测试试验
唐康康
red5集张安裕
涂元春
中汽研汽车检验中心（武汉）有限公司，湖北武汉，430050
摘要：主要设计了一套可以模拟电控传输装置瞬间通断的检测设备，该设备主要通过单片机接收牵引车发出的CAN 总线制动信号，并触发模拟开关来实现制动信号40ms 瞬间通断动作。同时，以某EBS 为测试对象，利用示波器对通断后的制动信号进行验证，分析了所产生的通断对车辆制动性能的影响。 关键词：电控传输装置；CAN 总线；制动性能；瞬间通断；检测系统中图分类号：U467.1
收稿日期：2022-10-16
DOI ：10.19999/jki.1004-0226.2022.12.021
智能娃娃机1前言
商用汽车制动性能的检测是机动车安全技术检验的重要内容之一［1］。随着我国商用汽车保有量快速增长，商用汽车的制动性能直接关系到人们的生命安全［2］，并且在GB 7258-2017及JT/T1285-2020中均强制要求部分商用汽车装备EBS 制动装置［3］。但是目前国内各检测机构缺乏对电控传输装置的传输稳定性进行检测的设备，尤其是关于电控传输装置短时失效状态下的整车制动性能的检测。
本研究主要针对挂车列车的制动形式，深入地学习、了解制动原理、信号传递方式以及信号传输装置的连接形式，也分析了GB 12676-2014《商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法》对电信号传输装置的要求：“电控传输装置发生除能量供应外的单个暂时（小于40ms ）失效（非传输信号或数据错误）时，不应对形成制动性能产生显著影响。”基于此，研制了一套可以模拟电控传输装置瞬时通断的设备，以满足检测需要，进一步
补齐汽车行业内制动性能检测设备的短板。
2系统方案设计
根据GB 12676-2014要求，装有电控传输装置的列车，电控传输装置发生除能量供应外的单个暂时（小于40ms ）失效（非传输信号或数据错误）时，不应对行车制动性能产生显著影响。欲对此条款展开检测，必须使电
控传输装置产生小于40ms 的通断，方可判断行车制动性能的符合性。标准中对“电控传输装置”已经进行了明确的定义：牵引车和挂车之间的电控线路及零部件为电控传输装置。
为实现电控传输装置的瞬间通断，需设计一个通断模拟装置并串联在电控连接线中，如图1
喷淋吸收塔所示。
图1制动系统连接
当牵引车发送制动命令EBS11和EBS12时，模拟通断装置检测到EBS12的字段指令时，代表有刹车气压指令从发送端发出，此时控制内部继电器断开CAN 总线，持续时间小于40ms （可以设置时间为0～40ms ），使挂车无法继续接收到来自牵引车的指令，从而达到传输装置短暂失效。 电控连接线路使用的是ISO7638连接器，两端连接牵引车EBS 信息发送端和模拟通断装置，从物理结构研究，ISO7638连接器具有7个引脚，每个引脚的定义如表1所示。
表1
引脚定义功能
正电子阀门正电源负电源
负电子
阀门报警
设备
CAN-H CAN-L 第6和7引脚分别为CAN 参总线的CAN-H 和CAN-L 通道，主要作用为传输牵引车向挂车传送的制动信号。欲实现制动信号的短暂失效，在牵引车和挂车之间连接一个可以接收制动信号并能控制CAN-H 和CAN-L 通道实现瞬间通断的控制装置即可。
3通断模拟装置设计
在对所设计的系统方案进行分析论证的基础上，设
·
·65Copyright ©博看网. All Rights Reserved.
2022年第12期总第307
期
计了以STM32F103为核心的硬件控制系统，系统总体
硬件结构框图见图2
。快速运输
图2系统硬件结构框图
弯头制作3.1系统电源设计
一般在检测列车制动时，均在专用试验场地进行，从而导致设备取电不方便。此系统以牵引车电源作为系统供电，将连接器的第2个引脚作为供电体，经系统转换，将牵引车24V 电源转换为5V 硬件所需电源，如图3
所示。
图324V 转5V 电路设计
3.2触发信号模块
由于列车制动时间比较短，一般在5~10s 内即可完成制动，所以采用牵引车发出的制动信号进行触发设备较为精确。本方案采用CAN2401差分收发器将CAN 总线发出的制动信号进行处理，可以识别出CAN 总线发出的制动信号，并通过信号隔离器将制动信号传送至处理器MCU 。该部件的特点是能识别CAN 总线中的制动信号，并将其转换为数字量信号。3.3处理器模块
将制动信号采集后，必须选择合适的中央处理器进行信号处理，将其转换为可驱动执行机构动作的执行信号。STM32F103器件采用Cortex-M3内核，CPU 最高速度达72MHz ，该产品系列具有16KB~1MB Flash 、多种控制外设、USB 全速接口和CAN 通信等特征。本设备将该元器件焊接在电路板上作为中央处理器。中央处理器接收到触发模块发出的触发数字量信号后，然后根
据时间模块的设定，最终发出不同通断时间的指令到执行模块，进而实现CAN 总线的瞬时通断。3.4执行模块
