圖解日本標(biāo)準(zhǔn)中清障車托舉能力的計(jì)算公式和影響因素

李忠生 許璇

日本的清障車起步于20W紀(jì)50年代末，至今已有近70年的制造歷史，其研發(fā)制造技術(shù)和使用操作技術(shù)當(dāng)屬世界先進(jìn)水平?，F(xiàn)日本較著名的清障車生產(chǎn)廠家有多田野、古河、極東開發(fā)、福岡工業(yè)、花見(jiàn)臺(tái)等，這些廠家生產(chǎn)的清障車曾一度占據(jù)亞洲各國(guó)市場(chǎng)。但從2000年開始，隨著日本國(guó)內(nèi)制造成本的增加，大多數(shù)廠家開始放棄常規(guī)型號(hào)清障車上裝的生產(chǎn)，反而選用美國(guó)、中國(guó)等企業(yè)生產(chǎn)的上裝，進(jìn)口后與日本本土底盤組裝成清障車成品，再銷售給用戶。

盡管有近70年生產(chǎn)、使用清障車的歷史，但日本卻沒(méi)有專門論述清障車的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。對(duì)清障車的一些相關(guān)要求，只在一些通用的汽車標(biāo)準(zhǔn)中有所述及，如在日本運(yùn)輸省頒布的《道路運(yùn)送車輛的安全標(biāo)準(zhǔn)》中，對(duì)清障車托舉能力的計(jì)算就有詳細(xì)的規(guī)定。

日本汽車標(biāo)準(zhǔn)中要求計(jì)算清障車托舉質(zhì)量的由來(lái)

據(jù)福岡工業(yè)株式會(huì)社介紹，該公司于1959年9月17日生產(chǎn)了第一輛清障車。而后，該車被運(yùn)往東京品川陸運(yùn)事務(wù)所辦理上牌手續(xù)，就在檢驗(yàn)結(jié)束，檢驗(yàn)官簽發(fā)合格證時(shí)，隨口問(wèn)了一句：“這臺(tái)車能托起幾噸？”這隨口一問(wèn)，可把他們公司的人問(wèn)倒了。因?yàn)樵诋?dāng)時(shí)的日本，清障車還是一種新車型，沒(méi)有相應(yīng)的法規(guī)來(lái)衡量和判定其能力的大小，所以大家都對(duì)如何計(jì)算清障車的托舉能力一無(wú)所知，無(wú)法可依。

此事過(guò)后，福岡工業(yè)株式會(huì)社會(huì)同日本政府的相關(guān)部門經(jīng)過(guò)充分討論和試驗(yàn)后，在日本運(yùn)輸省頒布的《道路運(yùn)送車輛的安全標(biāo)準(zhǔn)》中第5條作出規(guī)定，清障車托牽行駛時(shí)，必須符合兩個(gè)基本條件：

a、前軸條件：清障車在進(jìn)行托牽行駛作業(yè)時(shí)，必須“托得起并能平穩(wěn)地行駛”。即在托起負(fù)載行駛狀態(tài)下，清障車轉(zhuǎn)向軸的軸荷必須大于或等于清障車前、后軸實(shí)際負(fù)荷的20%。

b、后軸條件：清障車在進(jìn)行托牽行駛作業(yè)時(shí)，必須“不僅能托起，且還不會(huì)被損壞”。即在托起負(fù)載行駛狀態(tài)下，清障車后輪（或后軸）的實(shí)際負(fù)荷不能超過(guò)其允許負(fù)荷的限值。

從此以后，清障車在上牌卑批時(shí)，也需按照這兩條規(guī)定確定其托舉質(zhì)量，并存檔備查。

日本汽車標(biāo)準(zhǔn)中托舉質(zhì)量的計(jì)算

根據(jù)上述的前軸、后軸條件，可將其列出計(jì)算公式，以便能快速計(jì)算出清障車的托舉質(zhì)量。

此后，清障車在上牌審批時(shí)，也需按照這兩條規(guī)定確定其托舉質(zhì)量，并存檔備查。

1.前軸條件的計(jì)算公式

清障車在托牽行駛狀態(tài)下，清障車尾部托起一輛事故車，如圖i所示。由圖1分析可知，事故車的一端被托起離地后，被托起端的質(zhì)量就會(huì)全部轉(zhuǎn)移到清障車的后軸上，設(shè)定轉(zhuǎn)移的質(zhì)量為P，也即清障車所能托起的托舉質(zhì)量為P。

