[科学技术]宁波华盛：为重载卡车打造一款安全制动“利器”

宁波华盛液力减速器自动化生产线

宁波华盛液力减速器控制器示意图

宁波华盛液力缓速器试验台 2016年6月19日，宁波华盛汽车配件有限公司(“宁波华盛”)的4台液力缓速器分别安装在北汽福田、东风、中国重汽等4款重卡车型上。据《中国汽车报》报道，配备宁波华盛四品的试验车辆总试验里程分别达到36万、24万、22万、6万公里，试验数据均符合国家规定的液力缓速器技术要求和技术标准。特别是安装的hs.36b并联3600n m液力减速器，不仅自重轻、扭矩大，而且功能效率大大提高。

2017年7月21日，宁波华盛召开第二届液力减速器产品推介会。新开发的hs.40b型4000n m并联液力缓速器和hs.45c型4500n m附着式液力缓速器系列安装正式面向市场，突破了国内高扭矩液力缓速器，更适合我国高海拔山区丘陵沟壑和长坡道路条件。宁波华盛董事长陈表示，华盛开发设计液力缓速器的目标是缓解国内复杂路况造成的交通事故，避免交通伤亡造成的生命财产损失。

国内制动辅助装置标准少，缺乏环境，需要改进

在中国，西南的山山水水和西北的长坡蜿蜒曲折，尤其是云贵高原和川藏地区。高速公路通常又长又陡，又弯又尖。比如昆明-磨憨高速、雅安-西昌高速、广西210省道布平坡、贵州省黔南州、山西省太行山等地，由于特殊的路况，经常会出现重型卡车制动鼓温度过高导致刹车失灵的严重交通事故。2017年12月19日，国家安全生产监督管理总局国际交流合作中心和交通部交通国际合作中心联合发布的《道路交通安全发展报告(2017)》显示，目前，我国道路交通事故年死亡人数仍居世界第二位。

报告显示，中国每年的交通事故总数仍然很高，事故和死亡人数分别占中国重特大事故总数的70%和80%。近年来，公路交通事故死亡人数占公路交通事故死亡总人数的比例一直保持在10%左右。据报告统计，截至2016年底，中国公路总里程为469.63万公里，全国共有1351.77万辆卡车和10826.78万吨卡车。

与大型货车和不断增加的公路里程不同步，有效缓解重载货运事故的技术方法并不流行。在欧洲发达国家，如德国，国家法律规定，5吨以上的公交车和9吨以上的卡车应配备机械制动以外的辅助制动装置，这是强制性要求。在我国，安全制动辅助装置的安装还处于试推广阶段，货车普遍采用安装(喷水器)土壤降温的方法，容易使路面湿滑，成为安全隐患。2016年全国人大代表曹静表示，政府应首先在重型卡车、重危险化学品运输车辆和大型客车上安装缓速器，以便从技术角度提高重型卡车的安全技术指标。

从业20多年的陈表示，虽然我国推广装车缓速器仍面临诸多挑战，但在国家实施供方结构改革的背景下，通过改造缓速器装置来提高车辆的安全运行，解决人民群众日益增长的改善生活需求与不平衡发展不充分之间的矛盾，仍然是一个极具可行性的方案。国内至少出现了浙江华盛、陕西法士特等国产缓凝剂厂家。

从市场来看，中国巨大的安全制动辅助装置市场机会并没有被德国福伊特公司的缓速器所控制，这对于因其特殊的地形特征而更加了解中国国情的国内企业来说是一个机会，也是一个缺乏政策和支持的市场环境应该逐步改善的地方。

技术诞生50年后，国内市场正等待大力推广

自从德国工程师威廉·迈巴赫在1900年发明鼓式制动器以来，汽车在不断提高安全性的道路上走得越来越远。他们不仅开发了众所周知的产品，如abs和ebd，还推广了高精度配置，如自适应巡航和主动制动。

