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近年来美国重型卡车上主要应用的新技术 |
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| http://cn.newmaker.com
4/30/2007 5:23:00 PM
佳工机电网
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在美国，生产重型卡车的并不是我们熟悉的通用、福特等汽车巨头。目前主宰美国重型卡车市场的主要有：总部设在俄勒冈州波特兰的戴姆勒-克莱斯勒的弗莱特林那（Freight liner）公司及旗下的斯特林（Sterling）公司和西星（Western Star）公司；总部设在华盛顿州贝尔维尤的帕卡（Paccar）公司旗下的肯沃思（Ken worth）公司和彼得比尔特（Peter bilt）公司；另外还有万国（International）卡车公司，以及来自欧洲的沃尔沃（Volvo）公司及旗下的麦克（Mack）重型汽车公司。这八家重卡生产企业被誉为美国重卡“八大金刚”。
从近4年的统计数据来看，美国重卡市场的格局没有大的变化，各个汽车公司的增长和下滑都不是非常明显，说明美国重卡市场比较稳定和成熟。弗莱特林那集团始终以超过35％的市场占有率位居第一位，帕卡集团则以超过27％的市场占有率紧随其后，而沃尔沃通过收购麦克公司一举把市场占有率提高到20％以上，从而超过万国公司成为美国第三大重卡生产集团。
从车型上来说，美国重卡以8级车（G≥14.97t）为主，近4年一销量维持在20-22万辆之间，大约占其重卡行业份额的60％；其次是7级车（11.77t＜G≤14.97t），约占重卡行业份额的22％和6级车（8.85t＜G≤11.77t），约占重卡行业份额的18％。从品种来看，重型卡车中以组合货车（汽车列车）占大多数。例如，从美国2005年公路费税来源分配来看，货车交纳36％，其中单体货车10％，组合货车26％。
总之，重卡运输效率高，得到了政府的支持。汽车制造商为了保持和扩大市场份额，努力为用户提供各种新技术产品，以提高货运质量，减少交通事故，改善驾驶员工作环境。下面将近4年来美国重卡产品上使用的主要新技术归纳如下。
一、货物自动称量技术
据调查，在公路货物运输过程中，载货质量的计量是一件十分麻烦的事，需要将车开到计量站，用地秤称重，然后与货主办理手续，不但延长了运输路线而且耽误了不少时间，影响运输效率。许多运输公司都迫切需要一种自动称量仪器。近年，这种仪器已在美国市场上广泛应用。这种仪器的工作原理基于这样一个前提，即当今的卡车和挂车已普遍采用了空气悬挂，其压力的变化经微电子处理装置处理，在仪表上显示出各个车桥上的载荷和总载荷质量，仪表的精度在45kg以内。
这项技术的应用，可省去质量计量站的费用，减少称量和核实质量的时间和为此而增加的运营里程，与通讯装置连接后，可将质量参数传送给业主和货主，办理货款、税款、运费等结算手续。
二、单线多路网络传输技术
在现代卡车上由于采用多种电子部件，车内的线路越来越多，电线质量可达100kg以上，包括发动机、发电、照明、制动系、通讯、导航、仪表、音响等系统的连接线路，不但增加了质量而且占用了空间，增加了故障率，给检修保养都带来困难。为了解决这一问题，当前卡车上已采用了航空工业的成熟技术——单线多路网络传输技术。这一技术通过一条线路把多路且需要同时传输的信号传给不同的仪表或装置。采用这一技术，全车只有一个环路，不但增加了电路的可靠性，而且降低了成本。这一技术在西欧的乘用车上早己应用，称为CAN主电路网罩（或CAN总线），由于便于检修和保养，受到用户的普遍欢迎。目前，该项技术已在美国重卡产品上已广泛应用。
三、车辆行驶安全防撞系统
