳感器和6個制動調節器)防抱死制動系統(ABS)的牽引車的制動距離比4S4M或6S4M短。 

2.制動停車距離變化 

l剎車類型對停車距離的變化性并不存在統計學意義上的顯著影響。

l車重確實有顯著的影響;GVWR50000-55000磅(22.6-25噸)范圍相比較低(45000-50000磅)和較高(55000-60000磅)范圍有更多的變化性。

鼓式制動器,摩托車剎車圈,輪轂剎車圈,Drum brake,摩托車制動鐵套

按牽引車GVWR范圍區分的測試車輛制動距離變化性分布


鼓式制動器,摩托車剎車圈,輪轂剎車圈,Drum brake,摩托車制動鐵套

從測試數據參數獲得的不同牽引車重量制動距離變化性概率分布


l相比151-200英寸軸距車型,251–300英寸軸距的車輛有一個較低的停車距離變化率。

l6S6M防抱死制動系統比4S4M防抱死制動系統具有更低的制動距離變化率。

 

停車距離變化性用于計算單車輛60英里/小時車速下全系統制動距離的制動距離變化范圍。對這些范圍計算兩個標準差(95.4%觀察值)和三個標準差(99.7%)。

 

這些范圍針對車輛在FMVSS 121規定條件下(一輛牽引車和制動控制車裝載至牽引車GVW平均全系統60 英里/小時車速制動停車。因此,這些結果不能直接應用于標準牽引車-掛車組合的變化性。


這些數字的實際含義是,即使在試驗條件下,牽引車-掛車組合制動至靜止所需的距離也可能存在幾十英尺的變化。這在何等程度上適用于實際的公路車輛配置仍有待確認。

3.可能的下一步 

由于這些試驗使用的是無制動掛車,并且只調查了制動至完全停止,因此它們對卡車編隊行駛的適用性受到限制。然而它們確實為更現實的測試提供了一個起點。研究發現制動停車距離和制動停車距離變化性可能會有很大的不同,研究結果強調了確??ㄜ囋谶\行中得到適當維護的重要性,只有這樣才能最大限度地提高其制動性能的可預測性。

 

進一步的測試可能會采用類似的參數,但會結合更符合實際的條件。例如,未來的測試可能會使用制動掛車或設置更能反映正常編隊操作的場景。


參考文獻:

 1.Analysis of Variability in Heavy Truck Braking Systems,FMCSA

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