与乘用车不同，重型卡车由于重量大，需要惊人的制动力。普通的鼓式制动器和盘式制动器在长距离下坡时，由于温度升高，制动力有下降的趋势，导致追尾和侧翻的隐患，每年由此引发的重大事故不计其数。根据陈的计算，满载58吨的重型卡车在7%的坡度上以50公里/小时的速度行驶时，三分钟后车身制动鼓内的温度可能会超速700度，导致重型卡车三分之二的制动失效。

为了应对这种现象，根据液力偶合器的原理，人们研制了一种液力缓速器，它可以连续提供制动力而不产生额外的动力损失。

据陈介绍，液力缓速器简单来说就是通过液力装置来降低车辆的行驶速度，它由缓速器本体、操纵装置、电子智能控制单元等部件组成。在减速器本体结构中，转子和定子一起形成工作室。当液压减速器工作时，电子控制系统控制比例阀向工作腔液体施加气压，将油充入工作腔。随着输出轴的旋转，转子带动油高速旋转，而定子固定，会对油产生反作用力，反作用力也传递到转子，阻碍其旋转，从而实现车辆的减速。在这个过程中，转子转动的能量通过油的阻尼作用转化为热量。由于工作流体在运动中造成入口和出口之间的压差，它促进了介质循环。当流经热交换器时，从车辆动能转换的热量被发动机冷却系统的冷却水带走。

“减速扭矩的大小取决于工作腔中介质(机油)的压力和数量以及传动轴的转速。油箱中的介质是由比例阀控制的压缩空气压。压缩空空气的压力不同，供应到工作腔中的介质量也不同，从而导致不同的减速扭矩。液力减速器的操作装置通常安装在方向盘的右侧，有五个档位，0档关闭，1档为巡航档，也称为恒速档和恒速档，2档至5档分别减速25%、50%、75%和100%。巡航恒速功能可以根据驾驶员设定的档位匀速下坡。”陈对说道。

在国外，自二战结束以来，液压传动技术在军用和民用车辆领域发展迅速。20世纪70年代，第一台液力缓速器问世，从此得到广泛应用。后来欧洲一些国家制定了法律法规，要求5吨以上的公交车和9吨以上的卡车必须配备机械制动以外的辅助制动。人们广泛使用的辅助制动装置是液力缓速器。

虽然已经连续发展了近50年，但液力缓速器在我国商用车领域的应用并不像国外那样火爆。2012年，中华人民共和国国家标准(gb7258—2012)“辅助制定项”规定，长度大于9m的客车(专用校车，长度大于8m)、总质量大于等于12000kg的货车和特种作业车辆，以及所有危险货物运输车辆均应配备减速顶或其他辅助制动装置。辅助制动装置的性能要求应能使汽车通过gb12676中规定的二类或IIA型试验。

2017年9月29日，由公安部、国家质量监督检验检疫总局、国家标准化总局联合发布的中华人民共和国国家标准gb7258—2017取代gb7258—2012，于2018年1月1日起实施。根据新的国家标准，配备长度大于9m的公共汽车(专用校车、长度大于8m的公共汽车)、总质量大于或等于12000kg的卡车和特种作业车辆、总质量大于3500kg的危险品运输卡车和半挂车牵引车的辅助制动装置的性能要求应能使车辆通过gb12676中规定的IIA试验。而且，对于装有电涡流缓速器的汽车，应在电涡流缓速器的安装位置设置温度报警系统或自动灭火装置。

显然，国家标准的制定和修订对车辆尺寸、载重限制和安全装置都有所限制和要求，为规范运载条件和推广液压缓速器铺平了道路。此外，根据工业和信息化部的官方网站，2016年10月13日，工业和信息化部装备工业部发文回复曹静等7名NPC代表发出的《关于十二届全国人大四次会议第3818号提案》:“争取将完全自主知识产权的缓凝剂产品纳入工业和信息化部发布的《重大技术装备推广应用指导目录》”。由此，在政策的强力推动下，国内液力缓速器市场逐渐打开，我国液力缓速器即将进入大力推广阶段。

