国家工程机械质量监督检验中心 陆晓科
由国家工程机械质量监督检验中心和北京起重运输机械研究所负责起草的机械行业标准《蓄电池牵引车》目前进入报批阶段。
该标准制定的目的是：统一蓄电池牵引车机种必要的技术要求、检验规则、术语、试验方法等，力求提高行业技术基准，有利于生产企业摆脱过时的技术，促进产业升级、结构优化；保障人体健康和人身安全、保护环境；有利于销售市场的规范操作，便于参与国际竞争。
本文作者介绍对该标准重点的理解及其在实际设计、生产过程中的应用，供读者参考。
1 范围
1.1《蓄电池牵引车》标准规定了额定挂钩牵引力不大于20kN的蓄电池牵引车的术语、基本参数、技术要求、试验方法、检验规则、标志、运输。
该标准适用于乘驾式额定挂钩牵引力不大于20kN的蓄电池牵引车。该标准亦适用于额定推顶力不大于20kN（含20kN）的蓄电池推顶车，额定挂钩牵引力不大于20kN的其他操纵形式蓄电池牵引车可参照使用。
1.2步行式牵引车即属“其他操纵形式”。
1.3额定挂钩牵引力为20kN（含20kN）以下的混合动力牵引车试验方法可以参考该标准。
2 蓄电池牵引车列车坡道制动
2.1蓄电池牵引车工作时，多数情况下列车仅靠牵引车制动轮制动,载货爬坡坡度有范围限制。如果以非安全坡度爬坡，列车在下坡或意外停车时易脱离人控，进而折叠碰橦冲下坡道。该类行车事故已发生多起，后果均十分严重！为蓄电池牵引车使用之首患。
2.2为预防牵引列车坡道制动发生安全事故，该标准规定：
“牵引车用制动器的性能应符合GB/T 18849-2002的规定。当牵引列车在大于10%坡道上运行时，在设计上应考虑拖车具有制动功能。”
2.3下面进一步探讨牵引列车坡道制动的行车事故原因：
2.3.1 GB/T 18849-2002定义工业车辆制动能力(Cb) 用以下的百分数表示：
测试工业车辆产生的紧急制动力Fb（N）与其重量g×W（N）的比值，即：
（1）
2.3.2牵引车列车在坡道上制动之理论计算
表1 对应不同自重的四轮制动牵引车列车之最大制动力
|
自重q kg |
|
蓄电池牵引车爬坡坡度θ º |
额定牵引质 |
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
量Q， kg |
|
700 |
（ζ×Fb）最大制动力 kN |
3.2 |
3.2 |
3.2 |
3.2 |
3.2 |
3.2 |
3.2 |
3.2 |
3.2 |
3.2 |
3.2 |
2000 |
|
1000 |
4.6 |
4.6 |
4.6 |
4.6 |
4.6 |
4.6 |
4.6 |
4.6 |
4.5 |
4.5 |
4.5 |
2500 |
|
1800 |
8.3 |
8.3 |
8.3 |
8.2 |
8.2 |
8.2 |
8.2 |
8.2 |
8.2 |
8.2 |
8.1 |
5000 |
|
2000 |
9.2 |
9.2 |
9.2 |
9.2 |
9.2 |
9.1 |
9.1 |
9.1 |
9.1 |
9.1 |
9.0 |
10000 |
|
注1：本例取附着系数为α=0.72，安全系数ζ=0.65，牵引车四轮制动而被拖曳的拖车未具备制动装置（以下同）；
注2：对应不同自重的列车之最大制动能力ζ×Fb=ζ×α×g×q×(cosθ)。 |
表2 对应不同牵引车自重的列车坡道下滑分力
|
自重q kg |
|
蓄电池牵引车爬坡坡度θ º |
额定牵引质 |
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
量Q，kg |
|
700 |
（gW×sinθ）下滑力 kN |
0 |
0.5 |
0.9 |
1.4 |
1.8 |
2.3 |
2.8 |
3.2 |
3.7 |
4.1 |
4.6 |
2000 |
|
1000 |
0 |
0.6 |
1.2 |
1.8 |
2.4 |
3.0 |
3.6 |
