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半挂汽车列车弯道制动行驶方向稳定性及协调控制策略研究

董金松  
【摘要】: 半挂汽车列车作为公路货物运输系统中主要的载运工具之一发挥着举足轻重的作用。与单车相比,牵引车与半挂车之间的耦合作用使半挂汽车列车具有更为复杂的动力学系统。结构参数、使用参数和控制参数不合理以及牵引车与半挂车匹配不当,将导致半挂汽车列车在制动过程中产生折叠、甩尾和侧滑等非稳定性现象。而半挂汽车列车在弯道制动时,若出现非稳定现象极易导致恶性交通事故发生。因此,本文将重点研究使用参数和设计参数对半挂汽车列车弯道制动方向稳定的影响,提出制动力控制策略,以改善其弯道制动的方向稳定性。 本文首先建立了重型载货汽车子午线轮胎、制动力矩动态特性的各模块模型和半挂汽车列车弯道制动的非线性整车模型。使用由西部交通建设科技项目支持所开发的半挂汽车列车性能测试设备进行制动性能试验,通过试验对所建半挂汽车列车弯道制动模型予以验证。 在所建半挂汽车列车弯道制动模型的基础上,从半挂汽车列车的结构参数和使用参数对弯道制动性能的影响进行了分析与研究,并提出了相应的改进措施。分析结果表明:牵引座前置距和挂车轴距的增加有利于改善半挂汽车列车弯道制动的稳定性;半挂车制动滞后时间和车速过大对弯道制动的稳定性有负面作用;而制动力分配系数的设计应避免牵引车后轴首先抱死。 最后,为提高半挂汽车列车弯道制动的方向稳定性,对制动力控制策略进行了研究。通过分析对比逻辑门限值、滑移率最优的PID控制和模糊控制等控制策略,结果表明通过控制制动力可显著改善半挂汽车列车弯道制动的方向稳定性。


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