依靠制造优势打造“利器”，打造强健体魄

五年前，陈接触到了液力缓速器。当时他只给华盛的高管做了一个概念性的介绍，邀请生产液力减速器的专家按照项目拆解的方式对整个生产链的高管进行培训。直到2013年，随着《gb7258-2012》的颁布，市场需求更加清晰，投资和前景出现在我们面前，项目得到了公司中高层的认可。因此，引进专家开始对现有军用汽车零部件的生产能力进行液力缓速器的技术研究。

整个液力缓速器是由几十个零件组成的，但是这个设备的所有零件并不需要华盛自给自足。华盛的关键技术在于如何在配置控制的过程中打造液力减速器的强健体魄和超脑。

陈以新开发的hs.40b 4000n m为例。该设备的比例阀从国外进口，重力铸造工艺也由相应的供应商提供，但设备的性能标准和规格由华盛制定。整个设备中最核心的工业机械部件是转子和定子，真正起到制动时减速作用的液力减速器部件就是这两个叶轮。在工作腔中，两个叶轮像叶片一样在制动时接合，并承受强大的冲击力。减速器的速度毕竟和轴承的链接方式有关——串联和独立一对一，并联两个一。也就是说，当变速器转速为1300 rpm时，并联减速器的转速达到2600 rpm。如此大的冲击对材料配方和工艺性能提出了挑战。

宁波是铸造之乡，但真正能达到以上要求的企业寥寥无几。陈与一家企业合作，成立了一个铸钢和铸铁车间。加工工艺，如转子，通过动平衡试验保持在1.5-2克之间；在球墨铸铁等材料的生产中，在原铁矿石中加入一些球化剂，以保证灰铸铁不球化，从而进一步增强抗拉强度、抗弯强度等力学性能，既保持了敲击性，又具有延展性和较好的综合性能。

从设计寿命来说，液力缓速器可以达到十几年。依靠机械摩擦制动的机械制动会丢失甚至损坏制动盘、制动毂等装置；辅助制动装置是在长下坡过程中失去控制时对车速的持续控制或紧急制动。由于液力缓速器不涉及软磨损，转子和定子通过油相互碰撞，形成与涡流相同的力和转子的反作用力。因此，在制动过程中，没有直接的机械摩擦，轮胎也不与地面摩擦，可以延长轮胎和刹车片的使用寿命。而且由于固定在轴承上，轴承在油池中运动，润滑得到保证。“有了这种辅助制动装置，真正的制动损失相对较小，可以减轻整车制动装置的损失。”陈对说道。

为了实现液力缓速器的体能，陈给出了三个适用条件。首先，它用于长距离和高坡度的道路。在长距离、高坡度的下坡过程中，由于重型卡车重量大、惯性大，下坡时摩擦产生高温，对塑料件等材料造成极度疲劳。许多司机使用非法手段，如安装水箱，通过淋水来保持车身寒冷。而且由于热胀冷缩和冷却效果差，容易造成轮毂开裂、轮胎烧坏、爆胎和制动系统故障。在长距离、高坡度的路面上，使用宁波华盛液力缓速器等设备。比如在7%的坡度上，通过巡航挡，液力缓速器可以辅助制动系统，保持匀速续行；如果需要自动驾驶，驾驶员可以将档位调整到2至5档，以实现下坡时的过度平稳。

二是汽车性能的匹配。液压转速表的加热工作原理其实是一个能量转换过程:工作油的阻力转化为热能，然后热能在换热器的冷却循环中耗散掉。在整个过程中，一个非常重要的环节就是换热，这就要求汽车至少要达到一定的马力。陈给出的理由是，在下坡过程中，发动机处于低速工作状态，转速较低，所以液力缓速器的功率需要很大才能达到良好的散热性能，这也要求整车性能好，水泵功率大，水箱容量大，风机功率大，液力缓速器的功能齐全，这样整个设备才能配套。

