双挂汽车列车运行安全性能分析

周

摘要:双挂车列车运输是一种创新的模块化运输方式，具有高效节能的优点。在欧美、澳洲等地广人稀的国家已有探索和应用。随着我国道路运输业的逐步转型升级和高质量发展，国内一些地方和机构已经开始讨论和探索引进这种运输车辆及其运输方式。值得注意的是，该类型车辆总长较长，总重量较大，再加上运输模块的增加，使得其在车辆安全性能和交通安全特性上与传统车辆有较大区别。基于交通安全和车辆安全的基本理论分析，以及国内外的对比研究，系统梳理了双挂车列车在车辆安全和交通安全方面的特点，总结了国外在运用和研究方面的主要经验和结论，以期为国内相关研究提供参考。也希望本文所采用的方法能为国内特种机动车辆的车辆安全性和交通安全性分析提供参考。

关键词:双挂车列车；汽车；模块化运输；操作安全

1国外主要车型

为了提高载货汽车单次货物运输量，部分国家在原有单挂汽车列车基础上增加了一个挂车，从而衍生了双挂汽车列车。双挂汽车列车一般是由一辆货车和一辆挂车或者由一辆牵引车和两辆挂车组成的汽车列车。早期双挂汽车列车的结构形式、外廓尺寸和质量多样。在欧洲，该种类型的运输被称为欧洲模块化系统EMS（European Modular System），最早发端于上世纪80年代的欧洲斯堪的纳维亚半岛。目前，欧洲双挂汽车列车逐步趋向标准化，以实现组合汽车的耦合和分离，其中，模块化双挂汽车列车是主要形式。模块化双挂汽车列车主要使用长度7.82m的短单元和13.6m的长单元，通过不同的组合方式组成，挂车总长度为7.82m和13.6m模块长度的倍数。总长25.25m、总质量60t的模块化双挂汽车列车主要在荷兰、丹麦、芬兰、挪威、瑞典等北欧国家得到了广泛的应用，其结构形式主要有以下四类[1]（见图1）：为了提高货车的单次货物运输量，一些国家在原有单拖车列车的基础上增加了拖车，由此衍生出双拖车列车。两车列车一般是由一辆卡车和一辆拖车或一辆牵引车和两辆拖车组成的汽车列车。早期双挂车列车的结构、外形尺寸和质量多种多样。在欧洲，这种运输方式被称为EMS(欧洲模块化系统(EMS)，起源于上世纪80年代的斯堪的纳维亚半岛。目前，欧洲双挂车列车正逐渐标准化，以实现组合车辆的耦合和分离，其中模块化双挂车列车是主要形式。模块化拖车列车主要采用长度为7.82m的短单元和长度为13.6m的长单元，由不同的组合组成。拖车的总长度是7.82米和13.6米模块长度的倍数。全长25.25米、总质量60吨的模块化双挂车列车已在荷兰、丹麦、芬兰、挪威和瑞典等北欧国家广泛使用。其结构主要包括以下四种类型[1](见图1):

2国外主要应用

2.1应用概述

双挂汽车列车目前已在欧洲、美国、澳大利亚、加拿大、南非等地区和国家得到了一定的运用，但数量较少，不是主流的道路运输方式[2]。根据公开资料搜索，截至2014年的主要应用情况如下表：目前，双车列车已在欧洲、美国、澳大利亚、加拿大、南非等地区和国家使用，但数量较少，不是主流的道路运输方式[2]。根据公开信息搜索，截至2014年的主要应用如下:

2.2驾驶员的特殊要求

随着双挂车列车总长度和质量的增加，对司机提出了更高的要求。荷兰政府要求双挂车列车司机持有特殊的CCV证书。CCV是荷兰一家对全职司机进行测试和授权的机构。为了获得该证书，驾驶员必须通过一至两天的综合理论和实践考试。考试主要内容包括:考察车辆及相关法规的掌握情况、参与交通时应对突发事件的能力、节能环保驾驶方法、车辆操作技能等。在考试之前，准司机需要有专门的认证讲师指导的实际训练。除了强制性的驾照，双挂车列车的司机还需要满足另外两个条件。一个是司机要有五年以上开货车的驾驶经验，另一个是前三年司机不能因为行为不端或者重罪被吊销驾照或者吊销驾照。