美国的运输业特别关注卡车的安全防撞技术的进展，美国伊顿公司率先开发的vorad系统满足了这一要求。该系统利用雷达技术观测路况，为行驶的车辆导航，并具有先进的制动系统和防翻车功能。利用超声波技术的后视观测系统也是不可缺少的。在驾驶室内还应装备测量外部温度、风速、风向、降水的仪表。特别提出要装备车载电视，在照明良好的情况下，电视系统可得到清晰的图像，便于驾驶员工作，还可作为处理事故的依据。目前，类似于vo-rad系统的安全技术已在各类重卡产品上广泛应用。
四、网站利用技术
运输公司通过网络在线承接的货物委托运输这项业务是美国1996年始创的。目前，美国、西欧众多运输公司利用互联网站从事许多业务，除联系客户外，还包括：获取天气预报、路况、运输线路地图、路线上交通事故报告、燃料当日价格及加油站位置、客户所运货物的品种和数量、所需挂车的规格、路途中车辆故障维修站的位置及备件供应情况。美国LTL网站为运输公司和客户提供最佳运输路线和运输过程详情，并为不具备大型计算机的小规模公司提供服务，使他们可以利用个人电脑上网，得到预期的信息。此外运输公司财务、车辆管理、运营调度、维修保养也广泛应用了计算机技术。
五、发光二极管（LED）技术
发光二极管从上世纪80年代就已应用在国防上了，但由于价格高而没有得到推广。近年来，随着制造工艺的进步，发光二级管的成本大幅下降而大量应用在车辆电器照明上。从车辆的轮廓灯、信号灯到警示灯都开始应用发光二极管。这是因为其耗能少、寿命长、抗震并且产生的热量远远小于白炽灯，因此能完全满足车辆的需要。对卡车而言，虽然初装费用高，但运营成本会有所降低。
六、卫星定位导航通讯技术
10多年前，美国的Qullcomm公司就已将军事上应用的卫星导航技术应用在卡车的运输上，当时售价很高，只有大公司才使用。那时，这一技术应用于监视车辆的运营状况，受到货车驾驶员的反对，他们称之为“电子工头”。但近几年来，美国几百家运输公司，包括一些小公司都应用了这一技术。因为这一技术提高了运营效率，降低了成本，杜绝了一些不法活动。采用这一技术，不只是用于确定卡车的运行位置或运行状况，还可通过对信息的分析，进行计划修定、经济分析、运费、工资的核算和货物查询等业务。驾驶员对于远程通讯技术也开始感兴趣了，尤其是车辆发生故障或事故时。
七、自动化技术
熟练的驾驶员十分缺少这一问题短时间内又无法解决，运输公司只好使用新驾驶员。新驾驶员在操作车辆上装备的机械变速器时对选用合理的档位达到经济运行的目的显得十分困难。因此，变速器操纵装置的自动化或半自动化就显得尤为重要，且这种操纵装置完全区别于自动变速器。自动变速器是指带液力变矩器的变速装置。卡车装用的仍然是机械式多档变速器，只是在换档操纵装置上应用了电子控制、电液或电气控制而已。采用这一装置后，操纵起来与使用自动变速器完全一样，取消了离合器踏板，实现了部分换档自动化，避免了新驾驶员操作上的失误，提高了部件的使用寿命。对于运输公司——卡车的拥有者，这项改造也是经济的，因为已有的变速器没有改变，传动轴、车桥等也完全相同，只需在车辆保养时，从市场上买到自动操纵部件装到车上即可投人运营。
八、辅助动力系统
要在激烈的市场竞争中生存，运输业的经营者不但要考虑降低成本，而且要考虑驾驶员长期工作的环境，使车辆能安全、高效地完成长途运输的任务。驾驶室一般装备了冷暖空调，需要辅助动力系统，这套系统的使用可节约发动机的空转而产生的高昂费用。当前有多种方案可供选择，例如：质量轻的换能充电器、汽油机、柴油机、丙烷燃烧器等，为驾驶室（含卧铺）提供冷热能源。新研制的换能充电器在主发动机工作时贮能，在停车时为驾驶室提供需要的冷热能源。在市场上Thermo cooler公司的产品，充能时间为4～6h，放能时间达9h。零排放、静音的燃料电池系统已由Metallic公司研制推出，效率较汽油机高3倍，比铅酸蓄电池高7倍，寿命一般可达5～10年，该公司已在2003年批量生产。
九、轮胎自动充气系统
轮胎被扎漏气是常见的故障，过去使用的自补等办法，因为不可靠，目前已被自动充气系统所代替。该系统包括装在轮毂上的摆线转子泵和气压表，当漏气时为轮胎充气，与轮胎的连接是通过一个旋转阀门实现的。此装置也可用于挂车。最近，伊顿公司研制出新的轮胎维护系统，是电子控制的。当轮胎气压低于标准气压值的10％时，警告灯亮起，磁性动作阀自动开启，压缩空气从软管进人轮毂，再经过旋转阀门充人轮胎。
