半挂汽车列车弯道行驶制动稳定性

为了研究弯道行驶中制动工况对半挂汽车列车稳定性的影响,运用动力学理论与虚拟样机仿真软件ADAMS,建立了具有21自由度的半挂汽车列车整车模型,分析了在弯道行驶极限工况下,半挂汽车列车折叠角、侧向加速度、横摆角速度、车速、轮速、轮胎侧偏角随时间的变化关系。通过整车系统的稳态转向试验与阶跃试验,验证了模型具有较好的仿真精度。仿真结果表明:转向后3 s实施制动,在3 s的时间内,牵引车侧向加速度变为0,横摆角速度达到极值33 rad.s-1后迅速减小,而半挂车侧向加速度达到极值4 m.s-2,横摆角速度逐渐减小为0;在制动过程中,牵引车后轴先抱死拖滑,由此引起半挂汽车列车发生折叠现象,从而导致弯道行驶制动稳定性降低。     

半挂汽车列车结构参数及模型处理方式对平顺性的影响

建立了6×4牵引车与3轴半挂车组成的半挂汽车列车11自由度半车动力学模型,在道路不平度的激励下通过频域方法研究了牵引车的驱动桥平衡梁及全浮式驾驶室的不同处理方法对半挂汽车列车平顺性仿真结果的影响。之后,进一步研究了悬架刚度、悬架阻尼系数、轮胎刚度、牵引销前置距及挂车上货物质心位置变化对半挂汽车列车平顺性的影响,并按照其影响的大小进行了排序。这些工作为半挂汽车列车的设计及牵引车与半挂车的匹配提供了一定指导。     

半挂汽车列车高速变道稳定域估计

为改善传统稳定域在评价铰接列车非稳态转向稳定性方面的不足, 提出了一种适用于半挂汽车列车的高速变道稳定域的估计方法; 建立了包含Pacejka魔术公式的半挂汽车列车四自由度非线性动力学模型, 通过半挂汽车列车高速变道的仿真和实车试验对比验证了所建模型的有效性; 在构建车辆系统Jacobian矩阵的基础上, 应用特征根法分析了车辆在高速阶跃转向和正弦转向2种情况下的稳定性; 基于Lyapunov稳定性定理, 通过构建Lyapunov能量函数, 分析了车辆极限状态时的系统能量与能量变化阈值, 获得了车辆高速变道稳定域, 并利用半挂汽车列车30m·s-1变道试验验证稳定域。分析结果表明: 高速变道过程中车辆系统Jacobian矩阵特征根大于0, 但最终收敛至小于0, 系统仍可保持稳定; 车辆高速变道稳定域为近似凹形曲面, 能量越接近中心区的低点, 车辆系统越稳定, 而一旦接近甚至超过能量阈值, 车辆系统将临近或发生失稳; 在半挂汽车列车30m·s-1变道试验中, 当Lyapunov能量接近阈值3.863 6J时, 车辆系统处于临近失稳状态。可见, 确定的半挂汽车列车高速变道稳定域, 能够较好地表征车辆系统在高速瞬态连续转向状态下的稳定性, 可为半挂汽车列车操纵稳定性评价和控制提供有益参考。      

商用汽车辅助制动技术综述(英文)

在商用汽车频繁制动或长时间持续制动时,为了提高主制动器使用寿命和制动效能,分析了辅助制动装置的结构与工作原理,介绍了适用于柴油发动机车辆的发动机制动与排气制动技术和适用于一般商用车辆的辅助制动技术--电涡流缓速器、永久磁铁式缓速器与液力缓速器,研究了提高制动力矩、改善散热效能、减小拖滞力矩及优化整车匹配等有关辅助制动装置关键技术,提出了缓速器的最大制动力矩、平均制动力矩及抗热衰退系数等效能评价指标.指出了自励式缓速器、集成式缓速器和缓速器与主制动器联合控制等是商用汽车辅助制动技术的发展方向,从政策制定和知识产权保护方面能有力推动中国辅助制动技术的发展.     

非转向双挂车轴半挂汽车的转弯过程分析

半挂汽车列车由于其自身结构的特点,在行驶和制动过程中,与单车相比其稳定性有所降低,并产生了一些特有的如折叠、甩尾等现象,这些现象的产生增加了半挂汽车列车发生事故的可能性,是半挂汽车列车在使用中的极大障碍.     