第三，车可以提供相应的安装/房间。目前市场上对汽车改装没有统一的规章制度，这就提出了安装液力缓速器“如何落户”的难题。幸运的是，现在华盛和其他制造商正在与主机厂谈判，以恢复原来的设计，并保留相应的空安装液力减速器的空间。特别是2017年，汽车厂商都在积极提高司机的舒适度。陈梁静发现，大量用户在购买新车时要求安装液力缓速器，主机厂的很多车型已经恢复了原来的设计，越来越多地改回预留的安装空室。

玩转智能设计打造安全设备超脑

缓速器的超级大脑控制器对于使缓速器强健的体魄高效发挥非常重要。控制器的工作原理是在道路下坡时扭矩增大，传感器信号在极短的时间内迅速传递给控制器并发出指令。这是一个及时获取信息、科学评价、快速反馈的过程。

按照陈的说法，整个过程的第一件事就是控制器要从外部获取数据。例如，需要采集防抱死制动系统信号、油温、水温、压力、车速信号和机车制动信号。控制器里有一个运算策略，就像一个数学函数或者一个运算公式。所有信号由操作控制得出，然后输出信号，最后传输到液力减速器的比例阀，控制其开度和关度。

控制器发出的开启信号实际上是让比例阀投入气源，这样会增加或减少通过减速器机械部分的工作油，从而驱动腔体中转子和定子的工作强度。因此，控制器控制阀门开度，即减速器的扭矩值。

华盛液力缓速器作为一种安全装置，也需要对自身和整车进行保护，保护决策还是需要由控制器来执行。华盛电子设备工程师徐鹏远举例:如果减速器油温水温过高，控制器会给出一个策略:先实施降档保护，即先降低扭矩值；超过警戒线，比例阀自动关闭，扭矩值输出关闭，减速器直接停止工作。整车的保护是不断提示，到了特殊阶段报警灯会定时闪烁。比如60-80吨卡车在坡度大于8%的道路上重载行驶，或者发动机马力在375以下，水箱容量小，水泵、风扇功率小，水温或油温不断闪烁，说明温度过高，需要司机在缓速器工作的同时用一只脚刹车。

液力缓速器是集机、电、气、油、液、传感器、比例阀、单向阀、换热器、控制器(ecu)、控制线束操作手柄等为一体的智能产品。当安装在整车上时，它是一台重要的机器。为了实现自动化和智能化，减速器将起到自动巡航的核心部分和辅助制动的作用。谁来做决定仍然是控制者。徐鹏远表示，与整车的通信需要主机厂的通信，并纳入了控制器的通信协议框架。因为在整个制动过程中，效果最好的是排气制动、发动机制动和减速器制动协同完成，减速器占力分配的80%。如何决定扭矩，就是和减速器的控制器沟通，做好技术连接。缓速器应该承担独立执行者的角色，而不是指挥者。这样部署后，整车可以统一管理所有的操作功能，液力缓速器可以傻乎乎的为驾驶员服务，比如自动巡航，恒速定速功能操作简单。卡车司机上坡时会用手熄火，剩下的不管是下坡路还是平坦路都会被液力减速器减速。

家里有梧桐树等着凤凰来住

液力缓速器是一种辅助装置。购买和安装设备需要相应的投资，但是成本的投入能换来高回报吗？

陈从经济角度算了一笔账:安装液力缓速器使行车安全更有保障，可以减轻货车司机的辛苦，获得运输安全是保障的基本效益。加息在于缓速器的有效运行可以减少其他设备的损耗，延长轮胎和刹车片的使用寿命，大大节省传统的喷水装置和水费，而节省下来的携水能力无疑会为朵拉货提供机会。这一变化取得了新的经济效益。

