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第87章 客货运输新技术装备

1.绿色动力

保护人类赖以生存的自然环境,珍惜地球上的有限石油资源,是摆在人们面前的两大重要课题。传统燃油汽车在这两个问题上与人们的愿望正好背道而驰。未来的汽车应向环保、清洁的方向发展。电动汽车的出现正好顺应了这种形势。

汽车作为曾经推动人类文明向前跃进的现代社会大工业的产物,在给人类生活带来便捷舒适的同时,对自然环境的恶化也带来重大的影响。资料显示,当今世界汽车的保有量已超过6亿辆,每年向大气中排放2亿t有害气体,占大气污染总量的60%以上,是公认的大气“头号杀手”。

电动汽车在我国已有十几年较系统的发展历程,我国电动汽车研究投人的程度、规模,深受世界电动汽车研究发展趋势的影响,并已取得一定的进展。对于电动汽车,目前最重要的是蓄电池组问题。由于目前蓄电池组储存的电力有限,电动车使用多块蓄电池,成本昂贵,使得电动车价格偏高,只能进行试验性运行。

迄今为止,我国电动汽车研究的整体水平仍较低,特别是在关键技术上,如动力电池、高效轻量电机、先进能量管理系统等方面已落后世界先进水平;发达国家在整车能量管理、轻量车身等方面虽取得了进步,达到了较高水平,但总体而言,电动汽车在全球仍处于迅速发展时期,尚未真正过渡到产业化阶段,还有许多实际问题需要认真解决。电动汽车发展的关键技术是:

(1)整车技术

轻质车身的材料和制造技术,高强度轻质车架,如复合材料、铝合金、金属蜂窝材料及其加工技术,新型电动车辆造型与结构的整体设计,CAD技术等。

基于微电子的电动车智能化综合监控管理系统,对动力链的各环节进行管理,如电池管理,剩余电量显示,充放电控制,电控系统的监控等,涉及延长蓄电池的寿命,提高电能的利用效率和电动车的续驶里程等重要技术性能指标。

(2)新型电源技术

电源是电动车开发的主要难点,也是各国投入最多的开发内容。目前为电动车开发的新型蓄电池有10多种,如氢-镍、钠-硫、锂-塑料、锂-铝/二硫化铁、锌-空气、锂离子、锌-氧化镍电池等。

(3)电机与电控

电动机及其控制技术是电动车动力系统的核心。现代电动车的电控与20世纪40年代开发的电瓶叉车技术有本质的不同。现代电动车一般采用新型的高效、高可靠性的传动电机,交流异步与同步电机,开关磁阻电机及其微电子调速控制技术。

21世纪将成为“电动汽车”的世纪,研制高效电池是电动汽车的主攻方向。现阶段,可利用现有内燃机加上电动系统,成为混合动力电汽车。

2.车辆定位与导航系统

GPS(Global Position System)即全球定位系统是一个卫星导航系统,由美国国防部(DOD)投资建设,并免费向民间用户开放。它是一个真正实现了全球、全天候、连续、实时、以空中卫星为基础的高精度无线电导航定位系统。GPS系统包括3大部分:空间部分——GPS卫星星座;地面控制部分——地面监控系统;用户设备部分——GPS信号接收机。

(1)GPS卫星星座

由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座,记作(21+3)GPS星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内,轨道倾角为55°,各个轨道平面之间相距60°,即轨道的升交点赤经各相差60°。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差90°,同一轨道平面上的卫星比两边相邻轨道平面上的相应卫星超前30°。

(2)地面监控系统

对于导航定位来说,GPS卫星是一动态已知点。卫星的位置是依据卫星发射的星历——描述卫星运动及其轨道的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历,是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否正常工作,以及卫星是否一直沿着预定轨道运行,都要由地面设备进行监测和控制。地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准——GPS时间系统。这就需要地面站监测各颗卫星的时间,求出钟差。然后由地面注入站发给卫星,卫星再由导航电文发给用户设备。GPS工作卫星的地面监控系统包括1个主控站、3个注入站和5个监测站。

(3)GPS信号接收机

GPS信号接收机的任务是:能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号,并跟踪这些卫星的运行,对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理,以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间,解译出GPS卫星所发送的导航电文,实时地计算出测站的三维位置,甚至三维速度和时间。GPS卫星发送的导航定位信号,是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户,只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备,即GPS信号接收机,可以在任何时候用GPS信号进行导航定位测量。