十、柴油发动机电喷技术及黑盒子（ECU）技术
1985年，美国底特律公司（DDC）推出了柴油发动机电喷装置（DDEC），从此为柴油机的发展提供了新的机遇。目前，高压共轨和单体泵式电控喷油技术已广泛应用，柴油机已可满足欧4或欧5排放法规的环保要求。电喷控制装置可准确地调节燃油的喷射时间和喷油量，其收益是节省油料、排放清洁，并可完成故障的自我诊断。
在完成电喷控制的同时，车辆都装用了ECU黑盒子，现在市场上．已有定型产品出售。ECU可记录卡车运行时的各种数据，其中包括：发动机工况、车辆行驶时的技术参数、仪表板显示数据、车辆通讯工具通话、制动系统工作状况、挂车工况等。这些数据为运输公司的经营和事故处理提供依据。
十一、电脑培训
卡车的技术更新很快，大量的新技术应用促使各运输公司加强了对管理人员、维修人员、驾驶员的技术培训。对于运输企业，这项工作是十分必要的，决定着企业的生存与发展。当前在美国和西欧，个人电脑的拥有者很多，据2004年的一次调查显示，在美国一家运输公司267名职工中有177人有个人电脑，这就为人员流动大的运输企业完成职工培训提供了条件，把传统的教室教学转到网络上，学员可以自由选择学习内容和时间。通过专业的网络培训，新一代的货车运输从业者正在成长，具备了管理、维修、驾驶新型卡车的技能。
十二、电子制动系统EBS
为了行驶平稳安全，近年来许多公司的产品上装备了电子制动系统。在过去使用的空气制动系统中，传送制动信号一般以声速传送，近年推出的EBS电子制动系统信号则是以光速传递的，其优点是高速运行的车辆能获得良好的制动效果，使得驾驶员有安全感。这项技术目前已在美国各重卡巨头的产品上得到广泛应用。
为了保证行车安全，车轮制动引起人们的注意。1998年以来，美国联邦政府规定重型卡车和挂车要安装防抱死制动系统（ABS），该系统用于在紧急制动的情况下防止车轮打滑，让驾驶员能够转动转向盘。卡车的ABS与轿车的ABS基本一样，区别是卡车的制动系统以压缩空气为动力，而轿车的制动系统则采用液压制动。
卡车上使用的传统气制动系统功能强大，但是对制动踏板的反应有一些迟缓；而装满货物的卡车的制动反应要比空载的卡车的制动反应更迟钝。EBS可以解决这些缺陷，它使重型卡车对制动的反应能像轿车一样灵敏。
十三、翻车警告系统
近年，美国每年一死于公路事故的卡车驾驶员约有700-800名，其中有一半是在翻车事故中丧生的。翻车的一个最重要原因是换车道时车速太快，另一个重要原因是开出高速公路出口斜坡时速度太快。因此弗莱特林那公司开发并推出价格大约700美元的翻车警告系统。如果驾驶员在卡车转弯和变换车道时速度过快，侧力传感器便会触发驾驶室中的蜂鸣器的闪烁灯。如果这些还不能促使驾驶员减速，卡车便会通过电子设备将发动机的速度降至空转。该系统还可以起动人们所熟知的发动机制动，即使驾驶员没有使用制动器制动，也可以利用发动机气缸中的压缩空气来降低卡车的速度。
十四、环境保护技术
根据美国环保局时间表的第二阶段计划，卡车必须进一步大幅减少污染。美国环保局的2007年标准要求将微粒排放量（烟灰）减少90％，氮氧化物减少95％。美国环保局还首次在对发动机生产商下达命令的同时，对燃料成分也做出了规定。根据新规定，炼油公司必须将柴油中的现有硫含量再减少97％。
清除柴油中的硫为发动机的清洁燃烧去除了一个重大障碍，使得发动机设计师能够添加催化剂以清除废气的有毒物。芝加哥的国际卡车和发动机公司（International Truck & Engine Corp.）推出了第一个卡车专用的环境保护设备。这是一种催化微粒过滤器，它可以清除废气中90％-95％的烟灰。
另一种处理设备称为吸附器，它最有希望达到美国环保局EPA2007年限制氮氧化物标准。吸附器和微粒过滤器是用涂有贵金属催化剂的陶瓷蜂窝材料制成的，放置在一个不锈钢罐子里，很像轿车的尾气催化转化器。这两种催化设备与EGR组合在一起，温度和散热标准都提高了，而这些正是车用柴油机达到美国环保局的要求所需要的。