叶片倾角因素对液力缓速器制动力矩及其容积比的影响分析

为深层次揭示叶片倾角因素对液力缓速器制动效能的影响,文中以某型自主研发液力缓速器样机为研究参照,提出制动力矩与力矩容积比双重性能评价指标,考虑实际制动力矩的生成工况,使用经过试验验证的全流道式CFD预报方法,得到[25°~90°]范围内的23个叶片倾角特征的制动效能双重评价指标预报值,并给出部分倾角点上的转速与双重评价指标值关系曲线。对预报计算结果进行对比分析,得出叶片倾角因素与液力缓速器制动效能的影响关系,为后续液力缓速器叶轮结构优化设计提供理论支持。     

三轴半挂汽车列车预瞄驾驶员模型设计

以三轴半挂汽车列车为研究对象,以混合型模糊PID为控制器,建立适应于三轴半挂车辆的两点预瞄驾驶员模型。基于序关系分析法建立目标函数,确定不同车速下的最优牵引车及挂车预瞄距离。结果表明:在车速为30 km·h-1时,牵引车和挂车的预瞄距离分别为4 m和2 m,牵引车权重为0.9;在车速为70 km·h-1时,牵引车和挂车的预瞄距离分别为10 m和8 m,牵引车权重为0.75,目标函数最小,控制效果最佳。基于最优预瞄距离、权重的两点预瞄驾驶员模型较自建的单点预瞄驾驶员模型和Trucksim自带的单点预瞄驾驶员模型相比,在超调量、稳定性、转向轻便性方面综合控制效果明显,可在中高速车速下应用,提高安全性。     

半挂汽车及配套件技术发展趋势

随着国家基础设施投资力度的加大 ,公路建设飞速发展 ,半挂牵引车的速度动力也不断提高、完善 ,尤其是半挂汽车悬架、车轴、制动系统等方面要求也不断提高 ,同时对半挂汽车外形、色彩等方面也越来越看重     

基于差动制动的单拖挂汽车列车道路跟踪控制

对汽车列车的运动特点进行了研究,建立了考虑铰接角的单拖挂汽车列车驾驶员模型;对挂车制动时车辆运动状态的变化进行了分析,设计了基于差动控制的道路跟踪控制器,建立了基于Simulink和Trucksim的联合仿真模型,验证了双移线工况下模型的路径跟随性和行驶稳定性。结果表明:基于差动制动的单拖挂汽车列车道路跟踪控制器,与单点最优预瞄驾驶员模型控制器和考虑铰接角的驾驶员模型控制器相比,转向过程更加平稳,提高了路径跟踪能力,降低了侧向加速度峰值,提高了行驶稳定性。     

用于汽车制动稳定性的主动横摆力矩Fuzzy-PID控制

利用主动横摆力矩控制汽车制动稳定性,确立了控制目标和控制策略,建立了基于车道偏移距离的Fuzzy-PID控制模型和轮胎神经网络辨识模型,设计了Fuzzy-PID控制器并利用模糊推理方法对PID控制器的3个参数进行在线自适应调整.仿真与试验结果表明,利用主动横摆力矩Fuzzy-PID控制方法,能减少汽车在对开路面制动时的侧滑和激转等危险,使汽车在制动偏驶后能快速恢复正确行驶车道,且Fuzzy-PID方法比PID控制方法具有更好的控制效果.     

融雪剂路面上汽车制动距离计算模型

分析了汽车制动过程前、后轮受力状况,建立了汽车制动距离与路面附着系数的数学模型。在冰雪路面和使用融雪剂路面上进行了制动试验,应用MATLAB软件仿真计算了汽车在不同制动初速度下的制动距离。试验结果表明:在冰雪路面上,当汽车制动初速度分别为10.8、24.4、31.4km.h-1时,制动距离分别为2.959、18.378、26.264m;在使用融雪剂路面上,当汽车制动初速度分别为11.0、22.9、31.0km.h-1时,制动距离分别为2.430、13.766、18.860m。使用融雪剂后,附着系数明显提高,测试制动距离减小了25%～28%,仿真计算制动距离减小了约30%,两者接近,因此,计算模型可靠。     

高速列车车轮踏面非圆磨耗机理

为揭示高速列车车轮踏面非圆磨耗的产生机理,控制高速列车车轮的非圆磨耗,基于高速列车在雨、雪条件下调速制动可能发生轮轨滑动的特点,建立了由轮对和钢轨组成的轮轨系统摩擦自激振动模型,使用该模型对轮轨系统进行了摩擦自激振动发生趋势的仿真分析.仿真结果表明,在轮对调速制动轮轨蠕滑力达到饱和(即滑动)状态下,轮轨系统容易发生摩擦自激振动,此摩擦自激振动能引起车轮非圆磨耗,并提出控制高速列车调速制动时的制动摩擦力使轮轨不发生滑动是抑制车轮非圆磨耗的主要措施,增大钢轨扣件垂向阻尼是控制高速列车车轮非圆磨耗的可行方法.      