为将电控连接线进行瞬间的通断，必须选择动作频率较高、而且能耗较低的继电器开关，若选择普通的机械式继电器，远无法满足毫秒级的通断动作。本方案最终选择了能耗低、响应速度快的MAX14759模拟开关。该模拟开关具有两个通道，分别串接在电控线路的6通道和7通道中。3.5时间模块
时间模块分为触发延时设置和通断时间设置两部分。触发延时为该通断装置接收到制动信号开始至产
生通断的时间；通断时间为该设备自接收到制动信号后，可以产生的瞬间通断时间。
为实现该设计目的，选择了两个时间拨码开关，可以实现触发延时和通断时间设置，其中通断时间不仅可以产生40ms 的通断，而且可以产生10~150ms 的可调通断，触发延时可以设置为0~10s 。该时间继电器在设定延时以及控制精度时通常容易满足控制之需，延时设定较方便。3.6模拟装置实物
将以上所有模块组装在一起，制作成图4所示的完整设备，其中左侧连接头连接牵引车制动信号输出端，右侧连接挂车制动信号接收端。通过面板上的两个时间设定旋钮分别设定通断延迟时间和通断时间来对列车的制动信号进行切断，以达到“电控传输装置”失效的
目的。
图4模拟通断装置
4测试方案及结果
GB 12676-2014《商用车辆和挂车制动系统技术要
求及试验方法》对电信号传输装置的要求：“电控传输装置发生除能量供应外的单个暂时（小于40ms ）失效（非传输信号或数据错误）时，不应对制动性能产生显著影响。”针对此项条款的要求，测试实际通断的时间是否和设置时间一致来验证该检测系统的准确性。然后以某
·
·66Copyright ©博看网. All Rights Reserved.
测试试验
EBS 为测试对象，检测暂时失效是否对其制动性能有显著影响。4.1通断时间测试
将设备正常连接在牵引车和挂车之间，分别设置20ms 、40ms 、100ms 的通断时间；然后将第6通道接在示波器的正极上，第3通道接在示波器负极上；踩刹车
对后部挂车进行制动；观察示波器波形。测量结果如图5
所示。
a.20ms 通断信号波形
b.40ms 通断信号波形
c.100ms 通断信号波形图5通断波形图
由图5可以看出，在一段时序范围内出现连续、稳定的脉冲电压，然后中间会突然出现一段杂乱无章的波形，接着又恢复到最开始那段连续、稳定的脉冲电压。放大中间杂乱的波形段，将光标放置于该段波形开始和结束的位置，读出其时间差Δt 。结果显示此段波形出现的时间为拨码器设置的通断时间。该试验显示，中间杂乱的波形段表现为通信中断的状态，且该设备的通断功能满足其设置的通断时间要求。4.2制动性能测试
GB 12676-2014《商用车辆和挂车制动系统技术要
求及试验方法》规定：装有EBS 电控装置的挂车，对其进行测试，模拟装置从产生的信号超过0.065MPa 当量压力起，至挂车制动气室压力达到目标压力的75％所经历的时间（以下简称制动响应时间）不应超过0.4s 。根据以上标准要求设计测试方案：以某装备EBS 系统的挂车作为检测对象，将EBS 制动响应时间模拟装置和挂车连接在一起，并将该检测系统串接在模拟装置和挂车之间进行试验，此时制动信号模拟装置代替牵引车，向通断装置及挂车发送制动信号，然后检测挂车制动气室制动
响应时间来判断该挂车的制动性能是否受通断装置的影响，装置连接如图6所示。测得各通断时间下的制动响应时间如表2
所示。
图6制动性能硬件连接表2各通断时间下的制动响应时间
0.298
0.310
0.321
0.339
0.480
0.513
由表2可以看出，虽然随着通断时间设置的变化，气室制动响应时间也在变化，但是当电控传输装置产生40ms 以下的中断时，气室制动响应时间不超过0.4s ，满足GB 12676中对于气制动系统车辆响应时间不超过0.4s 的要求。以上测试结果说明该挂车的EBS 发生
40ms 以下的暂时失效中断时，从制动响应时间角度上没有对制动性能产生显著的影响。
5结语
针对商用汽车的制动形式、制动原理、信号传递方式以及信号传输装置的连接形式，同时结合GB 12676-2014《商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法》对电信号传输装置的要求展开深入研究，设计出一套可以直接插接在商用车信号传输装置中的检测系统。该检测系统可以实现传输信号40ms 以下以及40ms 以上的瞬时通断。最后通过测试验证了其通断的时间，并从气室制动响应时间的角度判断通断信号对挂车制动性能是否有影响。
参考文献：
［1］王力 浅谈《机动车运行安全技术条件》（GB7258-2012）对汽车制动
系要求的修改［J ］ 汽车维护与修理，2013（1）：76-77.
［2］林琪超，索元田 基于制动力检测技术的机动车安全性能检测［J ］
装备维修技术，2020（33）：35-37.
［3］甘传文，万科 JT/T 1178.1相对GB 7258对货车要求的差异分析
［J ］ 时代汽车，2018（7）：26-27.
果蔬包装机
作者简介：
唐康康，男，1990年生，工程师，研究方向为专用汽车检测。
·
·67Copyright ©博看网. All Rights Reserved.
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议