图解日本标准中清障车托举能力的计算公式和影响因素

李忠生 许璇

日本的清障车起步于20W纪50年代末，至今已有近70年的制造历史，其研发制造技术和使用操作技术当属世界先进水平。现日本较著名的清障车生产厂家有多田野、古河、极东开发、福冈工业、花见台等，这些厂家生产的清障车曾一度占据亚洲各国市场。但从2000年开始，随着日本国内制造成本的增加，大多数厂家开始放弃常规型号清障车上装的生产，反而选用美国、中国等企业生产的上装，进口后与日本本土底盘组装成清障车成品，再销售给用户。

尽管有近70年生产、使用清障车的历史，但日本却没有专门论述清障车的标准和法规。对清障车的一些相关要求，只在一些通用的汽车标准中有所述及，如在日本运输省颁布的《道路运送车辆的安全标准》中，对清障车托举能力的计算就有详细的规定。

日本汽车标准中要求计算清障车托举质量的由来

据福冈工业株式会社介绍，该公司于1959年9月17日生产了第一辆清障车。而后，该车被运往东京品川陆运事务所办理上牌手续，就在检验结束，检验官签发合格证时，随口问了一句：“这台车能托起几吨？”这随口一问，可把他们公司的人问倒了。因为在当时的日本，清障车还是一种新车型，没有相应的法规来衡量和判定其能力的大小，所以大家都对如何计算清障车的托举能力一无所知，无法可依。

此事过后，福冈工业株式会社会同日本政府的相关部门经过充分讨论和试验后，在日本运输省颁布的《道路运送车辆的安全标准》中第5条作出规定，清障车托牵行驶时，必须符合两个基本条件：

a、前轴条件：清障车在进行托牵行驶作业时，必须“托得起并能平稳地行驶”。即在托起负载行驶状态下，清障车转向轴的轴荷必須大于或等于清障车前、后轴实际负荷的20%。

b、后轴条件：清障车在进行托牵行驶作业时，必须“不仅能托起，且还不会被损坏”。即在托起负载行驶状态下，清障车后轮（或后轴）的实际负荷不能超过其允许负荷的限值。

从此以后，清障车在上牌卑批时，也需按照这两条规定确定其托举质量，并存档备查。

日本汽车标准中托举质量的计算

根据上述的前轴、后轴条件，可将其列出计算公式，以便能快速计算出清障车的托举质量。

此后，清障车在上牌审批时，也需按照这两条规定确定其托举质量，并存档备查。

1.前轴条件的计算公式

清障车在托牵行驶状态下，清障车尾部托起一辆事故车，如图i所示。由图1分析可知，事故车的一端被托起离地后，被托起端的质量就会全部转移到清障车的后轴上，设定转移的质量为P，也即清障车所能托起的托举质量为P。

由杠杆原理可知，托起事故车一端后，清障车的前轴也将被抬起，即清障车前轴的轴荷会减轻，所减轻的负荷也会转移到后轴上。设定前轴所转移到后轴的质量为G，即

G=Pe/L

式中，P为清障车托举质量；e为后托距，指清障车后轴中心至托举中心的距离；L为轴距。

那么，按前轴条件“在托起负载行驶状态下，清障车的转向轴轴荷必须大于或等于清障车前、后轴实际负荷的20%”的规定，清障车前轴条件下的托举质量P1的计算公式为：P1=L（4F-R）/（L+5e）

式中，P1为前轴条件下的托举质量；F为空载时前轴质量，含司乘3人，65kg/人；R为空载时后轴质量。

下面以某宽体驾驶室清障车为例，计算其前轴条件下的托举质量，该清障车的具体参数如表1所示。

将表1的参数代入公式，计算可得P1=1392kg，即该清障车在前轴条件下的托举质量为1392kg。可知，在满足前轴有足够转向负荷的前提下，该清障车在距后轴中心1850mm处最大能托起1392kg的负荷。

2.后轴条件的计算公式

托起负载行驶状态下，清障车后轮（或后轴）的实际负荷不能超过其允许负荷的限值。由图1分析可知，清障车托牵行驶时，后轴的实际负荷等于后轴自重、前轴所转移到后轴的负荷及托举质量三者之和。清障车后轴条件下的托举质量P2的计算公式为：

P2=L（TR-R）/（L+e）

式中，P2为后轴条件下的托举质量；TR为后轴轮胎的最大允许负荷4480kg。

根据表1的参数计算可得清障车后轴条件下的托举质量P2=1282.5kg，即该清障车后轴条件下的托举质量为1282.5kg。可知，在满足后轴（后轮胎）不超过其允许负荷时，该清障车在距后轴中心1850mm处最大能托起1282.5kg的负荷。

