史召峰 邢刚 许庆

1.安徽工业经济职业技术学院机械与汽车工程学院 安徽合肥 230051；2.合肥航凯科技有限公司 安徽合肥 230021

摘 要：本项目主要就是研究一种装置，可以不断检测刹车片和制动鼓温度，提供给司机。若高到某一设定的临界点，则以声光信号向司机报警，提醒司机采取相应措施，并自动开始直接向热源刹车片、制动鼓少量多次喷淋水雾，则可防止以上情况出现，大大提高自身和后续车的行车安全。

关键词：制动系统；温度传感器；系统检测；自动喷淋

1 研发背景

目前，在国内山区道路中的重型卡车，为解决制动鼓散热问题，许多车辆装有喷水刹车系统。水箱内充有高压气。需要时打开阀门，在气压的作用下，将水喷射到轮胎外表面，达到降温目的。司机为了保险起见，早早就开始大量淋水，造成路面湿滑或结冰，给后来车辆造成严重威胁，令交管部门很头痛。再则，这种降温方式，犹如隔靴搔痒，无法给热源——刹车片、制动鼓直接降温，往往是虽然轮胎不燃烧了，但含橡胶的刹车片却已造成了不可逆的损伤，制动能力大大下降，导致行车安全隐患。

2 系统原理

牵引车电源为直流24V。半挂车由牵引车供电。系统主机电源直接来自驾驶室的电源降压后使用。系统主机装车用电气插座（ISO7638），通过一条螺旋弹性五芯电缆与半挂车前端的五芯车用电气插座连接。这电缆中有两根线是供传感器、电磁阀电源，另两根线传送串行总线信号，共有12个监控对象（六套温度传感器和六个喷淋头）。为了保证测温精度，需要缩小测温范围。初步建议测温范围是10℃～250℃，超出此范围时另加高低温超限指示。若需要在牵引车的转向轮和驱动轮（最多也是三轴六个刹车鼓）也安装监控系统，则可再加一套同样的温度传感器和系统主机。

3 主要部件及结构

3.1 连接线（四组）

传感器连接线：两组，每组3根两芯线。一端为7芯防水航空插头分别与主机的左轮，右轮连接上。另一端为3个防水插头，分别标有左前，左中，左后，右前，右中，右后，与传感器相连。

语音器连接线：一组，带有语音器。这组线是从扩音器中分出两根线，一根两芯线（红、黑）、一根三芯线（黑、棕、蓝）：两芯线为电源输入线，红色为电源正极，黑色为电源负极；三芯线连接到下面一组线的一端（三种颜色要一一对应），语音器上红色按键是电源开关。

主机电源和语音信号线：一组。这组线为三芯线，一端带有航空插座的连接到主机标有电源的接口上，另一端连接到语音器送出的三芯线上。

3.2 主机（一件）

3.3 传感器（六根）

国内半挂车绝大部分为三轴，共六个制动鼓，所以需要六个温度传感器。因制动鼓为旋转件，采集测量静止的刹车片固定蹄片的温度较为容易。采用在固定蹄片侧面予攻螺孔，将已制成螺栓形的温度传感器安装在刹车固定蹄片上。这样温度传感器测得的电信号用总线的方式，而不用多根电缆传送到驾驶室的系统主机上。这不仅布线方便，而且可大大降低成本。

3.4 系统主机

系统主机外形有如一个手机，调整控制功能通过触摸屏进行。用可调角度的手机座固定在驾驶室仪表板右上方，通电后连续显示各刹车固定蹄片温度，即同时显示用位置区分的10个刹车片温度。开始时内装喇叭报“车轴温度检测系统自检正常”语音两次。当系统自检通不過时，也会有相应语音提示。在任何一点的温度达到危险点时，不仅该位置的温度值即不断闪动，而且数字前的红色发光图形也不断闪烁。同时系统主机内装喇叭即不断发出警报声。

4 装置主要功能

该装置可以不断检测刹车片和制动鼓温度，提供给司机。若高到某一设定的临界点，则以声光信号向司机报警，提醒司机采取相应措施，并自动开始直接向热源：刹车片、制动鼓少量多次喷淋水雾，则可防止以上情况出现，大大提高自身和后续车的行车安全。采用下位单片机、铂温度传感器、数字转换芯片组成感温端，用上位单片机、触摸屏、语音芯片和喇叭组成控制端，用浮子、干簧继电器组成冷却水位传感器，用水箱、电磁阀、雾状水喷头组成执行端。

在半挂车下方安装冷却水箱，在其附近装有集线控制器。当任一点的温度达到予警点时，该集线控制器向通向该刹车片的水管电磁阀输出一个信号，使得能自动向该过热刹车片和制动鼓内部喷水，在系统主机显示屏上同时有蓝色图形闪动。当该点的温度在持续60秒内始终都维持在予警点温度之下时，电磁阀即关闭，停止喷水，系统主机显示屏上的蓝色图形关闭。

5 装置创新

该装置在不旋转的安装刹车片（热源）的金属刹车蹄片侧面钻一小孔，攻丝。然后将铂温度传感器予制成螺钉状拧入。这样紧密接触直接传导，测温时滞小，精度高。电信号经转换后用导线送入微处理器。喷头用特制的雾化喷头，在热源制动鼓和刹车片到摄氏102℃时，水将呈雾状喷向制动鼓的内侧摩擦面。雾状水将瞬间气化，既能快速大量吸热，又不致减小摩擦系数。

主控制器采用大屏幕手机式结构，用触摸屏控制和彩色图形显示信息，富有时代气息。同时内嵌语音系统，情况变化时用自然语言向司机报告情况，尽量减少对司机视线和注意力的影响，而且，会因热源温度的不同，自动切换喷水模式：不喷、断续喷、连续喷，无需司机动手操作。

6 结语

经过实践验证，该装置无须像传统喷淋装置一样在驾驶室由驾驶员进行喷淋操作，通过温度传感器的自动检测传输信号，从而达到对制动轮毂进行自动喷淋降温的效果，并且具备自动报警功能。该装置可以有效地有效保护制动系统的正常运转，实时监测半挂车刹车片固定蹄片温度，在驾驶室内向驾驶员显示相关信息并用语音播报提醒驾驶员，提高了工作效率。

参考文献：

[1]赵轩，余强，袁晓磊，等.重型货车长下坡行驶制动器温升模型的研究[J].汽车工程，2015，37（4）：472475.

[2]梁大鸿.载重汽车制动系自动降温的研究[J].商品与质量