自卸半掛車ABS系統(tǒng)的改裝與應(yīng)用

蘇州中材建設(shè)有限公司 吳成震

自卸半掛車作為車輛的重點分類，已經(jīng)在公路貨運、工業(yè)、農(nóng)業(yè)運輸中得到了大范圍的應(yīng)用。相對于乘用車而言，在轉(zhuǎn)彎制動情況下，自卸半掛車最主要的安全風(fēng)險在于側(cè)翻、橫擺等現(xiàn)象。針對于這種情況，為自卸半掛車采用防抱死制動系統(tǒng)，并進行相關(guān)的實驗研究具有重要的現(xiàn)實意義。因此，本文在對自卸半掛車防抱死制動系統(tǒng)的理論研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計了具體的仿真實驗，實驗結(jié)果體現(xiàn)了改裝后的自卸半掛車防抱死系統(tǒng)具有良好的效果。

引言：當(dāng)前，為了保證自卸半掛車的運行安全性，就要對其制動系統(tǒng)做好設(shè)定工作。在道路上各種危險事情都有可能發(fā)生，制動系統(tǒng)的好壞決定了駕駛的安全性。一般而言，自卸半掛車的制動系統(tǒng)需要具備減速、駐車燈功能和制動力大、制動平穩(wěn)、散熱性好等傳統(tǒng)汽車的制動性能外，還需要滿足具體的適應(yīng)條件。掛車與牽引車的制動系統(tǒng)應(yīng)相互關(guān)聯(lián)，工作可靠。牽引車和掛車的制動應(yīng)協(xié)調(diào)，即滿足一定的制動順序。例如半掛汽車列車的制動順序是牽引車前輪、半掛車車輪及牽引車后輪；對于全掛車列車，希望掛車制動略早于牽引車，以免因掛車遲后制動造成列車折疊或甩尾等現(xiàn)象。當(dāng)掛車意外自行脫掛，制動管路切斷時，掛車制動系統(tǒng)應(yīng)能立即使掛車自行制動。汽車列車滿載拖掛時能在16%的坡道上停住；此外，掛車應(yīng)另設(shè)駐車制動系統(tǒng)，以保證脫掛停放時可靠制動。從上述的論述可以看出，自卸半掛車的制動系統(tǒng)具有重要的作用。在這些環(huán)節(jié)中引入ABS防抱死制動系統(tǒng)，更具有現(xiàn)實的應(yīng)用價值。

一、自卸半掛車ABS制動系統(tǒng)概念及應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）理論概述

一般而言，汽車制動系統(tǒng)在面對應(yīng)急情況時，需要采用比較平穩(wěn)的措施才可以有效保證駕駛?cè)嘶虺塑嚾说陌踩?。這種系統(tǒng)被稱為汽車防抱死系統(tǒng)，英文為ABS。該系統(tǒng)可以自動調(diào)節(jié)車輪制動力大小，用以緩解車輪抱死，從而取得較好的制動效果。同時，ABS系統(tǒng)可以有效調(diào)節(jié)制動時，車輛方向的穩(wěn)定性，從而縮短制動距離，目前成為汽車的主要制動安全裝置，對汽車行駛安全具有重要價值。現(xiàn)階段，此類研究項目已經(jīng)成為國內(nèi)外汽車行業(yè)的重要研究課題，并且已成為我國的重點資金支持項目。在所有車輛中，自卸半掛車作為汽車專用車，是由牽引車與半掛車組成，具有載貨量大、運輸效益好等優(yōu)勢，成為許多行業(yè)貨運的主要發(fā)展趨勢之一。然而，近年來，由于自卸半掛車的車身較長、質(zhì)量較大，速度快，在道路行駛的安全性受到了越來越多人的關(guān)注。為了有效解決形成制動穩(wěn)定性問題，許多學(xué)者對此展開了充分的研究，從多樣化的方向去分析ABS控制方法，并探討了汽車ABS的理論基礎(chǔ)、機構(gòu)、工作原理等內(nèi)容。通過借鑒這些學(xué)者的基礎(chǔ)理論，本文將對此進行深入研究，根據(jù)自卸半掛車ABS傳統(tǒng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，進行了改裝實驗，并提出了具體的應(yīng)用方向。

（二）應(yīng)用現(xiàn)狀分析

當(dāng)前，國內(nèi)外學(xué)者分析了自卸半掛車的ABS制動系統(tǒng)的特點，并據(jù)此給出了相關(guān)的理論。部分學(xué)者在充分分析了自卸半掛車的制動系統(tǒng)的特點，據(jù)此提出ABS結(jié)構(gòu)方案與控制方案。部分學(xué)者基于滑移率為控制參數(shù)，并依據(jù)模糊自適應(yīng)控制策略，提出了模糊控制系統(tǒng)，借助于先進的計算機系統(tǒng)給出了仿真實驗。部分學(xué)者認為，自卸半掛車中的牽引車與普通載貨汽車的ABS制動系統(tǒng)都是采用二通道三傳感方案，比較相同。即兩前輪采用獨立控制原則單獨控制,兩后輪(半掛汽車列車的中輪)采用低選原則統(tǒng)一控制，而掛汽車列車的后輪ABS系統(tǒng)采用SL結(jié)構(gòu)。許多學(xué)者依據(jù)仿真實驗建模的實際需求，提出了自卸半掛車整車模型、單輪模型，以此設(shè)定具體的制動器模型，并利用模糊控制原理據(jù)此進行了詳細的論述。最后，依據(jù)MATLAB算法，對自卸半掛車自適應(yīng)模糊控制器進行了設(shè)定。實驗結(jié)果表明，仿真ABS制動系統(tǒng)在防止車輪抱死、減小制動距離有著突出的效果，并能夠有效提升汽車行駛制動過程中的穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)向能力。作者在這些理論研究的基礎(chǔ)上，提出了具體的可行性的建議。

