近些年，我國交通事業(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，我國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)的國家。2011年我國共接報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%。營運客貨車輛發(fā)生交通事故時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，其次是車輛機械故障，而在各種機械故障中，由于傳統(tǒng)的機械摩擦式(盤式或鼓式)制動器長時間連續(xù)制動導(dǎo)致制動失效和制動性能大幅下降導(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。從我國地理情況來看，山區(qū)面積約占國土總面積的69％(包括丘陵和高原)，山區(qū)公路交通成為主要道路運輸方式。而我國山區(qū)道路以三、四級低等級路為主，道路崎嶇復(fù)雜，山高路陡，坡長彎多。以陜西秦嶺山脈大嶺北坡210國道為例，坡長33km，以5％~6％坡度為主，最大縱坡達8％~9％，我國閩贛、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，這就為制動失效事故埋下了嚴(yán)重隱患。

    針對上述情況，我們必須提高車輛制動系統(tǒng)的可靠性，延長其使用壽命。傳統(tǒng)車輛的制動方式是在車輪上安裝機械式摩擦制動器，但頻繁或長時間制動會造成制動鼓(盤)和摩擦襯片(制動襯片)過熱，導(dǎo)致制動效能衰退甚至失效，從而引起重大交通事故。另外制動器過熱，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，從而使運營成本增加。要解決這些問題，比較有效的辦法就是加裝輔助制動裝置。

    從主要作用上來說，輔助制動系統(tǒng)是一種使車輛速度降低或穩(wěn)定在一定速度范圍的機構(gòu)，與主制動系統(tǒng)相比它在短時間吸收的功率比較小，但它吸收的功率在長時間內(nèi)可以保持比較穩(wěn)定，適合長時間或頻繁制動的工況。同時，它能減少車輪制動器熱衰退跑偏，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。輔助制動裝置按原理可分為發(fā)動機緩速裝置、電渦流緩速器、液力緩速器、電機緩速裝置、空氣動力緩速裝置以及再生制動緩速裝置等，其中前三種技術(shù)相對成熟，適于裝車。

發(fā)動機緩速裝置

    發(fā)動機輔助制動系統(tǒng)大致可分為：排氣蝶閥制動、泄氣式制動和壓縮式制動三大類型，其中泄氣式制動又分為被動式制動器與主動式制動器。排氣蝶閥制動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)動機制動技術(shù)的歷史也比較長，皆可博(Jacobs)發(fā)動機制動裝置在上世紀(jì)40年代就已經(jīng)申請了專利。目前，市場上比較常見的濰柴WEVB和重汽的EVB屬于被動式制動器，它們需要排氣蝶閥進行輔助；錫柴6DL2裝配是主動式制動器；以皆可博發(fā)動機制動產(chǎn)品為例，國內(nèi)裝配壓縮釋放式制動器的發(fā)動機有西安康明斯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)動機輔助制動系統(tǒng)的優(yōu)點包括減少輪胎、制動器的磨損以及提高行車安全性和運營效率等，但由于其制動功率較小，較難達到汽車制動法規(guī)要求，并且由于發(fā)動機匹配、噪聲、維修費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、液力等作用對車輛產(chǎn)生制動力矩，將車輛的動能轉(zhuǎn)化為熱能并消耗到空氣中去的輔助制動裝置。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)緩速器的國外公司主要有法國的泰樂瑪(Telma)、德國福伊特(Voith)與采埃孚(ZF)、美國艾里遜(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。事實上在發(fā)達國家，作為現(xiàn)有汽車制動系統(tǒng)的必要補充裝置，緩速器已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)件被裝備在90%以上多種級別的客車和中型、重型汽車上。

    我國電渦流緩速器市場是在2000年底開始啟動，2001年進入市場導(dǎo)入期。2001年，我國客車市場接受了約3000臺電渦流緩速器。從2003年開始，巨大的市場空間和豐厚的利潤促使眾多國內(nèi)汽車零部件供應(yīng)商紛紛進入汽車緩速器行業(yè)。據(jù)調(diào)查，鼎盛時期國內(nèi)有70多家企業(yè)從事緩速器的生產(chǎn)和研發(fā)。由于市場競爭激烈，目前國內(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、揚州洪泉、淮安惠民(惠德隆)、浙江瑞立、杭州萬向傳動軸、洛陽凱邁(南峰)、嘉興紐曼、浙江威德等。而相對于電渦流緩速器，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)等多個院校及多個業(yè)內(nèi)企業(yè)都曾進行過相關(guān)研發(fā)工作，但最終大部分都達不到產(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，也可以在傳動軸之間用支撐安裝；后者一般在每個車輪上都安裝一個電渦流緩速器。

