近些年，我國(guó)交通事業(yè)的飛速發(fā)展，道路交通狀況和車輛性能有了極大改善，但交通安全問題依然十分嚴(yán)峻。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)交通死亡事故約占全球的16％，已連續(xù)多年成為交通事故最多發(fā)的國(guó)家。2011年我國(guó)共接報(bào)有人員傷亡的道路交通事故210812起，其中由于客貨車肇事造成人員死亡的事故占33.1%，而由客貨車導(dǎo)致一次死亡10人以上的特大交通事故則分別占85.1%和86.5%。營(yíng)運(yùn)客貨車輛發(fā)生交通事故時(shí)往往造成群死群傷的惡性事故，故欲改善交通安全狀況，提高這些車輛的行駛安全性能是首要因素。

    經(jīng)分析，造成客貨車輛肇事的首要原因是駕駛違章，其次是車輛機(jī)械故障，而在各種機(jī)械故障中，由于傳統(tǒng)的機(jī)械摩擦式(盤式或鼓式)制動(dòng)器長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)制動(dòng)導(dǎo)致制動(dòng)失效和制動(dòng)性能大幅下降導(dǎo)致事故的比例分別超過20％和40％，這兩種原因造成的人員死亡占比則超過50％，成為突發(fā)性事故主因之一。從我國(guó)地理情況來看，山區(qū)面積約占國(guó)土總面積的69％(包括丘陵和高原)，山區(qū)公路交通成為主要道路運(yùn)輸方式。而我國(guó)山區(qū)道路以三、四級(jí)低等級(jí)路為主，道路崎嶇復(fù)雜，山高路陡，坡長(zhǎng)彎多。以陜西秦嶺山脈大嶺北坡210國(guó)道為例，坡長(zhǎng)33km，以5％~6％坡度為主，最大縱坡達(dá)8％~9％，我國(guó)閩贛、云貴、川陜地區(qū)比以上條件更為苛刻的道路不乏其例。所以行駛于這些道路上的車輛，由于地形條件多樣，道路情況復(fù)雜，這就為制動(dòng)失效事故埋下了嚴(yán)重隱患。

    針對(duì)上述情況，我們必須提高車輛制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，延長(zhǎng)其使用壽命。傳統(tǒng)車輛的制動(dòng)方式是在車輪上安裝機(jī)械式摩擦制動(dòng)器，但頻繁或長(zhǎng)時(shí)間制動(dòng)會(huì)造成制動(dòng)鼓(盤)和摩擦襯片(制動(dòng)襯片)過熱，導(dǎo)致制動(dòng)效能衰退甚至失效，從而引起重大交通事故。另外制動(dòng)器過熱，不僅使摩擦襯片磨損加劇，使用壽命減短，而且也易造成輪胎早期爆裂，從而使運(yùn)營(yíng)成本增加。要解決這些問題，比較有效的辦法就是加裝輔助制動(dòng)裝置。

    從主要作用上來說，輔助制動(dòng)系統(tǒng)是一種使車輛速度降低或穩(wěn)定在一定速度范圍的機(jī)構(gòu)，與主制動(dòng)系統(tǒng)相比它在短時(shí)間吸收的功率比較小，但它吸收的功率在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)可以保持比較穩(wěn)定，適合長(zhǎng)時(shí)間或頻繁制動(dòng)的工況。同時(shí)，它能減少車輪制動(dòng)器熱衰退跑偏，輪胎過熱爆胎現(xiàn)象的發(fā)生；提高車輛在山區(qū)的平均行駛速度；增強(qiáng)駕駛員的安全感與乘坐舒適性，減少駕駛疲勞程度。輔助制動(dòng)裝置按原理可分為發(fā)動(dòng)機(jī)緩速裝置、電渦流緩速器、液力緩速器、電機(jī)緩速裝置、空氣動(dòng)力緩速裝置以及再生制動(dòng)緩速裝置等，其中前三種技術(shù)相對(duì)成熟，適于裝車。