3.比较前后轴条件下的P值

对比P1和P2的计算结果，数值小的P值即为该车最大托举质量。取较小P值作为清障车的托举质量，不仅能保证清障车有足够的转向负荷，而且能保证后轴及后轮处于安全限值内。当然，在实际托举作业时，上装中的各个部件也需符合该托举质量下所需的强度和刚度。

影响清障车托举质量的因素

由上述公式可知，清障车的托举质量与轴距、空载下的前后轴荷、后托距等因素有关。通过改变某个因素的数值，分析托举质量的变化趋势，这对研究底盘与上装在性能上的最佳匹配，以及用户安全合理使用清障车都是很有参考价值的。下面以某轻型清障车为例，按照前轴条件下对其进行计算，说明各参数对托举质量的影响。为了更好地比较各参数的变化与托举质量的关系，下面将以图示形式来对比各参数下的托举质量。

1.司乘人员的因素

表1假定的清障车是宽体驾驶室，允许3人乘坐。但在实际的车辆产品中，轻型清障车大多为窄体驾驶室，一般允许2人乘坐；且在实际清障救援中，往往也只有操作人员1人乘坐。表2为某窄体驾驶室清障车的相关参数。

假设减少2个司乘人员后，将由表2的参数代入前轴条件下的计算公式，得出托举质量P1窄=1276kg。由此可看出，司乘人员越少，托举质量尸也会相应减小。下面的图示中，均以P1窄=1276kg来对比各因素变化得出的相应P值。

2.后托距的因素

现改变表2中的后托距e的数值，假定e改l=2150mm和e改2=2450mm，其他参数不变，那么分别计算可得：P改l=1130kg和P改2=1017kg，如图2所示。

从图2中可清楚看出，后托距e越大，清障车的托举质量P1就越小。

图2后托距对托举质量的影响

3.轴距因素

一般来说，轴距越长，清障车的整备质量也会相应増大。但本文假定轴距增长，其前后轴的质量不变。

改变表2中的后轴距L的数值，假定L改l=2500mm和L改2=3400mm，其他参数不变，那么分别可得P1改l=l163kg和P1改2=1470kg。将这种轴距的托举能力与轴距为2800mm时的计算结果进行对比，如图3所示。可见，清障车的轴距越长，托举质量也相应增大。

4.配重因素

给清障车前轴安装配重，这是生产企业为了提高整车的托举质量而经常采用的方法之一。在实际生产中，增加配重的方式有两种，一种是在清障车前悬保险杠下加配重；另一种是在驾驶室背后加配重。假定分别在前悬保险杠下加150kg，在驾驶背后加600kg的配重，按前轴条件下计算，可分别得到托举质量尸P1配l=1468kg和P1配2=1394kg。将这二种加配重与未加配重下的托举质量在图上标识出来对比，如图4所示。

由图4可看出，在前保险杠安装配重，确实更能有效地提高清障车的托举质量。但是其缺点也较为明显，因为增加了前轴车架悬挂系统的负载，降低了驾乘的舒适感，钢板弹簧的使用寿命也相应降低了。且近几年生产的新底盘前悬下部增加了减震装置和气囊感应器，以及碰撞紧急刹车传感器等装置，在前悬挂保险杠下部的空间已无法再供改装企业加装配重了。

而与在前悬挂保险杆下部加配重相比，在驾驶室背后加装配重的方法，对提高整车的托举质量的效果却不是很明显，需比前者増加更重的配重，才能得到相同的托举质量。

5.驾驶室背后配装常规吊臂或隨车吊

目前清障车通常都配有吊臂或随车吊装置，如图5所示。配装常规的吊臂时，在保证有足够的起吊空间下，驾驶室背后还可布置工具箱，以便存放较多的清障救援工具。而配装随车吊装置，由于空间的限制，通常需将其直接装在驾驶室背后。这样反而可以增大前轴的质量。

根据分别配装了这两种起吊装置的清障车实际参数，可计算其托举质量，如图5所示。因为随车吊装置直接安装在驾驶后背，増加了前轴负荷，从而可以得到较大的托举质量。

但在实际的清障作业中，这两种起吊装置各有优势，难分高下。配装了随车吊的清障车，托举质量虽然稍大点，其吊机的作业也更灵活些。但配装常规吊臂的清障车，在成本、起吊、牵拉、扶正等方面的优势也是相当明显的。

结语

影响清障车托举能力的因素，除了底盘自身的轴距、轴荷等以外，还跟清障车生产企业的上装有关。如上装采取轻量化设计，使空载时后轴轴荷尽可能小，从而能够提高清障车的“后轴条件”下的托举质量；或者在同等质量下布置上装，如能将上装的质心前移靠近前轴，亦能够提高清障车的“前轴条件”下的托举质量。