由杠桿原理可知，托起事故車一端后，清障車的前軸也將被抬起，即清障車前軸的軸荷會(huì)減輕，所減輕的負(fù)荷也會(huì)轉(zhuǎn)移到后軸上。設(shè)定前軸所轉(zhuǎn)移到后軸的質(zhì)量為G，即

G=Pe/L

式中，P為清障車托舉質(zhì)量；e為后托距，指清障車后軸中心至托舉中心的距離；L為軸距。

那么，按前軸條件“在托起負(fù)載行駛狀態(tài)下，清障車的轉(zhuǎn)向軸軸荷必須大于或等于清障車前、后軸實(shí)際負(fù)荷的20%”的規(guī)定，清障車前軸條件下的托舉質(zhì)量P1的計(jì)算公式為：P1=L（4F-R）/（L+5e）

式中，P1為前軸條件下的托舉質(zhì)量；F為空載時(shí)前軸質(zhì)量，含司乘3人，65kg/人；R為空載時(shí)后軸質(zhì)量。

下面以某寬體駕駛室清障車為例，計(jì)算其前軸條件下的托舉質(zhì)量，該清障車的具體參數(shù)如表1所示。

將表1的參數(shù)代入公式，計(jì)算可得P1=1392kg，即該清障車在前軸條件下的托舉質(zhì)量為1392kg?？芍?，在滿足前軸有足夠轉(zhuǎn)向負(fù)荷的前提下，該清障車在距后軸中心1850mm處最大能托起1392kg的負(fù)荷。

2.后軸條件的計(jì)算公式

托起負(fù)載行駛狀態(tài)下，清障車后輪（或后軸）的實(shí)際負(fù)荷不能超過(guò)其允許負(fù)荷的限值。由圖1分析可知，清障車托牽行駛時(shí)，后軸的實(shí)際負(fù)荷等于后軸自重、前軸所轉(zhuǎn)移到后軸的負(fù)荷及托舉質(zhì)量三者之和。清障車后軸條件下的托舉質(zhì)量P2的計(jì)算公式為：

P2=L（TR-R）/（L+e）

式中，P2為后軸條件下的托舉質(zhì)量；TR為后軸輪胎的最大允許負(fù)荷4480kg。

根據(jù)表1的參數(shù)計(jì)算可得清障車后軸條件下的托舉質(zhì)量P2=1282.5kg，即該清障車后軸條件下的托舉質(zhì)量為1282.5kg?？芍跐M足后軸（后輪胎）不超過(guò)其允許負(fù)荷時(shí)，該清障車在距后軸中心1850mm處最大能托起1282.5kg的負(fù)荷。

3.比較前后軸條件下的P值

對(duì)比P1和P2的計(jì)算結(jié)果，數(shù)值小的P值即為該車最大托舉質(zhì)量。取較小P值作為清障車的托舉質(zhì)量，不僅能保證清障車有足夠的轉(zhuǎn)向負(fù)荷，而且能保證后軸及后輪處于安全限值內(nèi)。當(dāng)然，在實(shí)際托舉作業(yè)時(shí)，上裝中的各個(gè)部件也需符合該托舉質(zhì)量下所需的強(qiáng)度和剛度。

影響清障車托舉質(zhì)量的因素

由上述公式可知，清障車的托舉質(zhì)量與軸距、空載下的前后軸荷、后托距等因素有關(guān)。通過(guò)改變某個(gè)因素的數(shù)值，分析托舉質(zhì)量的變化趨勢(shì)，這對(duì)研究底盤與上裝在性能上的最佳匹配，以及用戶安全合理使用清障車都是很有參考價(jià)值的。下面以某輕型清障車為例，按照前軸條件下對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，說(shuō)明各參數(shù)對(duì)托舉質(zhì)量的影響。為了更好地比較各參數(shù)的變化與托舉質(zhì)量的關(guān)系，下面將以圖示形式來(lái)對(duì)比各參數(shù)下的托舉質(zhì)量。

1.司乘人員的因素

表1假定的清障車是寬體駕駛室，允許3人乘坐。但在實(shí)際的車輛產(chǎn)品中，輕型清障車大多為窄體駕駛室，一般允許2人乘坐；且在實(shí)際清障救援中，往往也只有操作人員1人乘坐。表2為某窄體駕駛室清障車的相關(guān)參數(shù)。

假設(shè)減少2個(gè)司乘人員后，將由表2的參數(shù)代入前軸條件下的計(jì)算公式，得出托舉質(zhì)量P1窄=1276kg。由此可看出，司乘人員越少，托舉質(zhì)量尸也會(huì)相應(yīng)減小。下面的圖示中，均以P1窄=1276kg來(lái)對(duì)比各因素變化得出的相應(yīng)P值。