發(fā)動(dòng)機(jī)緩速裝置

    發(fā)動(dòng)機(jī)輔助制動(dòng)系統(tǒng)大致可分為：排氣蝶閥制動(dòng)、泄氣式制動(dòng)和壓縮式制動(dòng)三大類型，其中泄氣式制動(dòng)又分為被動(dòng)式制動(dòng)器與主動(dòng)式制動(dòng)器。排氣蝶閥制動(dòng)的歷史可以追溯至第一次世界大戰(zhàn)期間，該技術(shù)在阿爾卑斯山區(qū)最初被使用，其后又有很大的發(fā)展。發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)技術(shù)的歷史也比較長(zhǎng)，皆可博(Jacobs)發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)裝置在上世紀(jì)40年代就已經(jīng)申請(qǐng)了專利。目前，市場(chǎng)上比較常見的濰柴WEVB和重汽的EVB屬于被動(dòng)式制動(dòng)器，它們需要排氣蝶閥進(jìn)行輔助；錫柴6DL2裝配是主動(dòng)式制動(dòng)器；以皆可博發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)產(chǎn)品為例，國(guó)內(nèi)裝配壓縮釋放式制動(dòng)器的發(fā)動(dòng)機(jī)有西安康明斯ISM11系列、東風(fēng)dCi 11升系列、玉柴YC6K12、錫柴CA6DN系列，此外還有解放自主研發(fā)的CA6DM系列，不過它主要的電磁閥由皆可博提供。

    發(fā)動(dòng)機(jī)輔助制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)包括減少輪胎、制動(dòng)器的磨損以及提高行車安全性和運(yùn)營(yíng)效率等，但由于其制動(dòng)功率較小，較難達(dá)到汽車制動(dòng)法規(guī)要求，并且由于發(fā)動(dòng)機(jī)匹配、噪聲、維修費(fèi)用以及離合器分離過程中緩速器失效等問題，用戶較難接受，使其發(fā)展受到限制。

緩速器

    從狹義概念上來說，緩速器是一種利用電磁力、液力等作用對(duì)車輛產(chǎn)生制動(dòng)力矩，將車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能并消耗到空氣中去的輔助制動(dòng)裝置。緩速器按照作用原理的不同，可分為電渦流緩速器、永久磁鐵式緩速器和液力緩速器等。

    緩速器在國(guó)外的研究和應(yīng)用開展得比較早，技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)類型多樣化、系列化。目前生產(chǎn)緩速器的國(guó)外公司主要有法國(guó)的泰樂瑪(Telma)、德國(guó)福伊特(Voith)與采埃孚(ZF)、美國(guó)艾里遜(Allison)、西班牙弗雷納薩(Frenelsa)與克菜姆(Klam)、瑞典斯堪尼亞(Scania)以及日本的TBK、三菱(Mitsubishi)、住友(Komatsu)等，其中采埃孚(ZF)和艾利遜(Allison)的產(chǎn)品與其變速器裝配在一起，斯堪尼亞(Scania)的產(chǎn)品則僅供自己品牌的車輛使用。事實(shí)上在發(fā)達(dá)國(guó)家，作為現(xiàn)有汽車制動(dòng)系統(tǒng)的必要補(bǔ)充裝置，緩速器已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)件被裝備在90%以上多種級(jí)別的客車和中型、重型汽車上。

    我國(guó)電渦流緩速器市場(chǎng)是在2000年底開始啟動(dòng)，2001年進(jìn)入市場(chǎng)導(dǎo)入期。2001年，我國(guó)客車市場(chǎng)接受了約3000臺(tái)電渦流緩速器。從2003年開始，巨大的市場(chǎng)空間和豐厚的利潤(rùn)促使眾多國(guó)內(nèi)汽車零部件供應(yīng)商紛紛進(jìn)入汽車緩速器行業(yè)。據(jù)調(diào)查，鼎盛時(shí)期國(guó)內(nèi)有70多家企業(yè)從事緩速器的生產(chǎn)和研發(fā)。由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，目前國(guó)內(nèi)尚有20多家企業(yè)從事汽車緩速器的研發(fā)和生產(chǎn)。主要的緩速器生產(chǎn)企業(yè)有上海泰樂瑪、上海福伊特、深圳特爾佳、揚(yáng)州洪泉、淮安惠民(惠德隆)、浙江瑞立、杭州萬向傳動(dòng)軸、洛陽凱邁(南峰)、嘉興紐曼、浙江威德等。而相對(duì)于電渦流緩速器，液力緩速器由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求高以及控制難度大等原因，雖然吉林大學(xué)、華中科技大學(xué)、北京理工大學(xué)等多個(gè)院校及多個(gè)業(yè)內(nèi)企業(yè)都曾進(jìn)行過相關(guān)研發(fā)工作，但最終大部分都達(dá)不到產(chǎn)品化的要求，目前除了陜西法士特以及深圳特爾佳公司生產(chǎn)的相關(guān)產(chǎn)品外，國(guó)產(chǎn)的液力緩速器還較少見。

