探析消防车辆制动性能热衰退对行车安全的危害与预防措施

■ 刘灿华 福建省三明消防支队

消防车辆的制动性能直接影响着行车安全，同时制约着消防车辆动力性是否能有效发挥。消防车辆行驶过程中发生的交通事故通常与车辆制动距离太长、紧急制动时易侧滑等情况有关，因此消防车辆的制动性能对消防车辆的行驶安全具有重要保障。根据公安部交通管理局通报数据，制动性能热衰退造成的交通安全问题已成为我国重大交通事故的关注焦点之一。如何有效地预防制动性能热衰退引发安全问题，将成为提高安全行车的重要举措。本文以提高消防车辆安全行驶的可靠性，通过分析制动器制动性能热衰退的形成机理及对行车安全的危害，提出若干预防措施，对行车安全具有十分重要的现实意义。

一、消防车辆制动性能热衰退的概念

消防车辆的制动系统在高速、短时间内重复制动或下长坡时连续制动的情况下，制动器温度达到200℃以上时，制动接触面的有机物受高温发生分解，其分解物在接触面间形成“润滑”薄膜，降低接触面的摩擦系数，使制动性能显著下降，此现象称为制动性能热衰退。相关研究表明，当制动器内壁温度达250℃左右时，制动性能开始下降，出现前期制动器热衰退；当温度超过600℃时，接触面材料发生更加剧烈的分解反应，大量的分解物使两接触面发生“分离”现象，从而失去制动性能。

车辆在制动过程中制动性能热衰退现象不可避免，其抗热衰退性能与摩擦副材料、制动器结构有直接关系。衡量抗热衰退性能一般用短时间内连续制动的制动效能与冷制动（120℃以内）效能的百分数视为评价指标。根据ISO/DIS6597规定，消防车辆应满足在一定车速下、短时间内连续制动15次，每次制动强度在-2.5～-3.5m/s²范围内，最终的制动效能应不低于冷试验（120℃以内）制动效能的60%。对于行驶在高速、蜿蜒盘山等非常规路段的消防车辆，其制动器的抗热衰退性能需有更高的要求，以保证特殊路段行驶的制动效能。

二、消防车辆不同类型制动器的热衰退

消防车辆的制动器按结构可分为鼓式制动器和盘式制动器两类，其主要特点如下：

1.鼓式制动器

鼓式制动是最先应用在消防车辆上的制动系统，制动鼓安装在轮毂上并跟着车轮一起转动，当收到制动信号时，制动活塞推动制动片与制动鼓产生摩擦，实现车辆制动。优势：鼓式制动构件少，制造成本较低，制动时产生自增力作用，绝对制动力大。缺点：①散热性差，热衰退现象明显；②封闭的制动装置，冷却难度大。

2.盘式制动器

盘式制动是以静止的制动片，夹住随轮毂转动的制动盘以产生摩擦，达到制动效果。优势：①散热性良好，不易造成热衰退现象；②反应快，制动力均匀，冷却性好；③构造简单，易于维修。缺点：①绝对制动力低于鼓式制动，缺少自增力；②零件的更换频率高，增加维护费用；③难以实现车辆驻车制动，后轮盘式制动的大、重车型，需加设鼓式驻车制动装置。

关于危险源的定义，何学秋[6]认为：危险源作为产生和强化负面效应的核心，是危险能量的爆发点. 陈宝智[7]提出两类危险源理论，田水承[8]在两类危险源理论的基础上提出三类危险源理论. 但目前，危险源在理论上尚无确切的定义. 为便于进行风险管理，在该体系中采用何学秋提出的关于危险源的定义. 通过每年一次的危险源筛查，泰州大桥公司形成了各区域、各作业过程的危险源清单列表，表1列举了日常养护作业过程危险源辨识清单.

综上所述，鼓式制动器抗热衰退性差，非长时间连续、频繁制动，鼓式制动有一定优势。盘式制动抗热衰退性好，但制动力比鼓式制动器小，需通过增大摩擦接触面积以产生更大的制动力。

三、制动器制动性能热衰退对消

防车辆行驶的危害

1.制动性能热衰退导致制动片异常磨损

消防车辆连续、长时间制动时，制动装置所散热量远不及制动产生的热量，导致温度只升不降出现热衰退，加剧制动片磨损。长期如此，摩擦系数骤减，摩擦间隙增大，制动片与制动鼓未能及时贴合，出现滞后制动，增大制动距离，造成行车安全隐患。消防车在长、陡坡路段下行时，满载消防车辆惯性大，制动器需提供更大的制动力来实现制动，对制动器的破坏性增加，温度升高加快材料脱落，最终丧失制动效能，引发严重的交通事故。