在交通运输中,GPS导航系统与GIS电子地图、无线电通信网络及计算机车辆管理信息系统相结合,可以实现车辆跟踪和交通管理等许多功能。例如:①车辆定位与跟踪。②提供出行路线的规划和导航。规划出行路线是汽车导航系统的一项重要辅助功能,可由驾驶员确定起点和终点,由计算机软件按照要求自动设计最佳行驶路线,包括最快的路线、最简单的路线、通过高速公路路段次数最少的路线等;③信息查询。为用户提供旅游景点、宾馆、医院等地物的查询;④话务指挥。监控服务中心可以监测区域内车辆的运行状况,对被监控车辆进行合理调度,与被跟踪目标通话,实行管理;⑤紧急援助。通过GPS定位和监控服务系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助,警察、消防、抢修、急救等车辆配备GPS设备则能更好地检测位置,有利于快速接收派遣服务。

3.汽车移动影院

随着液晶显示屏和DVD的普及,近年来汽车业兴起了“移动影院”,作为一种新配置来提升汽车的档次。所谓“移动影院”,也就是在汽车里面安装一套类似“家庭影院”的娱乐设备,它的系统主要由液晶显示屏、含有DVD/VCD/CD播放功能的CD机、放大器、扬声器等组成。汽车“移动影院”既然有液晶显示屏,也就可以增添电脑操作功能,既然有电脑操作功能,也就可以增置上网功能,使汽车进入互联网世界。

“移动影院”与互联网的共同设备是液晶显示屏。目前先进的液晶显示屏采用LCD矩形彩色显示屏,安装在仪表板(中央控制板)上或者安装在车篷顶上。篷顶安装又称为吸顶式安装,这种吸顶式安装的显示屏平时折合在座面上,收看时将它翻开,十分方便。

目前手机上网功能为汽车这样的移动物体上网创造了必要条件,加上汽车装配液晶显示屏及DVD,更为上网创造了物质条件。不过现在的手机上网速度受到限制,以GSM手机无线上网为例,只能有9.6bit/s速率,不能满足传递需要。随着第三代高速无线网络系统(3G)的逐步应用,以无线形式上网方式的汽车互联网在可预见的将来将会迅速发展。

“移动影院”给车上乘员带来现代娱乐方式,上网使车上乘员随时能获取资讯与外界保持密切联系。但是事物有利也有弊,在汽车上不管是“移动影院”或者上网,它都可能会分散驾车者注意力而发生危险。因此,如何减少或避免因新技术装置带来的行车不安全因素,是汽车业面临的大问题。

4.缓行器

装配缓行器的大客车运行平稳,安全舒适,可以减少车辆的使用与维修费用,广泛应用在大客车与载重汽车上。常见的缓行器主要有液力缓行器和电涡流缓行器。一般地,装配机械变速箱的大客车多装配电涡流缓行器,也可装配液力缓行器;装配液力机械式自动变速器的大客车多装配液力缓行器,主要是考虑缓行器的冷却问题。

电涡流缓行器一般与变速器装配在一起,也可装配在传动轴中间,其优点是使用寿命长,自身可以冷却,维修方便。电涡流缓行器由电控装置与机械装置两部分组成。

(1)电涡流缓行器的电控装置部分

由电涡流缓行器指示器、驱动控制器、电涡流励磁线圈、车速信号传感器、制动压力信号传感器装置组成。

(2)涡流缓行器的机械装置部分

由缓行器的定子、转子及固定支架等部件组成。当踩下制动踏板时,电涡流缓行器的励磁线圈自动通以(经调节的)直流电流而励磁,产生的磁力线在定子磁轭、空气隙和转子铁圆盘之间构成回路。当转子旋转时引起磁通变化,产生旋转磁场,在旋转的转子铁圆盘上产生电涡流。这种涡流的大小与切割磁场的速度成正比,即随转子的旋转速度成正比,这与制动时的车速有关。这个涡流形成的磁场在转子上则产生一个与自己转动方向相反的转矩。由于转子安装在转动轴上,就等于给传动轴的转动施加了一个制动阻力矩,在这个阻力矩的作用下汽车迅速减速。由于缓行器通过电信号传输,制动响应时间极短,可早于传统制动器进行制动运作,能达到提前减速的目的;而且因为制动力矩的大小可以通过控制励磁电流来调节,所以电涡流缓型器很容易实现自动控制。

安装电涡流缓行器的汽车能节省车辆制动系的维修工作量,大大减少制动蹄片和制动鼓的磨损,延长轮胎的使用寿命,提高车辆的出勤率。

液力缓行器一般与变速器装配在一起,也可装在传动轴中间。有些动液机械式自动变速器自身带有液力缓行器。常见的液力缓行器主要是串联型,当大客车后悬架较短,传动系的布置有困难时,则可采用并联型。

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