发动机后置铰接式客车铰接结构特点与特有故障分析

秦淼

北京公共交通控股（集团）有限公司保修分公司 100086

摘要：铰接式客车由于能够容纳更多的乘客，特别是发动机后置铰接式客车要比发动机前置铰接式客车更容易使地板较低，满足乘客安全、方便、快捷上下车，所以从我国的实际国情看，发动机后置铰接式客车在我国是具有一定应用前景的。本文阐述国内外都市使用铰接客车的情况，其次阐述发动机后置铰接式客车与传统铰接客车在行驶中的稳定的比较和转弯时的受力情况及故障分析；再次阐述发动机后置铰接式客车电脑控制液压阻尼铰接盘的结构特点及故障分析；最后阐述发动机后置铰接客车铰接系统与车辆安全之间相互关系，解决措施和案例。

关键词：发动机后置；铰接客车；不足转向；转向过度

ABSTRACT：Articulated bus because can accommodate more passengers, especially the engine rear articulated bus than engine front articulated bus easier to make the floor is low, meet the passenger safety, convenient, fast, so from the actual national conditions of our country, the engine rear articulated bus is a certain application prospect in our country. This paper describes the use of articulated buses in domestic and foreign cities, and then describes the structural characteristics and fault analysis of the stable comparison of engine rear articulated bus and the relationship between articulated bus system and vehicle safety, solution measures and cases.

Key words：engine rear；hinged passenger car；deficiencies turning；excessive steering

1 概述

从目前来看城市公共交通系统整体用车来分析，公交车辆总数2万辆左右，铰接式客车占比五分之一，特别是北京各环主路及三条BRT公交快速专线所选用的车辆为发动机后置铰接式客车，从车辆的铰接方式特点进行研究，传统铰接客车与发动机后置式铰接客车对比可以清楚掌握铰接式客车在道路上行驶稳定性、操纵性的特点，使公交驾驶员对车辆的正确操作和安全驾驶起到了十分重要作用，对新司机的培训必不可少。通过分析铰接式车辆与底盘悬架系统之间技术关联，了解和掌握车辆悬架系统与铰接系统之间关系，使公交车驾驶员和维修人员在车辆出现问题及时修复，回复车辆基础功能，确保车辆安全行驶，减少故障误判，节约维护成本，降低资源消耗，为公交一线运营保驾护航。2 加强发动机后置铰接式客车铰接结构分析的重要性

加强发动机后置铰接式客车铰接结构的分析对于汽车工程和交通安全具有重要意义，原因如下：

（1）安全性评估：发动机后置铰接式客车的铰接结构与传统的前置发动机配置有所不同，对车辆的稳定性和操控性产生影响。对该结构进行深入分析可以评估其在日常行驶和紧急情况下的安全性能，减少潜在风险。

（2）负载分配和疲劳寿命研究：铰接结构在承受车身和发动机负载时起到关键作用。通过分析铰接结构的力学行为和应力分布，可以确定各个连接点和关键部件的受力情况，进而评估其疲劳寿命和使用寿命。

（3）操控性和驾驶舒适性优化：发动机后置铰接式客车的设计目标之一是提供更好的操控性和驾驶舒适性。对铰接结构的分析可以帮助设计师优化悬挂系统和车身刚度，以改善车辆的操控性和乘坐舒适性。

（4）燃油经济性和排放性能评估：通过合理的铰接结构设计，可以降低车辆的整体重量，并优化发动机运行效率，从而提高燃油经济性和减少排放。通过分析铰接结构，可以识别影响燃油经济性和排放性能的关键因素，并进行相应优化。

（5）新技术验证和创新：发动机后置铰接式客车属于相对较新的设计形式，其铰接结构在实际应用中还面临许多挑战和改进空间。通过对该结构的分析，可以为新技术验证和创新提供支持，推动相关技术的进一步发展和应用。