4.2 |
4.8 |
5.4 |
6.0 |
2500 |
|
1800 |
0 |
1.2 |
2.3 |
3.5 |
4.6 |
5.8 |
7.0 |
8.1 |
9.3 |
10.4 |
11.6 |
5000 |
|
2000 |
0 |
2.1 |
4.1 |
6.2 |
8.2 |
10.2 |
12.3 |
14.3 |
16.4 |
18.4 |
20.4 |
10000 |
|
注：对应不同自重的四轮制动牵引车之列车坡道下滑力gW×sinθ=g×(q+Q)×sinθ。 |
表3 根据表1、2计算，对应不同牵引车自重的列车坡道制动限制
|
自重q kg |
|
蓄电池牵引车爬坡坡度θ º |
额定牵引质 |
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
量Q，kg |
|
700 |
列车坡道制动安全可靠范围 |
√ |
√ |
√ |
√ |
√ |
√ |
√ |
— |
— |
— |
— |
2000 |
|
1000 |
√ |
√ |
√ |
√ |
√ |
√ |
√ |
√ |
— |
— |
— |
2500 |
|
1800 |
√ |
√ |
√ |
√ |
√ |
√ |
√ |
√ |
— |
— |
— |
5000 |
|
2000 |
√ |
√ |
√ |
√ |
√ |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
10000 |
|
注1：“√”表示列车在坡道上制动安全可靠，ζ×Fb≥g×W×sinθ即ζ×Cb≥100×sinθ；
注2： “—”表示列车在坡道上制动不安全，ζ×Fb＜g×W×sinθ即ζ×Cb＜100×sinθ。
注3：以上为牵引车列车坡道制动控制的理论计算，未考虑牵引状态牵引车轴荷变化等因素。 |
|
结论：四轮制动的蓄电池牵引车列车爬坡安全坡度有大范围限制。 |
2.4如果对被拖曳的拖车实施制动，蓄电池牵引车（配置撞车制动器的拖车例外）应提供气动、液动或真空助力制动源及配置制动软管接头，被拖曳的拖车配置对应的制动执行器件、制动软管、制动软管接头。被拖曳拖车配置的制动软管应足够长并满足GB 16897—1997的规定,制动器应满足GB/T 18849-2002的规定。
2.5 如果拖车无法添置制动装置，建议牵引车设计人员参照GB/T 18849-2002，在“当牵引车列车运行坡道大时”，计算对应不同爬坡坡度的牵引车实际制动能力，限制列车在坡道运行时牵引的载荷。
2.6列车坡道运行限制牵引载荷的一个实际方案：
在司机附近醒目位置处，牵引车生产企业固定标示牵引车爬坡坡度与对应的最大牵引质量关系的标牌，对坡道运行限制进行明示，合理规避行车风险并可减少不必要的人员伤亡。该标牌内容示意如表4（牵引车自重2000kg），针对不同工况的其实际参数应符合GB/T 18849-2002要求。
表4 牵引列车爬坡坡度与对应的最大牵引质量关系示意表
|
载荷爬坡最高车速不允许大于5km/h |
蓄电池牵引列车爬坡坡度 º |
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
最大牵引质量，1000kg |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
8.5 |
6.5 |
5.5 |
4.5 |
3 牵引性能试验
牵引性能参数是牵引车最关键的技术指标，该标准规范了额定挂钩牵引力、最大挂钩牵引力的定义和牵引性能试验方法。
3.1额定挂钩牵引力测定
3.1.1额定挂钩牵引力定义为牵引车在平坦、干燥和水平混凝土地面上以牵引栓的固定高度水平牵引负荷车行驶，当牵引电动机达到1h工作制额定电流时，作用在固定高度挂钩上的水平拉力。
3.1.2 额定挂钩牵引力定义参考BSEN1175-1-1998的定义。
3.2 最大挂钩牵引力测定