二、自卸半掛車ABS制動系統(tǒng)改裝仿真與應(yīng)用

（一）算法設(shè)計

在設(shè)計自卸半掛車ABS制動系統(tǒng)的循環(huán)過程中，控制策略對于整體制動系統(tǒng)的控制輸出的影響較為重要，為此，本文將在仿真設(shè)計過程中，對ABS制動策略進行有效地研究。在算法設(shè)計中，車輛作為一種被控制變量，在車輪中設(shè)定的輪速傳感器用于反饋分析，而氣壓制動裝置相當(dāng)于模型中的執(zhí)行制動系統(tǒng)的機構(gòu)，據(jù)此形成了ABS制動模型系統(tǒng)。而在關(guān)鍵的作用算法中，邏輯門限值控制、模糊控制策略等具有重要的研究意義。

首先，邏輯門限值控制算法。本算法中，假設(shè)路面條件一定，自卸半掛車輪胎的滑移率無論產(chǎn)生何種變化，路面附著指數(shù)都在一定范圍內(nèi)進行變化。此種控制策略主要針對預(yù)先設(shè)定的控制閾值。當(dāng)這些數(shù)值達到閾值時，就會產(chǎn)生相應(yīng)的制動策略。例如控制分泵會進行減壓、保壓等行為保障行車的穩(wěn)定性?，F(xiàn)階段，邏輯門限控制技術(shù)最為成熟，應(yīng)用也最廣范，其系統(tǒng)可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單，但是對于閾值的選擇需要大量的試驗來確定。

其次，模糊控制策略。自卸半掛車在進行模糊算法控制前，就要對邏輯控制器進行有效運算進而得出精準結(jié)果。制動系統(tǒng)通過將運算結(jié)果以規(guī)則進行保存，如在實時控制過程中，遇到突發(fā)的事件進行控制時，不需要對數(shù)據(jù)進行邏輯對比，只需將人工模糊化處理就可以得到相應(yīng)的控制量。從本質(zhì)來看，模糊控制是一種并行的方式，不同的控制邏輯利用建立控

制規(guī)則庫的方法預(yù)先進行規(guī)則庫的建立，該種控制策略能夠有效的防止失誤。

（二）自卸半掛車ABS制動系統(tǒng)改裝實驗仿真

在對自卸半掛車ABS制動系統(tǒng)進行改裝與實驗時，需要利用變結(jié)構(gòu)控制對系統(tǒng)進行控制。一般來說，邊溝結(jié)構(gòu)控制作為非線性控制，具有控制的間斷性。從分類來看，本部分主要可以當(dāng)做控制系統(tǒng)的兩部分，具有重要的作用。一方面，系統(tǒng)在滑模面上設(shè)立制動數(shù)學(xué)模型控制，主要用作系統(tǒng)抖動的消除。另一方面，ABS控制系統(tǒng)在達到滑移面之前，需要進行相關(guān)的設(shè)定，為此可以保證行車輪胎物理滑膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

在改裝的過程中，采用小能量控制則是一種有效的方法。通常，大的能量必然導(dǎo)致大的波動，而控制流量對滑移率變化十分敏感。為此，將車輪的加、減角速度及其參考滑移率作為設(shè)定目標，是異種路面特征，以及相關(guān)的識別算法邏輯門限控制主流的控制策略。在具體的實施過程中，當(dāng)半掛汽車列車開始制動時，首先開始對制動氣室快速施加制動壓力，車輪產(chǎn)生一定的角減速度，在車輪角減速度大于預(yù)先設(shè)置的減速度閾值時，車輪處在不穩(wěn)定控制狀態(tài)，有制動抱死的趨勢。在這一趨勢下，汽車控制系統(tǒng)會及時發(fā)出指令，使得控制器能夠立刻釋放制動壓力。同時，由于車輪自有慣性，會推動車輛進行一段時間的減速過程。當(dāng)制動角減速度的絕對值減小到 0，便會產(chǎn)生角加速度。因此，在這一系統(tǒng)中，ABS系統(tǒng)就是把車輪的加速度分為幾個閾值，有時候還會以車輪的滑移率的閾值作為輔助，并利用控制反復(fù)實現(xiàn)從減壓到到增壓的過程再到增壓的過程，從而實現(xiàn)附著力最大利用，進而保持車輪始終在控制過程中處于穩(wěn)定區(qū)內(nèi)。

三、結(jié)束語

作為當(dāng)前公路交通運輸?shù)闹饕ぞ?，自卸半掛車的制動安全系統(tǒng)已經(jīng)成為當(dāng)前科研工作者的重中之重。特別是防抱死制動系統(tǒng)（ABS）的研究工作的開展，對于促進公路交通運輸業(yè)發(fā)展、緩解嚴峻的交通安全環(huán)境，都具有極大的促進作用。在這種情況下，本文針對自卸半掛車防抱死制動系統(tǒng)進行深入研究，從實用性、系統(tǒng)性角度出發(fā)，設(shè)計了具體的仿真實驗，該改裝系統(tǒng)能夠很好地緩解當(dāng)前車輛行駛中的安全問題。因此，本研究有利于自卸半掛車防抱死制動系統(tǒng)的進一步應(yīng)用，從而保障車輛行駛過程中的行車安全。