总之，加强发动机后置铰接式客车铰接结构的分析对于保障汽车工程和乘车安全、提升操控性和驾驶舒适性、改善燃油经济性和排放性能等方面具有重要意义。通过深入分析，可以得出优化建议和解决方案，推动该类型车辆的发展和进步。

3发动机后置铰接式客车电脑控制液压阻尼铰接盘的结构特点

目前在北京公交车辆上，后置发动机铰接式客车装备的电脑控制液压阻尼铰接接系统主要有虎伯拉HNGK 19.5型铰接系统和伊卡露斯IK19型铰接系统。这两种铰接系统的工作原理和主体结构大同小异，主要由机械铰接系统，液压阻尼系统和电脑控制系统三部分组成[6]。

3.1机械铰接系统主要由封闭式球轴承和金属—橡胶球铰链组成

封闭式滚珠球轴承，固定安装在后车上，承担车辆左右转角。允许最大左右转角一般为52°—54°。

金属—橡胶球铰链是连接铰接盘与前车的铰链，承担车辆俯仰转角和扭转摆角，允许最大俯仰转角一般为10°，允许最大扭转摆角一般为3°。           

3.2液压阻尼系统主要由液压阻尼缸和液压控制阀组成

两只双向液压油缸，安装在铰接盘的两侧，车辆转向时内侧油缸压缩，产生推力；外侧油缸拉伸产生拉力。由此起到抵消过度转向的作用，以提高车辆行驶的稳定性。

液压控制阀由机械旋转阀和电磁阀组合而成，电磁阀根据电脑给出的控制信号，控制两只油缸之间液压油的流通阻力，改变油缸阻尼力的大小；机械旋转阀由铰接盘带动摇臂控制。液压控制阀上有三根油管，两根通向左右油缸，一根通向液压储油罐。机械旋阀按照铰接盘机械旋转角度，控制液压油的流动阻力，最终控制两只油缸阻尼推拉力的大小。

3.3电控系统由电脑、传感器和执行器组成

电脑控制器安装在铰接盘附近的车身上，通过两个12针插头与线束连接，其中CS1插头连接车辆线束，CS2插头连接铰接系统线束。电脑接受：极限转角传感器信号、液位传感器信号、车速信号、制动信号、倒车信号等。经过电脑计算输出：液压电磁阀控制、制动控制、发动机控制、报警信号控制、故障码输出控制等信号。控制车辆的行驶稳定性[6]。

4 发动机后置铰接式客车铰接系统与车辆安全之间存在的问题及解决方法

4.1悬架系统故障对发动机后置铰接式客车铰接系统的影响

4.1.1 悬架系统与铰接系统影响分析

发动机后置第三桥驱动的电控液压铰接盘车辆，空气悬架在前桥采用单点控制，左右空气弹簧气压相等，中桥左右空气弹簧气压分别控制，前车车身形成三点稳定平面。而后桥前端通过两个金属—橡胶球铰链在前车尾部形成双点支撑,第三桥左右空气弹簧气压分别控制，在这种结构作用下，中桥两个承重轮和第三桥两个驱动轮形成了四个支承点，容易形成各车轮载荷受力不均匀的不稳定状态。

地面制动力是使汽车制动而减速行驶的外力，但是地面制动力取决于两个摩擦副的摩擦力：一个是制动器内制动摩擦片与制动鼓或制动盘间的摩擦力；一个是轮胎与地面间的摩擦力—附着力。如果车轮承受车身很小的负荷，那么轮胎与地面之间的摩擦力将减小，附着力随之降低。当第二桥单侧车轮附着力降低时，该车轮在制动时会先于前轮抱死，且制动力不足，导致车辆制动甩尾[7]。

