车辆运输安全一直是大件运输乃至整个运输行业值得重视的问题，除了必要的规章制度，也需要相应的硬件设施来保证可靠性和安全性。

随着中国在能源、化工等领域建设的加快，主要通过大件运输车组对这类特殊设备进行运输，但运输过程行驶路段的路面情况不尽相同，会引起车辆不同程度的震动，从而给货物带来安全隐患。本文希望通过改进大件运输车辆的鹅颈部分以减小由路面颠簸产生的震动，使用Adams仿真软件进行仿真，对比带有空气减震和未带有空气减震的大件运输车辆分别在不同方案设计下的震动情况。结果表明带有空气减震鹅颈的大件运输车辆具有更好的减震性能，利于提升大件运输的安全性与稳定性。

01行业发展背景

大件运输的特点

近年来，随着中国经济建设的需要，在核电、水电、化工、风电、煤电、燃机等行业需求和发展空间极大，而这些领域所需要的设备往往具备体积大、重量大，或形状不规则，且造价高的特点。如常规的火电式定子单件重量超400吨，长度超过10米。常见的还有变压器单件，重量也在400吨以上，一些化工反应设备高度往往在50～150米之间。此外生产这类设备的技术要求高，设备的使用地往往不具备组装能力，因此需要在生产地将设备组装完成。为了将这类高价值的设备完整且安全地从生产地运至使用地，大件运输应运而生。

02空气减震鹅颈减震的应用

为进一步提升大件运输效率，其运输过程中的可靠性和安全性不容忽视。车辆的悬架系统会直接影响减震效能，本文研究在空气悬挂减震车板的基础上添加空气减震鹅颈，通过向弹簧和减震器之间输送压缩空气改变车辆高度，控制系统由车身高度变化来控制弹簧的伸长和缩短，以此达到减震目的。相较于普通悬架，空气悬架重量更小，但价格更高，这是因为在运输过程中，可以根据行驶平稳程度调节弹簧软硬度，进一步提升稳定性。

Adams仿真软件

Adams是一款常用的仿真软件，其包含了如Adams Car、Adams Solver、Adams View等多个功能软件，结合本文研究内容，选择Adams Car2018版建立模型进行仿真分析。Adams Car2018内部功能齐全，可直接通过软件建立如转向、悬架、发动机等子系统模型，内部自带模板文件，也可在数据文件的基础上修改，或在更复杂的概念模型上寻找灵感，建立需要的模型。

研究现状

目前已经有不少关于大件运输安全性，稳定性方面的研究，高莹提出一种针对液压平板和运输货物的重心可视化监测方法，实现了对运输过程中车辆和货物的可视化监测；李巧艺通过Adams Car仿真建立道路模型，对运输过程进行仿真，指出了规避安全隐患的关键环节。在空气减震鹅颈减震方面，单丽丽等人研究发现空气弹簧具有优良的非线性硬特性，能够有效降低振幅，防止冲击；罗小洪发明的全空气悬架通过增压和液压转换，减小了悬架体积的同时提升了减震性能，大幅提升了车辆行驶的平稳性，车辆稳定性进一步提升。

在实际运输过程中，需预先制定运输方案，通过计算评估稳定性，是否横滑、横倾、纵滑、纵倾等安全性指标。但实际情况往往更加复杂，如实际运输过程中，路面情况难以预料，可能导致车辆发生不同程度的颠簸从而影响装载货物的稳定性。因此本文希望通过改进车辆现有装置来提升减震性能，减少货物因路面颠簸受到的影响。

03模型建立

大件运输车辆模型

本文研究大件运输车组的减震效能，首先需要在软件中建立大件运输车组模型，而大件运输车组通常由两头的牵引车、液压平板车和配重箱组成，在Adams Car2018中还未有现成的大件运输车的模板文件，所以将根据Adams中车辆的建模流程建立符合需求的车辆模型。将模板中的卡车模型选作两头的牵引车的基础模型，根据实际空气减震牵引车的参数进行调整。液压平板车的部分需要从头创建，切换到AdamsCar2018的模板模式，结合实际使用的空气悬挂减震车板参数，创建硬点、结构框、部件，再建立几何体，连接减震器，最后通过通讯器将三部分连接起来，建立完整的空气减震牵引车和带空气减震鹅颈的空气减震悬挂车板的大件运输车体。此外，为在实验中形成对比，建立一个不带有空气减震效能的大件运输车，本实验选择德龙SX4259XE5重型牵引车作为参考。