3国外双挂车汽车列车安全性能研究结论[1]

3.1制动性能

欧洲的研究结果表明，质量越大，制动距离越长。虽然双车列车总质量增加，但轴数增加，轴重减少，制动性能可能保持不变，甚至有所提高。为了进一步提高双挂车列车的制动性能和制动协调时间，国外汽车制造商通常在货车上安装电子制动控制系统(EBS)。

3.2操纵稳定性

车辆的操纵稳定性对于道路交通安全十分重要。在快速转向操作、换道行驶和湿滑路面上行驶时，高质量的操纵稳定性显得尤为重要。车辆操纵稳定性的影响因素主要有车辆的外廓尺寸、轴距、载荷分配和主销到后轴之间的距离等。沃尔沃公司针对9种不同结构形式的双挂汽车列车操纵稳定性进行了试验，依照ISO14791标准通过“后部放大系数（RA）”评定双挂汽车列车的操纵稳定性。后部放大系数（RA）是指在换道或急速转向操作时，最后的拖车质心相对牵引单元的侧向加速度的峰值。汽车操纵稳定性对道路交通安全非常重要。高质量的操纵稳定性在快速转向、变道和湿滑路面时尤为重要。影响汽车操纵稳定性的主要因素是汽车外形尺寸、轴距、载荷分布以及主销与后轮轴的距离。沃尔沃对9种不同结构的双挂车列车进行了操纵稳定性试验。据ISO14791介绍，双挂车列车的操纵稳定性是用“后部放大系数(RA)”来评价的。后部放大系数(RA)是指在变道或急转弯操作过程中，相对于牵引装置的最后一个拖车质心的横向加速度峰值。

3.3转向通过性

随着双挂车列车总长的增加，转弯性能下降，转弯时需要更宽的空空间。根据欧盟的“欧盟理事会关于设定在共同体中流通的某些道路车辆在国家和国内运输方面的最大批准尺寸和在国际运输方面的最大批准吨位的指令”(96/53/EC)，所有机动车辆和汽车列车必须能够在外半径为12.5米、内半径为5.3米的通道环中转弯，对应于宽度为7.2米的转弯通道。由于瑞典25.25米长的双挂车列车的尺寸较大，所以它不能考虑到25.25米长的双挂车列车需要更大的转弯通道，瑞典当局制定了国家标准，要求双挂车列车必须能在外径为12.0米、内径为2.0米的轨道通道圈内平稳转弯，转弯通道宽度为10米。

4国外关于双挂车汽车和列车交通安全的研究结论[1]

4.1事故统计

丹麦在试验双挂汽车列车阶段的事故统计情况如下：丹麦双挂车列车试验阶段的事故统计如下:

4.2组合车列车通过交叉口的时间

由于组合车列车较长，总质量较大，动力有限，通过路口的时间较长，可能同时占用多条车道，严重影响道路通行能力和交通流量。丹麦交通管理部门研究了组合车列车通过路口时对交通流量和路网容量的影响，得出的结论是组合车列车通过路口(直行、左右)的时间略长于半挂车。