3.2.1最大挂钩牵引力定义为牵引车在平坦、干燥和水平混凝土地面上以牵引栓的固定高度水平牵引负荷车行驶，当牵引电动机达到5min工作制最大允许电流或调速器过流保护、牵引电动机堵转、驱动轮滑转时，作用在固定高度挂钩上的水平拉力。
3.3标准中牵引性能试验方法：
“在牵引车和负荷车之间安装拉力传感器，负荷车挂钩中心离地高度应与牵引车挂钩中心离地高度一致，牵引车牵引负荷车行驶，当达到最大稳定车速后用负荷车加载，使牵引车车速平稳下降，直至最小稳定车速。在测试采样过程中，车速应稳定20s或20m（取两者中的时间较长者），用仪器记录整个试验过程，并绘制牵引力—运行速度特性曲线、牵引力—电动机工作电流特性曲线。”
3.4有关“20s或20m”援引 GB/T 3871.9-2006之3.3 规定：
“牵引功率 drawbar power
在牵引杆上测得并至少维持20s或可持续行驶20m距离的时间（取两者中间时间较长者）的功率。”
3.5牵引性能试验实际应用
按照标准中牵引性能试验方法，使用CTM-2000B型汽车综合测试仪、SK7730型能耗仪测量配置直流串励牵引电机的蓄电池牵引车全部牵引性能参数。牵引性能试验一个实例如下：
3.5.1牵引性能试验结果：
表5牵引性能试验数据
|
序号 |
车速V km/h |
牵引力F
kN |
牵引功率P kW |
工作电流I A |
工作电压U V |
电功率p kW |
效率ρ
％ |
|
1 |
0.7 |
41.25 |
8.02 |
535 |
45.0 |
24.08 |
33.3 |
|
2 |
1.3 |
35.72 |
12.90 |
465 |
62.5 |
29.06 |
44.4 |
|
3 |
1.6 |
33.30 |
14.80 |
440 |
67.5 |
29.70 |
49.8 |
|
4 |
2.6 |
24.70 |
17.84 |
375 |
86.5 |
32.43 |
55.0 |
|
5 |
2.8 |
22.68 |
17.64 |
340 |
87.5 |
29.75 |
59.3 |
|
6 |
3.2 |
17.30 |
15.38 |
275 |
90.5 |
24.89 |
61.8 |
|
7 |
3.4 |
14.35 |
13.55 |
230 |
92.4 |
21.25 |
63.8 |
|
8 |
4.0 |
10.00 |
11.11 |
195 |
94.0 |
18.33 |
60.6 |
|
9 |
4.8 |
6.02 |
8.03 |
145 |
96.0 |
13.92 |
57.7 |
|
10 |
4.9 |
5.55 |
7.55 |
140 |
99.0 |
13.86 |
54.5 |
|
11 |
5.8 |
2.82 |
4.54 |
110 |
100.0 |
11.00 |
41.3 |
|
12 |
6.8 |
1.18 |
2.23 |
85 |
101.0 |
8.58 |
26.0 |
|
注1：该牵引车之直流复励牵引电机1h工作制额定电流工作电流I额=230A。
注2：牵引用电功率p=I×U，kW
注3：牵引效率ρ=100×P/p，％
注4：额定挂钩牵引力为14.35 kN，该时牵引电机工作电流I =230A。
注5：最大挂钩牵引力为45.0 kN，该时牵引电机工作电流560A，驱动轮未出现滑转，牵引电机处于堵转状态。 |
3.5.2依据该标准用仪器记录试验过程的运行速度V、牵引力挂钩F、电动机工作电流I：试验后绘制F-V特性、I-V特性、牵引功率—运行速度P-V特性曲线如图1，有关技术
人员依据产品实际要求判读最大牵引功率Pmax、额定挂钩牵引力是否处于合理区域，及时调
整设计。
这种试验为目前常用方法。
图1 牵引性能试验曲线
3.5.3然而在更高要求的牵引性能试验中，还应记录牵引电机工作电压：