道路模型

Adams Car2018的数据文件中也包含了路面的数据文件，包含了2D、3D路面，二者都可以定义不同的路面情况，如2D平整路面，2D凸坑、凹坑路面，3D样条道路等，可以结合不同的实验目的设置各类路面情况。其中2D路面中包含一类随机生成路面，该类路面是路面文件按白噪声线性滤波法生成的左右两条轮辙纵剖面曲线。在模拟实验的过程中，设置不同的2D道路类型仿真得到的图像波动较为集中，变化不明显，而2D随机不平路面相较于2D的其余路面，能使仿真过程在后处理界面中生成图像的连续性、波动性更强，利于对仿真结果作出更准确的分析。

04仿真实验

为进一步了解安装了空气减震鹅颈减震的大件运输车辆在不同情况下的减震效能，选择车身垂直向加速度作为对比指标，以此为基础分析两类车在设置的不同运行情况下的震动程度。

05不同路面情况对车辆震动幅度的影响

本文选用2D随机生成路面，结合在公路大件运输评价稳定性中对道路环境的分类，可以分为精细横坡，一般横坡，平原道路和山区道路四个等级。根据ISO 8608道路分级标准，通过修改不同的路面等级，对两辆大件运输车辆分别进行仿真实验。在此次仿真中，设定车辆均为匀速直线行驶，测试时间为5秒，步长200，保持1挡档位，初始速度为20km/h的交互式模拟仿真。仿真结果如图1～4所示。

▲ 图1 精细横坡下车身垂直向加速

▲ 图2 一般横坡下车身垂直加速度

▲ 图3 平原道路下车身垂直加速度

▲ 图4 山区道路下车身垂直加速度

从以上仿真结果可以看出，选择的车身垂直向加速度这一指标可以明确地反映出，带有空气减震鹅颈减震大件运输车和不带有额外减震系统的大件运输车在相同的实验条件下，体现出明显不同的运行特征。本文选择车身垂直加速度作为检验指标，是由于随着路面等级的变化会引起路面平整度发生变化，在车速恒定的前提下，路面颠簸必然引起车身的位移，垂直向加速度即体现车身上下的震动幅度。加速度波峰越高，震动越强烈。

不同行驶速度对车辆震动幅度的影响

考虑速度对车辆震动幅度影响的大小中，设置车辆分别以时速40km/h，50km/h，80km/h在B级路面上匀速直线行驶。测试时间仍为5秒，步长设置为200。仿真结果如图5～7所示。

▲ 图5 时速为40km每小时的车身垂直加速度

▲ 图6 时速为50km每小时的车身垂直加速度

▲ 图7 时速为80每小时的车身垂直加速度

图中红色实线代表普通大件运输车的车身垂直向加速度，蓝色虚线代表带有空气减震鹅颈减震的大件运输车车身垂直向加速度，随着行驶速度的加快，加速度波峰越高，车身震动越强烈。在时速较低时，虽然两类车辆车身垂直向加速度差异仍然明显，但震动幅度都较小。随着时速升为80km/h，两条曲线的波动幅度越大，震动越强。但显然带有空气减震鹅颈减震的大件运输车的加速度曲线更靠近X轴，震动程度远远小于普通大件运输车辆，那么在实际应用过程中，采用这类车辆进行运输，所运输货物的安全性和稳定性就越强。

06结论：空气减震鹅颈更稳定、更安全

本文通过分别对带有空气减震鹅颈减震的大件运输车和普通的大件运输车在不同路面等级上、以不同的行驶速度行驶进行仿真，选取车身垂直向加速度为检验震动幅度大小的指标，经过对比分析发现，带有空气减震鹅颈的大件运输车震动幅度更小，在不同的路面行驶，具有更强的稳定性，更有利于保证运输货物的安全。

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《现代物流》| 127期

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