    1.電渦流緩速器

    電渦流緩速器一般按轉(zhuǎn)盤數(shù)量可分為單轉(zhuǎn)盤和雙轉(zhuǎn)盤兩種；按安裝方式分為有中心軸和無中心軸兩種；按照作用原理則可分為電磁渦電流式緩速器、永久磁鐵渦電流式緩速器。其主要安裝方式分為中央減速安裝方式與車輪減速安裝方式。其中前者一般為串聯(lián)安裝，安裝位置有三處：可以安裝在變速器后端或主減速器殼體上，也可以在傳動(dòng)軸之間用支撐安裝；后者一般在每個(gè)車輪上都安裝一個(gè)電渦流緩速器。

    電磁渦電流式緩速器簡(jiǎn)稱為電渦流緩速器，該裝置工作時(shí)，定子線圈內(nèi)通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，而轉(zhuǎn)子隨傳動(dòng)軸一起旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子切割定子產(chǎn)生的磁力線，從而在轉(zhuǎn)子盤內(nèi)部產(chǎn)生渦旋狀的感應(yīng)電流。這樣，定子就會(huì)向轉(zhuǎn)子施加一個(gè)阻礙轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電磁力，從而產(chǎn)生制動(dòng)力矩。同時(shí)，渦流在具有一定電阻的轉(zhuǎn)子盤內(nèi)部流通，由于電阻的熱效應(yīng)會(huì)把電能轉(zhuǎn)化為熱能，這樣，車輛行駛的動(dòng)能就通過電磁感應(yīng)和電阻發(fā)熱最終轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)。因?yàn)殡姕u流緩速器采用風(fēng)冷結(jié)構(gòu)，與汽車上其他系統(tǒng)的聯(lián)接關(guān)系少，所以安裝和維修方便。從工作原理來看，電渦流緩速器在執(zhí)行時(shí)幾乎沒有時(shí)間上的滯后性，啟動(dòng)時(shí)沖擊和噪聲很小，低速行駛時(shí)也可以提供較大的制動(dòng)力矩，不過其比較嚴(yán)重的熱衰退效應(yīng)限制了它的持續(xù)制動(dòng)能力，另外耗電量也比較大。

    永久磁鐵渦電流式緩速器簡(jiǎn)稱為永磁式緩速器，它也是以磁電效應(yīng)產(chǎn)生制動(dòng)作用的，與前者相比，它用永磁鐵代替了電磁鐵進(jìn)行勵(lì)磁，所以幾乎不耗電。從工作原理來看，永久磁鐵緩速器靠氣壓缸移動(dòng)磁鐵塊控制緩速器的工作，控制結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。另外由于永久磁鐵緩速器因磁性材料性能的限制，它的最大制動(dòng)力矩不大，價(jià)格也比較貴。

    2.液力緩速器

    液力緩速器是液力耦合器的一個(gè)派生類別。按功能則可分為單一減速制動(dòng)型和牽引—制動(dòng)復(fù)合型；按安裝和供貨狀態(tài)可分為分體式和整體式兩種結(jié)構(gòu)；其中分體式又可分為并聯(lián)式與串聯(lián)式；按照緩速器和變速器在傳動(dòng)鏈中的相對(duì)位置可分為變速器輸入端緩速器和變速器輸出端緩速器。

    從總體上來說，液力緩速器系統(tǒng)主要由緩速器本體、操縱裝置、電子控制單元等部分組成。不同的液力緩速器其結(jié)構(gòu)和組成部分有著一定的區(qū)別，但是定子、轉(zhuǎn)子、工作腔和殼體等一般是它們的共同組成部分。以單一減速制動(dòng)型液力緩速器為例，定子和轉(zhuǎn)子對(duì)置形成工作腔經(jīng)閥門和工作液貯槽(油池)相通，緩速時(shí)，電子控制系統(tǒng)控制比例閥向工作液貯槽內(nèi)施加氣壓使工作液充入工作腔，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生制動(dòng)力矩，使汽車減速；而轉(zhuǎn)子在工作液里旋轉(zhuǎn)的過程中，工作液在運(yùn)動(dòng)所形成的進(jìn)出口壓力差的作用下循環(huán)流過熱交換器，熱交換器通向發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻水管把熱量帶到發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)散逸掉。當(dāng)緩速作用解除時(shí)，控制裝置系統(tǒng)把工作液釋放回工作液貯槽，從而消除對(duì)轉(zhuǎn)子的阻力作用。