牵引性能试验后，增加绘制电动机工作电压—运行速度U-V特性、牵引用电功率—运行速度p-V特性、牵引效率—运行速度ρ-V特性曲线。设计人员可获知额定挂钩牵引力、最大牵引功率Pmax、最大牵引用电功率pmax、最大牵引效率ρmax，能更准确调整产品参数提高生产率。
图2 记录了牵引电机工作电压的牵引性能试验曲线
本例在牵引性能试验中由于记录了牵引电机工作电压，可以反映出蓄电池电源环境下电动机工作电压特性很软，牵引用电功率随挂钩牵引力增大剧烈下降（见图2）。而且发现最大牵引功率（Pmax=17.84kW）与最大牵引效率(ρmax=63.8％)两不同工况相比有如下差异：
a、 牵引效率P相对变化： (8.8/55.0)=16.0％；
b、 运行速度V相对变化： (1.3/2.6)=50.0％；
c、 挂钩牵引力F相对变化：(10.35/24.7)=41.9％。
设计人员可根据最大牵引效率ρmax，修改牵引电机控制器参数，调整牵引车最大运
行速度能够使常用生产工况处于最大牵引效率ρmax，保证蓄电池能耗处于最省状态。
4 基本参数
4.1该标准规定牵引车的基本参数应优先选用表6中规定的数值：
表6 牵引车的基本参数
|
名称 |
参数系列 |
|
额定牵引质量Q，100kg |
10、20、25、32、50、80、100、200、250、400、500、800 |
|
额定挂钩牵引力F，kN |
0.25、0.50、0.63、0.80、1.25、2.0、2.5、5.0、6.3、10、12.5、20 |
4.2 其中F对应0.025×g×Q后的优选数值，设计人员在明确牵引性能参数后可据此命名牵引车型号。
5 直角通道转弯性能
5.1该标准规定根据牵引车种类不同，牵引车应通过如下宽度的直角通道转弯：
a）I类：最大牵引力≤8.9kN时，直角转弯通道宽度 1.780 m；
b）II类：8.9kN＜最大牵引力≤13.4kN时，直角转弯通道宽度2.032 m；
c）III类：13.4kN＜最大牵引力≤17.8kN时，直角转弯通道宽度2.284 m；
d）IV类：最大牵引力＞17.8kN时，直角转弯通道宽度无要求。
按规定的直角通道转弯，驾驶牵引车右转应一次顺利通过规定的转弯通道，在转弯过程中不应倒车，如果未顺利通过直角通道转弯，允许重新进行，但应不超过3次。然后牵引车左转重复该试验。
5.2 上述直角通道转弯性能内容引自MIL-T-10010J-1994。
5.3该标准提出直角通道转弯性能指标，目的是防止少数生产企业为提高稳定性延长牵引车轴距而牺牲牵引车转弯性能。
6 标准制定的主要参考依据
MIL-T-10010J-1994 军用仓库电动牵引车规范（美）（MILITARY SPECIFICATION TRACTOR，FOUR WHEELED，SIT DOWN， WAREHOUSE，ELECTRIC-MOTOR DRIVEN）
BSEN1726-1-1998载重量≤10t机动工业车辆和最大牵引力≤20kN工业牵引车一般要求(Safety of industrial trucks. Self-propelled trucks up to and including 10000 kg capacity and industrial tractors with a drawbar pull up to and including 20000 N. General requirements)
BSEN1175-1-1998工业车辆安全规范 第一部分：电动车辆的通用要求(Safety of
industrial trucks–Electrical requirements Part1:General requirements for battery powered trucks)
GB 10827-1999 机动工业车辆 安全规范
GB/T 18849-2002 机动工业车辆 制动器性能和零件强度
摘自《工程机械技术与质量信息》 |
沪公网安备 31011702000592号