重型装备运输车联合制动系统稳定性分析与控制策略研究

摘要

随着国民经济的快速增长，重型装备运输车作为牵引车和半挂车组成的汽车列车，其生产和使用已逐渐引起各方面的重视，车辆的制动安全性能尤为重要。现阶段，国家汽车安全标准规定，重型装备运输车必须加装辅助制动器，而液力缓速器能够提供较大的制动力矩，是重型装备运输车首选的辅助制动装置。但由于液力缓速器需安装在传动轴上，即重型装备运输车牵引车后轴，对原有的制动力分配产生影响，本文针对由液力缓速器和行车制动器组成的重型装备运输车联合制动系统的制动稳定性进行了研究，并且提出了相应的控制策略，一定程度上改善了重型装备运输车联合制动系统的稳定性。
　　论文首先通过对重型装备运输车车辆参数相平面(牵引车质心侧偏角相平面、半挂车质心侧偏角相平面以及铰接角相平面)进行研究，研究发现：联合制动时，缓速器一档、二档工作时，重型装备运输车的稳定性良好；缓速器三档工作时，牵引车即将失稳但半挂车已发生失稳；缓速器四档工作时，牵引车失稳的同时半挂车也发生失稳。
　　其次考虑到制动初始车速、路面附着系数以及半挂车载荷对车辆相平面的影响，对高、中、低速，高、中、低路面附着系数以及半挂车空载、半载、满载对车辆相平面的影响进行了研究，研究表明：制动初始速度以及路面附着系数不同对重型装备运输车联合制动系统有一定的影响，但半挂车载荷对联合制动系统各个档位重型装备运输车稳定性影响不大。
　　然后确定了各个路面附着系数以及制动初始速度重型装备运输车联合制动时铰接角相平面的稳定性边界，从而得出铰接角相平面的稳定区域。
　　同时为了研究联合制动系统的控制策略，论文选用有大量实验数据库的Trucksim建立整车模型，包括：整车车体、转向系统、轮胎系统、制动系统（不带液力缓速器）、悬架系统、动力传动系统以及空气动力学系统，运用Trucksim中的simulink接口建立液力缓速器模型，加装到牵引车后轴，最后建立了完整的重型装备运输车联合制动系统整车动力学模型。
　　最后根据车辆制动初速度以及制动强度确定出车辆四种制动状态：轻微制动、紧急制动、常规制动以及恒速制动，对常规制动以及恒速制动时联合制动系统的控制策略进行了研究，在simulink中建立相应控制策略的数学模型，与Trucksim进行了联合仿真，仿真结果验证了控制策略的正确性与可行性。