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基于TruckSim的重型半挂汽车列车防侧翻控制的研究

叶舒鉴  
【摘要】:近年来,半挂汽车列车等重型车辆有了很大的发展,由于其具有运输效率高和经济效益好的特点,因此得到广泛应用,已成为道路货运的主要运输工具之一。随着中国交通运输行业的不断发展,车辆侧翻或折叠重大交通事故也在持续增加,研究显示,由于重型半挂汽车列车的质心位置偏高、质量和体积相对较大、轴距较长、轮距相对过窄,极易发生侧翻或折叠事故,可见研制一种防侧翻稳定性控制系统来避免侧翻或折叠事故的频繁发生十分必要。 本文围绕重型半挂汽车列车的运行姿态监测及防侧翻控制这一主题,主要从利用TruckSim软件进行整车建模、提出重型半挂汽车列车防侧翻控制策略和利用MATLAB/Simulink软件建立防侧翻稳定性控制三个方面展开研究: 首先,根据重型半挂汽车列车稳定性控制的需要利用TruckSim软件建立整车模型,分析车辆发生侧翻和横摆失稳时的运动及受力情况。整车模型包括转向系统、轮胎系统、悬架系统、制动系统、动力传动系统和空气动力学系统等几大系统。 其次,提出重型半挂汽车列车防侧翻控制策略。为实现防侧翻稳定性控制的目标,本文将车轮横向载荷转移率、侧翻角、折叠角、侧向加速度、横摆角速度和折叠角速度作为控制变量。利用车轮横向载荷转移率对车辆的侧翻状态进行判定,为防侧翻稳定性控制提供依据。并且利用横摆角速度和侧向加速度来估算重型半挂汽车列车的折叠角和牵引车的名义横摆角速度来判断牵引车的转向不足和转向过多趋势,实现横摆稳定性控制。 最后,本文利用MATLAB/Simulink软件建立了三大重型半挂汽车列车防侧翻稳定性控制系统,分别包括防侧翻控制系统、横摆稳定性控制系统、制动防抱死控制系统。 基于上述研究内容,本文利用TruckSim软件和MATLAB/Simulink软件联合仿真的方法自主开发了重型半挂汽车列车仿真平台,利用该仿真平台,进行了重型半挂汽车列车防侧翻稳定性控制实验。实验结果表明:该防侧翻稳定性控制系统可以有效地进行车辆防侧翻控制,从而避免重型半挂汽车列车发生侧翻、折叠和横摆失控事故。


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