在的过程中，如何满足安全装置的稳定性要求，最大限度地为用户带来经济效益，是陈的一道试题。从2013年项目启动到2016年超扭矩液力缓速器问世，共在云南、贵州、广西、福建、山西、陕西、甘肃、宁夏等地的道路运输中，在满载40吨的道路上试验了6种适合不同车型的液力缓速器。在实践中，一线用户的认可让陈觉得这件事已经成功了一半，另一半的工作是:如何让投资公司参与到拓展和壮大新兴产业中来，并得到政府相关部门的大力支持。

一方面，随着项目的启动，陈开始申请液力缓速器的自主知识产权。截至目前，他在液力缓速器技术开发方面已获得36项发明创新技术专利、147项实用新型技术专利和73项设计专利；另一方面，运输安全装置的监控被确定为与产品的合规性和合法性有关。2015年12月，宁波华盛hs.40c、hs.40d、hs.32b通过国家质检中心(襄阳)监测，获得报告证书。

在宁波华盛，挂在荣誉墙上的专利证书和压在保险柜底部的监测报告是公司的软实力，而实验室平台和厂房内运行的自动化生产和设备线是公司的硬条件。在自动监控实验室，每开发一台液力减速器，需要20台设备进行500小时疲劳试验、800kv机电功率试验、离线监控和离线检测校准。宁波华盛的整栋厂房在项目开始时就开始扩建，新建的四层建筑扩建面积6645平方米，两栋建筑的新增建筑面积计划达到12325平方米。按照陈的计划，整个厂房年产液压缓速器8万台。

目前，宁波华盛软实力和硬实力培育的梧桐树正在茁壮成长，等待凤凰的到来。陈表示，华盛急需融资5000万元，以购买自动化生产线和更多的测试设备，自动超声波清洗和干燥线，总装配线和自动输送线。宁波华盛计划通过转让产品技术和发明专利，转让公司10%的股权融资，实现智能液力缓速器行业的蓬勃发展。

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宁波华盛汽车配件有限公司董事长、宁波华盛联合制动科技有限公司董事长陈是地地道道的宁波人。他从小就有一个军魂梦，不止一次的说:“平时没机会参军，没机会上战场打仗，但要为军车事业做出应有的贡献。”

1981年，当时年轻的陈发现中公庙附近有一家汽车配件厂——鄞县重型汽车配件厂，与上海大同汽车厂有业务往来。他果断放弃了微特电机厂的稳定工作，去了鄞县重型汽车配件厂当一线工人。本厂主要为重型商用车、军车提供推力杆、悬挂系统等A、B类装配件。经过长期的工作经验，陈已经掌握了重型商用车推力杆、悬架等铸件的设计和生产知识。

1988年初，给了陈一个机会。由于各种因素，鄞县重型汽车配件厂不得不对外销售。他到处集资，以8.6万元租下零件厂，后来更名为宁波华盛汽车配件有限公司..

创业初期，受陕西第93军车企业(陕西汽车制造总厂)邀请，宁波华盛为他们提供了斯太尔悬挂系统、平衡桥壳等几十个A、B类零部件和重要的装配零件，使斯太尔6x4军车得以在国内批量生产。工厂承担了第二代sx2190军车项目、sx2150军车项目、第三代军车项目sx2306的开发生产任务，研发了100多种核心产品。经过多年的合作，陈与陕西汽车军工装备形成了良好的默契。由于陈多年来对的不懈努力研究，陕西汽车军车研发中的一些问题经常被他发现需要克服。他被圈里戏称“老陈难找，老陈是消防员。”

2017年7月30日，中国人民解放军建军90周年之际，中国在内蒙古朱日河训练基地举行阅兵式，陈兴奋不已。那一刻，他感到无比自豪。据悉，40辆陕西汽车军车和中国重型卡车有宁波华盛零部件。

截至目前，宁波华盛已被原总装备部、陕西重型卡车、中国重型卡车认定为“军车定点供应商”、“军品优秀供应商”、“出口车辆定点供应商”。