    3.對(duì)比分析

    下面我們將電渦流緩速器與液力緩速器做一個(gè)簡(jiǎn)要的對(duì)比分析。

    首先，在制動(dòng)力矩方面，由于液力緩速器的制動(dòng)力矩與其工作腔有效直徑的5次方成正比，相對(duì)于電渦流緩速器而言，液力緩速器更容易以較小的體積和質(zhì)量實(shí)現(xiàn)較大的制動(dòng)力矩；散熱方面，液力緩速器由于采用發(fā)動(dòng)機(jī)散熱系統(tǒng)水冷散熱，不需要任何隔熱措施，而電渦流緩速器不但需要進(jìn)行隔熱保護(hù)，而且還容易因高溫?zé)龤Ь€圈甚至導(dǎo)致火災(zāi)事故，不過液力緩速器受散熱系統(tǒng)限制，制動(dòng)力矩目前最大可做到4000Nm，但較電渦流緩速器而言仍具有很大優(yōu)勢(shì)；持續(xù)制動(dòng)能力方面，由于液力緩速器采用持續(xù)冷卻能力較強(qiáng)的水冷方式，因此由設(shè)備過熱而產(chǎn)生最大制動(dòng)力矩衰減的現(xiàn)象幾乎沒有，而電渦流緩速器則有比較嚴(yán)重的熱衰退現(xiàn)象，當(dāng)溫度達(dá)到300~700℃后，制動(dòng)力矩和功率將降低30%~50%，此外由于歐洲有關(guān)長(zhǎng)效制動(dòng)的法規(guī)ECE R-13對(duì)緩速器長(zhǎng)時(shí)間工作效能提出的苛刻要求，在歐洲液力緩速器已經(jīng)占到整個(gè)緩速器市場(chǎng)份額的98%，電渦流緩速器已經(jīng)被逐漸淘汰；電力消耗方面，電磁渦電流式緩速器由于自身的電磁線圈相對(duì)于液力緩速器的電控系統(tǒng)消耗電能要大的多，所以對(duì)蓄電池負(fù)荷更大；結(jié)構(gòu)與制造工藝方面，液力緩速器結(jié)構(gòu)較電渦流緩速器復(fù)雜，制造技術(shù)和精度要求較高，所以成本也較高；在緩速反應(yīng)時(shí)間方面，由于液力緩速器是給工作液貯槽施加氣壓使工作液充入工作腔，因此液力緩速器比電渦流緩速器的反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)一些；功率損失方面，液力緩速器的空轉(zhuǎn)鼓風(fēng)能量損失稍大于電渦流緩速器。

    此外，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，液力緩速器不僅能大大提高車輛的制動(dòng)安全性，而且安裝緩速器的車輛比未安裝緩速器的車輛換檔次數(shù)可減少36%，車輛平均車速能夠提高5.9%，使駕駛員可以更加安心地平穩(wěn)駕駛，提升運(yùn)營(yíng)效益。液力緩速器在絕大部分工況下可代替行車制動(dòng)器進(jìn)行工作，行車制動(dòng)器的工作次數(shù)可以減少70%以上，使制動(dòng)器摩擦片的壽命提高10~50倍。綜合分析，擁有大制動(dòng)力矩、強(qiáng)持續(xù)制動(dòng)能力、低熱衰退效應(yīng)、低電力損耗、以及較小體積與質(zhì)量的液力緩速器較適合安裝在大型客車和重型貨車上。

展望

    從市場(chǎng)方面來看，近幾年我國(guó)汽車緩速器行業(yè)發(fā)展迅速，2007我國(guó)汽車緩速器產(chǎn)量就已達(dá)到4.5萬臺(tái)。目前10m長(zhǎng)以上的客運(yùn)、旅游客車緩速器安裝率達(dá)到60%~70％，而公交客車(城市客車)的緩速器安裝率僅有20%~30％，大型客車緩速器總體的安裝率達(dá)到40%~50％，不過由于各種原因，重型載重車輛安裝率相對(duì)較低。未來若干年內(nèi)，我國(guó)汽車緩速器市場(chǎng)容量的大小主要取決于市場(chǎng)對(duì)大中型客車、重型貨車的需求量，以及緩速器在這些車輛上的安裝率；從政策方面來看，在我國(guó)最新版的《營(yíng)運(yùn)客車類型劃分及等級(jí)評(píng)定》(JT/T 325-2010)中可以看到，從中型客車(高二級(jí))到特大型客車(高三級(jí))，緩速器已經(jīng)成為了標(biāo)準(zhǔn)配置。而于今年最新發(fā)布的《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》(GB7258-2012)中提出，車長(zhǎng)大于9m的、主要在山區(qū)道路行駛的客車，應(yīng)裝配緩速器或其他輔助制動(dòng)裝置；總質(zhì)量大于12000kg的、主要在山區(qū)道路行駛的貨車，應(yīng)裝配緩速器或其他輔助制動(dòng)裝置；對(duì)于危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸車，無論總質(zhì)量大小，在山區(qū)道路行駛時(shí)，都要求裝配緩速器或其他輔助裝置。