同时，优化车身设计：充分考虑悬架系统和铰接系统之间的相互关系，在车身结构设计中合理布置和加强支撑部件。通过合适的衬垫、吸震器等装置，缓解悬架系统故障对铰接系统的冲击。并引入智能监测系统：采用悬架系统故障监测与提醒装置，及时检测悬架系统的工况和状态，对悬架故障进行实时监控。通过该系统预警或提示，可以在悬架系统故障出现之前采取相应措施，减轻对铰接系统的影响。加强驾驶员培训：向驾驶员提供悬架系统和铰接系统的基本知识，并加强他们对故障识别和处理的培训。使他们能够在悬架系统故障发生时迅速反应并采取适当的行动，减少对铰接系统的影响。

4.1.2解决措施

首先，司机要正确驾驶车辆。司机启动车辆后，应怠速着车直至气压符合要求卸荷或怠速着车3到5分钟后，中速1500rev/min直至卸荷。接下来检查车身是否处于正常高度，车辆有无歪斜，车辆整体离地高度符合要求，标准：车辆车身围板离地高度为280±10mm，前后误差≯20mm，左右误差≯10mm。

其次，车辆在保养过程中严格按照保养作业要求和厂家提供的维修更换流程作业。按照保养级别定期更换高度阀总成、空气弹簧总成，定期检查减振器、平行杠、推力杆。维修人员在各级保养作业完毕后要对车辆进行制动力矩检测，特别是检测线车桥称重，称重数据对空气悬架系统是否正常起着至关重要的作用，万不能忽视。检查无误再交由检验员按照规范要求和技术标准进行验收[8]。

4.1.3案例

S40257号车，车型为BK6150K发动机后置第三桥驱动铰接式客车,路试刹车时发现车辆甩尾，但不是很严重，各轮刹车印痕明显。为了获得各车轮准确的制动力数据，将车辆上线检测，（见表4-1），检测单显示第二桥右轮制动力过低，制动差明显超标，但路试时此车轮制动印痕长度符合标准，只是略窄。将此车开回地沟，在检查该车轮制动器及管路时，发现第二桥右侧气囊偏软，对比左侧气囊存在明显差异。两侧气囊高度相差不大，右侧高度控制阀随调整拉杆摆动而充、放气均正常，气囊也无漏气现象。

表4-1 北京公交保修分公司二厂检测线机动车检测记录单

检测流水号：20080212006                                         

送检单位：

牌照号

京S40257

检测日期

2013.02.12

注册员

登录员1

厂牌型号

车辆类型

大型普通客车

检测分类

修理车

车主

车架号

发动机号

车身颜色

蓝色

燃料类型

柴油

灯制

两灯制

轻重分类

重型

生产时间

2004.9.1后

营运证号

质比＞1.2

是

涡轮增压

否

轴数

三轴

驻车轴

后轴

初登日期

受检项目

一轴，二轴，手制，三轴，侧滑

整车

轴重kg

左制动daN

右制动daN

制动和%

制动差%

左阻滞%

右阻滞%

一轴

4647

1578

1582

68.0

2.5

0.5

0.8

○

二轴

3306

1605

806

72.9

49.8*

1.1

0.8

×

驻车

16575

1787

2038

23.1

○

三轴

8622

1687

3154

56.1

17.1

1.2

1.8

○

整车

16575

4870

5542

62.8

○

总评

不合格

4.2底盘润滑系统故障对发动机后置铰接式客车铰接系统的影响

4.2.1 底盘润滑系统与铰接系统影响分析

北京公交发动机后置铰接式客车，车辆底盘润滑主要由自动集中润滑系统进行工作。自动集中润滑系统优点是，集中各润滑点同时由电脑控制进行润滑，根据润滑点需要润滑油量，配置各型号分配器，按照车辆运行工作60小时为周期，对各润滑点供油，节约省油，减轻劳动力，减少机件磨损，延长了车辆机件总成寿命，降低维修成本。

车辆正常运行由于自动润滑系统失效无法为铰接系统转盘提供润滑油，长时间未发现、解决就会造成转盘内部因润滑不到位，转盘轴承干磨车辆行驶转弯时转盘产生异响，甚至于磨损严重转盘无法转动。