2.制动器温度升高影响制动效能

制动器长时间、高强度制动，使制动器始终处于高温、热疲劳状态，严重的出现裂纹，影响车辆制动安全性。如果消防车的制动器是由制动鼓和有机材料组成，高温还会导致制动器的变形，影响了制动过程的稳定性。

四、预防消防车辆制动性能热衰退的措施

消防车车辆在道路上行驶时，经常遇到上坡、下坡、窄路、弯路等复杂多变路况，在行驶过程中制动器工作频繁，造成制动性能热衰退，使消防车辆的制动效能下降，直接影响行车安全。因此，为确保行车安全，宜采取以下措施。

制动器热衰退现象对车辆的制动性能有着显著影响，特别是当车辆行驶在长、陡、急弯等下坡路段时，容易使制动器处于制动性能热衰退期，此时驾驶员如能实时对车辆制动器工作温度进行掌握，提前做好应对措施将能较为有效地提高行车安全。

目前，现有的消防车辆还未采用温度监控系统，市面上大型重载货车的制动器温度监控系统通过在制动器内部安装温度传感器，传感器直接的测得制动器温度情况。此方法直接有效，但对于成本、寿命问题难以保证。基于制动器结构特点、温度场特性及热传学反问题理论，可通过较易获得的制动器外部温度，“反演”间接地得到制动器内壁温度。该方法可有效地避免直接测量系统的不足，且反演结果可以全面地反映出制动鼓温度的分布情况，满足驾驶员对制动器温升情况的掌握。

2.改进制动摩擦片材料

改进制动摩擦片是在摩擦材料中加入适量耐高温黏合剂，如环氧树脂、三聚氰胺树脂等改进的酚醛树脂作为黏合剂，使摩擦片耐高温度达400℃以上，且耐磨性较好。

3.发动机制动

消防车在长、陡坡路段下行时，满载的消防车惯性大，制动装置散热时间短，此时如空挡下坡，车辆制动力全部由制动装置提供，短时间极易使制动器失去制动效能。车辆行驶速度主要取决于动力系统组成，恒转速的发动机，变速器挡位越低，齿轮系统扭矩越大，动力系统对车辆的制动力越大。满载的重型消防车下长坡时选择的档位，宜采用车辆上坡时所用的挡位。

4.辅助制动装置

利用辅助制动装置减轻制动器的工作强度，降低制动器的工作温度，避免制动热衰退对行车安全造成的影响。常用的辅助制动装置有电涡流式制动器、液涡流式制动器。在发动机排气管内设有阀门，增大发动机的排气阻力，以提高发动机辅助制动的效果。

5.配备降温装置

为降低制动器工作温度，防止制动器产生过大的热衰退，常用的方法是制动鼓淋水。山区执勤消防车辆必须配备制动鼓淋水装置，制动鼓淋水装置应作为山区消防车出厂前标准配置。对制动鼓淋水应在下长坡前开始，且制动过程中连续不断地对制动鼓淋水，决不允许在长时间制动而使制动鼓温度很高后再淋水降温。

6.保持正常的轮胎气压

在山区道路行车时，轮胎经常传递较大的驱动力和制动力，使轮胎的工作温度较高，而随轮胎在工作温度的升高，橡胶强度变差，轮胎气压升高。因此，在山区行车时，应保持轮胎正常的气压，并注意轮胎的工作温度，以防止轮胎爆裂。

五、结语

综上所述，基于制动器的结构特点、摩擦副材料和制动性能热衰退的形成机理与危害，提出以下预防措施：

1.下坡路段任何车辆均需利用发动机制动，有效地降低制动器工作强度；

2.定期对制动系统进行排查，包括车轮胎压、摩擦片等；

3.制动设备的改良措施：采用先进摩擦片材料、引入辅助制动装置、降温装置和制动器温度检测装置等。

王宏斌.消防特种车辆驾驶员安全行车教育刍议[J].中国培训，2016，（06）:126.

井广红.车辆制动衰退性能分析[J].汽车实用技术，2015，（06）:16-19.

周琦.汽车制动器制动性能热衰退现象对行车安全的危害[J].中国高新技术企业，2016，（09）:100-101.

赵凯辉.汽车制动器热衰退性能及相关制动安全检测研究[D].西安：长安大学，2010.