    電磁渦電流式緩速器簡稱為電渦流緩速器，該裝置工作時，定子線圈內(nèi)通電產(chǎn)生磁場，而轉(zhuǎn)子隨傳動軸一起旋轉(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，定子就會向轉(zhuǎn)子施加一個阻礙轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電磁力，從而產(chǎn)生制動力矩。同時，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)會把電能轉(zhuǎn)化為熱能，這樣，車輛行駛的動能就通過電磁感應(yīng)和電阻發(fā)熱最終轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)。因為電渦流緩速器采用風(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)行時幾乎沒有時間上的滯后性，啟動時沖擊和噪聲很小，低速行駛時也可以提供較大的制動力矩，不過其比較嚴(yán)重的熱衰退效應(yīng)限制了它的持續(xù)制動能力，另外耗電量也比較大。

    永久磁鐵渦電流式緩速器簡稱為永磁式緩速器，它也是以磁電效應(yīng)產(chǎn)生制動作用的，與前者相比，它用永磁鐵代替了電磁鐵進行勵磁，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，它的最大制動力矩不大，價格也比較貴。

    2.液力緩速器

    液力緩速器是液力耦合器的一個派生類別。按功能則可分為單一減速制動型和牽引—制動復(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鏈中的相對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。以單一減速制動型液力緩速器為例，定子和轉(zhuǎn)子對置形成工作腔經(jīng)閥門和工作液貯槽(油池)相通，緩速時，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，工作液在運動所形成的進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)動機冷卻系統(tǒng)的冷卻水管把熱量帶到發(fā)動機冷卻系統(tǒng)散逸掉。當(dāng)緩速作用解除時，控制裝置系統(tǒng)把工作液釋放回工作液貯槽，從而消除對轉(zhuǎn)子的阻力作用。

    3.對比分析

    下面我們將電渦流緩速器與液力緩速器做一個簡要的對比分析。

    首先，在制動力矩方面，由于液力緩速器的制動力矩與其工作腔有效直徑的5次方成正比，相對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)量實現(xiàn)較大的制動力矩；散熱方面，液力緩速器由于采用發(fā)動機散熱系統(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行隔熱保護，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；持續(xù)制動能力方面，由于液力緩速器采用持續(xù)冷卻能力較強的水冷方式，因此由設(shè)備過熱而產(chǎn)生最大制動力矩衰減的現(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)溫度達到300~700℃后，制動力矩和功率將降低30%~50%，此外由于歐洲有關(guān)長效制動的法規(guī)ECE R-13對緩速器長時間工作效能提出的苛刻要求，在歐洲液力緩速器已經(jīng)占到整個緩速器市場份額的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于液力緩速器的電控系統(tǒng)消耗電能要大的多，所以對蓄電池負荷更大；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)時間長一些；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)計數(shù)據(jù)顯示，液力緩速器不僅能大大提高車輛的制動安全性，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，提升運營效益。液力緩速器在絕大部分工況下可代替行車制動器進行工作，行車制動器的工作次數(shù)可以減少70%以上，使制動器摩擦片的壽命提高10~50倍。綜合分析，擁有大制動力矩、強持續(xù)制動能力、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

    從市場方面來看，近幾年我國汽車緩速器行業(yè)發(fā)展迅速，2007我國汽車緩速器產(chǎn)量就已達到4.5萬臺。目前10m長以上的客運、旅游客車緩速器安裝率達到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到40%~50％，不過由于各種原因，重型載重車輛安裝率相對較低。未來若干年內(nèi)，我國汽車緩速器市場容量的大小主要取決于市場對大中型客車、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，在我國最新版的《營運客車類型劃分及等級評定》(JT/T 325-2010)中可以看到，從中型客車(高二級)到特大型客車(高三級)，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《機動車運行安全技術(shù)條件》(GB7258-2012)中提出，車長大于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裝置；對于危險貨物運輸車，無論總質(zhì)量大小，在山區(qū)道路行駛時，都要求裝配緩速器或其他輔助裝置。