液压缸两端关节轴承是靠固定销连接，如果固定销润滑不到位，固定销与液压缸两端关节轴承相互长时间干磨，造成二机件磨损变形、松旷，车辆行驶制动时产生冲击，损坏机件。

4.2.2解决措施

首先，司机师傅在驾驶车辆时要注意车辆转弯时有无异响，车辆制动时有无感觉铰接处撞击现象发生，如有发生及时报修，避免出现更严重后果。再有司机要勤于观察司机仓内自动注油控制器显示是否正常，显示故障要及时保修。还有定期检查自动注油箱油位是否亏欠，如有亏少需到维修站补加润滑油。

其次，车辆进厂维护保养时，维修人员要通过手动控制检查自动集中润滑系统，出油效能。检查控制器有无故障报码。维修人员要检查、添加润滑油。检查转盘润滑情况，如润滑不好需人工注油，注油时车辆要左右转动，将润滑油均匀注满转盘。维护中检查固定销与液压缸两端关节轴承是否存在磨损现象，检查正常用油枪加注润滑油，如有磨损更换元件后润滑到位[10]。

4.2.3案例

2015年7月13日维修场站接司机报修，621路1457956司机报修车辆在运营中，进站和出站和拐弯时，车厢中部有异响。检验员在维修场站试车发现确实存在转弯有响。维修人员打开铰接平台后发现为转盘提供润滑的制动注油管切断，润滑油未能注入转盘。观察转盘外表早已是锈迹斑斑，润滑痕迹全无。拆检转盘，转盘滚珠轴承磨损严重，只能更换。更换后，重新连接注油管，并手动检查自动注油效果，自动注油功能恢复。修复好后试车，转弯异响消失。

此次事故就是因为注油管断未能及时给转盘润滑，最终更换3万元转盘。

5 结束语

本文以发动机后置铰接式客车铰接系统为主要研究内容，从发动机后置铰接式客车与传统铰接式客车在车辆行驶稳定性上进行对比，结合本职工作，以实地工作经验、车队调研和具体案例为依据，总结发动机后置铰接客车操纵稳定性特点及驾驶安全操作特点，并且阐述发动机后置铰接客车电脑控制液压阻尼铰接盘的结构特点。最后以车辆结构安全方面分别从车辆铰接系统结构、气路故障、底盘润滑系统故障和驾驶员操作保养工维护要点四个方面分析了它们对发动机后置铰接客车铰接系统的影响，以实际维修案例，制定解决措施。提出合理的驾驶员行车操作技术和正确的车辆日常保养，给相关企业进行人员培训和车辆维护提供了一些有用的依据。

参考文献：

[1]北京公共交通控股（集团）有限公司. 城市公共交通科技管理（第二版）[M]. 北京：人民交通出版社，2013.

[2]张德鹏. 大客车车身制造工艺[M]. 北京：人民交通出版社，2014.

[3]姜右良. 新型交接系统参数对BRT客车转向动态性能的影响[J]. 机械设计与制造，2013(10)：163-166

[4]孙玉麟. 铰接式车辆的操纵稳定性[J]. 矿用汽车，2010(4)：7-8

[5]北京公共交通控股（集团）有限公司. 城市公共交通行车安全管理（2014年版）[M].北京：人民交通出版社股份有限公司，2014.

[6]韩长增. 新车型应用1600问［M］ .北京公交集团保修分公司培训教材 ， 2008.

[7]陈家瑞. 汽车理论（第五版）[M]. 北京：机械工业出版社，2009.

[8]申福林. 客车新技术与新结构[M]. 北京：人民交通出版社，2016.

[9]余志生. 汽车构造下册（第3版）［M］. 北京：机械工业出版社，2009.

[10]隋礼辉. 汽车修理工（第2版）（技师 高级技师）［M］. 北京：中国劳动社会保障出版社，2007.

作者简介：秦淼1978年7月18日男北京满族大学本科职务：生产调度长；职称：汽车专业工程师北京公共交通控股（集团）有限公司保修分公司研究方向:汽车维修

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