半挂汽车列车轮胎动载荷研究

为研究重型载货汽车轮胎动载荷对路面使用寿命的影响,采用谐波叠加法及有理函数功率谱密度重构了双轮辙激励的空间域随机路面模型,并建立了半挂汽车列车多体动力学模型;仿真分析了双轮辙随机路面激励下,各轴左、右两侧轮胎的法向力、最大动载系数及车辆对路面的损伤系数随车速的变化规律。仿真结果表明:在双轮辙随机路面激励下,轮胎最大动载系数随车速的提高呈增大的趋势,但左、右两侧轮胎最大动载系数的数值大小及变化规律均不相同;道路友好性随车速的提高而下降,且路面不平度越大,道路友好性的变化趋势越明显。该研究为今后分析车轮动载作用下的路面响应提供了参考依据。     

汽车气压制动系统动态分析键图仿真模型

应用键图理论，研究了汽车制动系统键图模拟的动态仿真过程，建立了双腔制动阀、管路、气室、紧急继动阀、半挂汽车的键图模型。与传统动力学分析方法对比分析表明，键图模型变量少，模型直观，元件增减方便，能有效描述汽车气压制动系统各元件制动力的传递关系与控制信号的流向及因果关系，真实反映汽车的制动特性，为制动系统的动态仿真及控制研究提供了理论基础。     

车辆ABS参数自调节模糊PID控制仿真

通过一个单轮车辆模型对ABS(antilock braking system)进行数学建模,将模糊控制理论与传统PID控制理论相结合,构造出满意的参数自调节模糊PID控制器;在不同路面下对所建立的汽车ABS数学模型进行仿真,并与传统PID控制下的ABS系统进行比较。仿真结果表明:基于参数自调节模糊PID控制器的ABS系统能实时地对参数进行调节,其制动性能优于PID控制器;无论是在干路面还是在湿路面、冰雪路面下,都能使车轮工作在最佳滑移率附近,缩短制动距离并有效的改善制动时的方向稳定性。     

联合工况的车辆动力学仿真

建立了整车的模型,用Matlab软件对车辆在不同车轮转角、不同车速及不同制动力矩情况下的动力学进行了仿真。仿真结果表明:随着车轮转角及车速的增大,车辆横摆角速度峰值、横向速度峰值增大;过大的制动力矩将使车辆横向侧滑加剧及使横摆角速度峰值变大,车辆在联合工况下的稳定性变差。仿真为车辆在联合工况下的建模和控制提供了参考。     

中置轴挂车列车操纵稳定性与参数优化

为了提高中置轴挂车列车的操纵稳定性, 分析了其横摆运动、侧倾运动、纵向运动、侧向运动的关系, 根据汽车动力学理论, 采用MATLAB/Simulink建立了列车四自由度动力学仿真模型, 采用TruckSim搭建了列车的多自由度复杂非线性仿真模型, 利用VBOX数据采集系统与RT陀螺仪构建了列车操纵稳定性测试系统, 根据试验标准开展了列车的单车道变换实车试验与仿真试验, 并对比分析了仿真与试验结果; 基于列车横摆角速度后部放大系数、铰接角速度、侧向加速度后部放大系数、载荷转移率, 建立了列车综合评价得分模型; 通过均匀试验和多元线性回归分析理论, 利用虚拟样机技术, 对显著影响列车操纵稳定性的相关参数进行了优化分析。优化结果表明: 优化后牵引车、中置轴挂车的相关参数都得到了不同程度的改善, 牵引车、中置轴挂车横摆角速度最大值分别由0.107 2、0.140 8rad·s-1降低到0.092 5、0.103 7rad·s-1, 中置轴挂车列车的横摆角速度后部放大系数减小了15.15%;牵引车、中置轴挂车侧向加速度最大值分别由0.21g、0.27g降低到0.19g、0.20g, 中置轴挂车列车的侧向加速度后部放大系数减小12.10%;中置轴挂车列车的最大铰接角速度减小23.01%, 最大载荷转移率减小了29.41%;列车综合评价得分由86.66提高到109.02, 综合性能得到提高。      

混合动力客车制动能量回馈及控制仿真研究

基于AVL Cruise软件建立了并联式混合动力客车模型,设计了并联混合动力客车控制策略,在纯电机制动模式和机电混合制动模式下对混合动力客车的能量再生制动进行了仿真。仿真结果表明：在纯电机制动模式下能较充分回收汽车制动动能,但是制动效能较低;在机电混合制动模式下,制动效能高,与纯机械制动效能基本一致,但电机再生制动回收能量的效果不很明显。     

机械连接销磨损状态下汽车列车侧倾动态仿真

建立了汽车列车侧倾过程的数学模型,研究了在汽车列车连接销磨损状态下发生侧倾时的一些重要特性;并利用MATLAB和VEH-SIM的联合计算机仿真,比较了不同车况下车辆的转向稳定性,重点讨论了在连接销磨损工况下汽车列车转向时的侧倾情况,探讨了实现汽车列车安全稳定性能的途径。     

配置电涡流缓速器的客车传动系动力学模型及其仿真

在分析配备电涡流缓速器的客车传动系结构和各组成部分动态性能的基础上,构建了传动系的动力学模型,基于模型应用Matlab/Simulink软件对系统进行动态特性仿真,讨论了电涡流缓速器制动对汽车制动性能的影响.