4.3车辆长度对变道和超车事故的影响

瑞典的研究表明，普通货车超车时间约为4.3秒，汽车列车约为4.5秒。另外，根据计算，普通货车在狭窄道路上换道缩短时间比汽车列车减少约为6%。荷兰交通与环境部在2011年组织分析了20余起涉及本国双挂汽车列车的事故，发现换道和超车行为导致的事故比例远远高于其他类型的事故。如图3所示，小汽车在超越双挂汽车列车时，发生碰撞，随后小汽车侧滑掉头，与对向红色小汽车二次碰撞，造成财产受损的事故。在分析事故后，给出的与双挂汽车列车相关的事故原因有：第一，双挂汽车列车车身较长，超出了其他车辆的认知，进而引发其他车辆的超车换道行为；第二，双挂汽车列车速度较慢，引发其他车辆的超车换道行为；第三，双挂汽车列车间接视野较差，未能及时注意到其他车辆的超车行为，进而未能采取有效的减速让行等措施[3]。瑞典研究表明，普通货车超车时间约为4.3秒，汽车列车超车时间约为4.5秒。此外，根据计算，普通货车在狭窄道路上变道的时间比汽车和火车少6%左右。2011年，荷兰交通与环境部组织分析了20多起涉及国内双挂车列车的事故，发现因变道超车引发的事故比例远高于其他类型的事故。如图3，该车超越双挂车列车时发生碰撞，随后该车侧滑掉头，第二次与对面红色轿车相撞，造成财产损失。经过对事故的分析，给出了与双挂车车厢和列车相关的事故原因:一是双挂车车厢和列车车身较长，超出其他车辆的认知，进而导致其他车辆的超车和变道行为；二是双挂车列车速度慢，导致其他车辆超车变道；三是双挂车汽车、火车的间接视野差，未能及时注意到其他车辆的超车行为，从而未能采取减速、让行等有效措施[3]。

对五挂车车厢和列车安全性研究的建议

两挂车列车由牵引车和两个半挂车组成，目前正在使用，不符合《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第五十六条“货车、半挂牵引车、牵引车只能牵引一辆挂车”的规定。此外，国家标准《汽车、挂车和汽车的外形尺寸、轴重和质量限值》(GB 1589-2016)规定，汽车和列车的最大允许总质量限值为49t，铰接式列车的最大外形长度为17.1m，双挂车列车的总质量和总外形长度等指标可能超过现有标准。

除上述法规、标准和符合性外，必要时，建议从以下几个方面进一步研究双挂车列车的安全性。

5.1通过性

随着车辆总数和总长度的增加，列车的转弯半径减小，内轮差增大，曲线行驶的安全隐患增大，因此有必要对其通过性进行研究。另一方面，GB 1589规定汽车和汽车列车必须通过同一车辆通行圈。车辆通行圈外径为25.00米，内径为10.60米，通行宽度为14.40米。转弯通道的宽度不仅与双挂车列车的轴距、铰接点位置和数量、曲率半径等参数和类型有关，还与车辆的转弯类型有关。双挂车列车转向通过性对中国标准的适应性需要进一步试验研究。

5.2制动协调和匹配

目前，我国铰接式列车前后车制动力不匹配、制动时间不协调等问题突出，制动折叠现象时有发生。如果增加半挂车，制动协调匹配的不确定性会进一步增加。电子制动控制系统(EBS)在国内的应用并不成熟，也缺乏相应的标准，应用后的有效性也缺乏评估。以上都需要进一步的研究和论证。

5.3间接视野会减少。

随着车辆数量和总长度的增加，间接视野会减小，存在一定的安全隐患。

5.4行驶稳定性下降。

随着车辆数量和总长度的增加，车尾的放大系数会变大，车尾“摆动”现象会更加明显。在高速和变道的情况下，安全风险会更加突出。

5.5动态情况不明。

双车列车的先导列车一般动力性能较低，需要研究其动力性能在交通流中对爬坡能力、超车能力和运行速度的具体影响。

5.6变道超车时的安全风险

我国主干道上货车多，货车质量参差不齐，速度离散。因此，普通货车超车先导车和列车时的安全风险不容忽视。双挂车列车车体较长，其长度带来的行车安全风险也需要进一步研究。

5.7交叉事故风险

双车列车列车长度长，通过路口(左转、右转、直行)时间长，转弯时内轮差大，导致路口冲突和风险增加。

参考

[1]英格玛？克尔曼·里卡德·琼森。欧洲公路货运模块化系统——经验和可能性(2007年)。瑞典交通和城市经济部。

[2]约翰·奥勒尔和托马斯·沃德曼。基于模块化概念的车辆组合背景与分析。沃尔沃卡车。

[3]《监控交通安全，更长更重的车辆》(2011)。荷兰基础设施和环境部。