十五、红外线夜视系统
为了保证卡车驾驶员夜间行车安全，本迪克斯公司（Bendix）开发出了一种红外线夜视系统。该系统的售价曾高达5000美元，现已降低到能够接受的水平，约300美元，就像本迪克斯公司推出的其他所有电子产品一样。
凯迪拉克卡车也安装了类似的系统。装备这样一种安全装置，在夜间行车时能使看到危险物（如不能开动的汽车、横越马路的人或动物等）的距离增加两倍。
十六、卡车传感系统（Sensoxtracs）
卡车的传感系统也称为“工作情况报告模块”，它通过传感器收集和发送信号。调度员可以远程监测可变因素，如卡车速度、燃料消耗以及发动机和传动系统发出的重要信号，提醒驾驶员没有注意到的问题。这种应用在卡车上的创新技术使运输公司的运营者能更精细地管理车队。
十七、人体工程技术
在美国，过去长途卡车驾驶员一般人高马大，但是近年来，由于身材较矮小的妇女和拉美人当驾驶员的越来越多，美国的卡车一工程师利用逼真的虚拟——现实仿真系统将人体技术应用于卡车设计与制造，让不同身高的驾驶员均能方便操作，并获取开阔视野。这些根据人体工程技术开发的创新设计近年已经用于重型牵引车。
十八、车道控制引导系统（Lane Guidance System）
在兵工厂内，运输车辆集团公司卡车安全系统增添了一种设备——持行驶车道的车道控制引导系统。这个系统已安装在下列车型：安全工艺性良好的世纪重型卡车、Columbia和Argosy牵引车。该系统可检查车辆与行驶车道的相对位置，并在汽车偏离行驶车道时发出警告信号，防止交通事故，提醒驾驶员不允许改变行驶车道。
该系统由下列部件组成：安装在挡风玻璃上的数字摄像管、安置在挡风玻璃上方的中央处理单元（CPU）和分别安置在左右两边的两个速度计及连接导线。
摄像管连续不断地搜集目视数据，转换成数码后传递到中央处理单元，由中央处理器确定是否过于接近行驶车道的边界线。如果太接近，则CPU单元指令发出特别的声音信号。驾驶员凭直觉转动方向盘，使汽车离开发出信号的一侧。如果发出长音信号，则表示预警信号未产生效果，驾驶员仍向偏离方向继续行驶。
车道控制引导系统在任何气候条件下都能昼夜不停地工作。行驶车道宽度的变化（加宽或者变窄）不会成为发出警告信号的原因。
该系统长期工作并不需要进行技术保养，能适应卡车工作条件，在振动、碰撞及各种温度、湿度和灰尘条件下也能正常工作。
十九、凸轮耐久制动装置（Camlaster braking equipment）
Freightliner集团公司与Meritor Automotive公司协作，为重型卡车研制出气压传动凸轮耐久制动装置。这种装置特点是使用寿命长，保证卡车更加安全并无需进行技术保养。
该制动装置保证在需要更换制动蹄之前有80.5万km的使用寿命，同时可降低运行费用。该装置与传统制动机构不同的是，带有可张开的S形凸轮的蹄片结构，不必进行调整作业。新制动装置保证制动蹄与制动鼓之间有最大接触面积，并且有较好的压力分布和高制动特性。新蹄片结构促成制动摩擦片厚度较传统的增加31％。
在需要更换蹄片时，因其结构简单而操作简便，不需任何专用工具。因为新制动装置能自动调整和清洁，不需要润滑，一般不必进行解体。唯一要做的是，必须定期检查摩擦片摩损程度。新制动装置与防闭锁系统可以兼容。从2001年开始，凸轮耐久制动装置作为选装设备，已经在卡车上装用。
二十、舒适性装备
新式的长途重型牵引车．车门上印有驾驶员的名字，内部陈设十分漂亮。牵引车后部舒适的卧厢是驾驶员将车停在停车场时能舒舒服服睡一觉的地方。这些卧厢配备了高级宾馆的许多装备，如彩电、音响、冰箱、空调、台灯、衣柜、袖珍写字台等。晚上在这里休息，要比许多汽车旅馆还要舒适。有些较大的牵引车里还专门安装了双人床。
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