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重卡不同载重、轴距、制动器类型的制动距离变化分析

鼓式制动器摩托车刹车圈、Drum brake、轮毂刹车圈专业生产厂家无锡九环2021年5月12日讯 商用车与一般乘用车的主要区别包括负载的距离变化、车辆结构形式的多样化等,而这些都会对车辆的制动性能带来影响,同时在行驶过程中还存在制动装置的热衰退等影响因素。尽管这可能属于比较细节的问题,但是却是涉及车辆安全的重要安保项目。因此,在开发商用车自动驾驶技术时也应将车辆制动性能变化等纳入考量,只有这样从实际应用的角度出发对自动驾驶系统进行设计,才能更快实现自动驾驶车辆的应用。

美国联邦汽车运输安全管理局(FMCSA)为了保证卡车编队行驶的安全性,对重载商用车制动停车距离的变化性进行了研究


一.背景

 

美国联邦汽车运输安全管理局(FMCSA)对正在进行的卡车编队行驶的探索很感兴趣,卡车编队行驶是一种自动化应用,其中两辆或两辆以上的商用车使用自适应巡航控制和其他技术,以紧密的队形跟随行驶。确定队列中每辆卡车位置的关键参数是其制动停车距离。为了在刹车尽量减少队列内发生碰撞的机会,停车距离最短的车辆应放在队尾,停车距离最长的车辆应放在队列前方。但即使在理想条件下,各车辆的停车距离也会有所不同。这种制动距离的变化性variability与编队行驶技术相关。此外,牵引车制动系统性能是牵引车-挂车整体制动性能的关键因素,制动性能与其他安全相关课题有关。

 

二.目的

 

本研究分析了不同载重、长度(轴距)和制动类型(盘式鼓式;ABS)的卡车的停车距离,以得出与安全卡车编队行驶相关的结果。为进一步的研究提供了一个起点,也为不同配置以及不同卡车之间的制动性能差异提供了一个粗略的参考基准。本研究中调查的全系统制动性能full system brake performance数据不同于“正常”的编队行驶操作制动性能,但这些数据仍然可以为编队行驶操作研究提供信息,因为在极少数极端紧急情况可能需要编队操作卡车的全系统制动性能。由于编队行驶利用减小车间距离来降低空气阻力,卡车顺序和跟车距离必须考虑制动停车距离性能的变化,尤其是制动类型带来的影响。

 

因此,这里调查的信息对于未来研究编队配置(包括卡车排序)非常有用。例如下图显示了样本总体中不同制动器类型(鼓式、前盘后鼓、盘式)的平均制动停车距离(单位 :英尺)


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按制动类型区分的测试车辆平均制动距离分布

 

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从试验数据参数得出的各种牵引车制动类型的停车距离的概率分布。

 

鼓式制动器,摩托车刹车圈,轮毂刹车圈,Drum brake,摩托车制动铁套

按制动类型区分的测试车辆制动距离变化性分布


该研究还测量了每种类型的停车距离变化,即给定配置下卡车停车距离的可能范围此信息有助于评估最小安全跟车距离。下图显示了与上图相同类别的车辆分类的制动停车距离(单位 :英尺)变化。

 


鼓式制动器,摩托车刹车圈,轮毂刹车圈,Drum brake,摩托车制动铁套

从试验数据参数得出的各种牵引车制动器类型的停车距离变化的概率分布

三.方法

 

这项研究使用了之前收集的数据,包括了超过800次的车辆测试。这些试验在受控条件下测试了无制动挂车和具有各种不同制动配置的牵引车。研究人员根据卡车特性将测试分类,并应用统计方法确定停车距离和停车距离变化性(variability

 


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配备盘式/鼓式制动器和无制动器挂车的商用车


鼓式制动器,摩托车刹车圈,轮毂刹车圈,Drum brake,摩托车制动铁套

按重量范围区分的测试车辆平均制动距离分布(单位:英尺)

 

四.调查结果 

1.制动停车距离 

几个调查参数影响牵引车的停车距离。

l前后盘式制动器的平均制动距离比前后鼓式制动器前盘后鼓制动器短。

l额定车辆总重(GVWR)为45000–50000 lbs的牵引车的停车距离比任何其他测试重量类别的牵引车都短,但这些数据不支持有关GVWR和停车距离之间关联的任何进一步说明。

l151–200英寸轴距类车辆平均停车距离最长。

l配备6S6M(每个制动轮6个传感器和6个制动调节器)防抱死制动系统(ABS)的牵引车的制动距离比4S4M或6S4M短。 

2.制动停车距离变化 

l刹车类型对停车距离的变化性并不存在统计学意义上的显著影响。

l车重确实有显著的影响;GVWR50000-55000磅(22.6-25吨)范围相比较低(45000-50000磅)和较高(55000-60000磅)范围有更多的变化性。

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按牵引车GVWR范围区分的测试车辆制动距离变化性分布


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从测试数据参数获得的不同牵引车重量制动距离变化性概率分布


l相比151-200英寸轴距车型,251–300英寸轴距的车辆有一个较低的停车距离变化率

l6S6M防抱死制动系统比4S4M防抱死制动系统具有更低的制动距离变化率

 

停车距离变化性用于计算单车辆60英里/小时车速下全系统制动距离的制动距离变化范围。对这些范围计算两个标准差(95.4%观察值)和三个标准差(99.7%)。

 

这些范围针对车辆在FMVSS 121规定条件下(一辆牵引车和制动控制车装载至牵引车GVW平均全系统60 英里/小时车速制动停车。因此,这些结果不能直接应用于标准牵引车-挂车组合的变化性。


这些数字的实际含义是,即使在试验条件下,牵引车-挂车组合制动至静止所需的距离也可能存在几十英尺的变化。这在何等程度上适用于实际的公路车辆配置仍有待确认

3.可能的下一步 

由于这些试验使用的是无制动挂车,并且只调查了制动至完全停止,因此它们对卡车编队行驶的适用性受到限制。然而它们确实为更现实的测试提供了一个起点。研究发现制动停车距离和制动停车距离变化性可能会有很大的不同,研究结果强调了确保卡车在运行中得到适当维护的重要性,只有这样才能最大限度地提高其制动性能的可预测性。

 

进一步的测试可能会采用类似的参数,但会结合更符合实际的条件。例如,未来的测试可能会使用制动挂车或设置更能反映正常编队操作的场景。


参考文献:

 1.Analysis of Variability in Heavy Truck Braking SystemsFMCSA


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