2.后托距的因素

現(xiàn)改變表2中的后托距e的數(shù)值，假定e改l=2150mm和e改2=2450mm，其他參數(shù)不變，那么分別計(jì)算可得：P改l=1130kg和P改2=1017kg，如圖2所示。

從圖2中可清楚看出，后托距e越大，清障車的托舉質(zhì)量P1就越小。

圖2后托距對(duì)托舉質(zhì)量的影響

3.軸距因素

一般來(lái)說(shuō)，軸距越長(zhǎng)，清障車的整備質(zhì)量也會(huì)相應(yīng)増大。但本文假定軸距增長(zhǎng)，其前后軸的質(zhì)量不變。

改變表2中的后軸距L的數(shù)值，假定L改l=2500mm和L改2=3400mm，其他參數(shù)不變，那么分別可得P1改l=l163kg和P1改2=1470kg。將這種軸距的托舉能力與軸距為2800mm時(shí)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，如圖3所示。可見(jiàn)，清障車的軸距越長(zhǎng)，托舉質(zhì)量也相應(yīng)增大。

4.配重因素

給清障車前軸安裝配重，這是生產(chǎn)企業(yè)為了提高整車的托舉質(zhì)量而經(jīng)常采用的方法之一。在實(shí)際生產(chǎn)中，增加配重的方式有兩種，一種是在清障車前懸保險(xiǎn)杠下加配重；另一種是在駕駛室背后加配重。假定分別在前懸保險(xiǎn)杠下加150kg，在駕駛背后加600kg的配重，按前軸條件下計(jì)算，可分別得到托舉質(zhì)量尸P1配l=1468kg和P1配2=1394kg。將這二種加配重與未加配重下的托舉質(zhì)量在圖上標(biāo)識(shí)出來(lái)對(duì)比，如圖4所示。

由圖4可看出，在前保險(xiǎn)杠安裝配重，確實(shí)更能有效地提高清障車的托舉質(zhì)量。但是其缺點(diǎn)也較為明顯，因?yàn)樵黾恿饲拜S車架懸掛系統(tǒng)的負(fù)載，降低了駕乘的舒適感，鋼板彈簧的使用壽命也相應(yīng)降低了。且近幾年生產(chǎn)的新底盤前懸下部增加了減震裝置和氣囊感應(yīng)器，以及碰撞緊急剎車傳感器等裝置，在前懸掛保險(xiǎn)杠下部的空間已無(wú)法再供改裝企業(yè)加裝配重了。

而與在前懸掛保險(xiǎn)桿下部加配重相比，在駕駛室背后加裝配重的方法，對(duì)提高整車的托舉質(zhì)量的效果卻不是很明顯，需比前者増加更重的配重，才能得到相同的托舉質(zhì)量。

5.駕駛室背后配裝常規(guī)吊臂或隨車吊

目前清障車通常都配有吊臂或隨車吊裝置，如圖5所示。配裝常規(guī)的吊臂時(shí)，在保證有足夠的起吊空間下，駕駛室背后還可布置工具箱，以便存放較多的清障救援工具。而配裝隨車吊裝置，由于空間的限制，通常需將其直接裝在駕駛室背后。這樣反而可以增大前軸的質(zhì)量。

根據(jù)分別配裝了這兩種起吊裝置的清障車實(shí)際參數(shù)，可計(jì)算其托舉質(zhì)量，如圖5所示。因?yàn)殡S車吊裝置直接安裝在駕駛后背，増加了前軸負(fù)荷，從而可以得到較大的托舉質(zhì)量。

但在實(shí)際的清障作業(yè)中，這兩種起吊裝置各有優(yōu)勢(shì)，難分高下。配裝了隨車吊的清障車，托舉質(zhì)量雖然稍大點(diǎn)，其吊機(jī)的作業(yè)也更靈活些。但配裝常規(guī)吊臂的清障車，在成本、起吊、牽拉、扶正等方面的優(yōu)勢(shì)也是相當(dāng)明顯的。

結(jié)語(yǔ)

影響清障車托舉能力的因素，除了底盤自身的軸距、軸荷等以外，還跟清障車生產(chǎn)企業(yè)的上裝有關(guān)。如上裝采取輕量化設(shè)計(jì)，使空載時(shí)后軸軸荷盡可能小，從而能夠提高清障車的“后軸條件”下的托舉質(zhì)量；或者在同等質(zhì)量下布置上裝，如能將上裝的質(zhì)心前移靠近前軸，亦能夠提高清障車的“前軸條件”下的托舉質(zhì)量。