双挂汽车列车横向稳定性控制策略

双挂汽车列车相较于传统半挂车具有更高的运输效率和较低的运输成本,更适合未来公路运输绿色、便捷、高效的发展趋势,但较长的车身总长度和组成单元个数必然会对双挂汽车列车的整车稳定性产生影响.为研究并验证控制策略对双挂汽车列车横向稳定性的改善情况,基于Trucksim仿真平台搭建双挂汽车列车(B型双挂车)动力学模型,依据运动力学定律建立Simulink双挂汽车列车简化参考模型,分别以动力学和参考模型中各个单元的横摆角速度偏差、横向载荷转移率偏差为输入,结合模糊推理和PID(proportional-integral-derivative control,PID)控制理论构建整车横摆和侧倾稳定性主动控制策略,并根据车辆状态识别结果对控制策略的介入时机进行调整.模拟结果显示:主动控制策略使双挂汽车列车横向稳定性评价参数的波动幅度均有明显减小;各个单元的质心侧偏角峰值降低5.7%∼53%,横摆角速度峰值降低4.9%∼23.8%,侧倾角峰值降低0.5%∼24.9%,质心侧偏角峰值降低0.3%∼32.9%.表明本工作所设计的控制策略对双挂汽车列车的横向稳定性有改善作用,研究结果可为未来双挂汽车列车的横向稳定性研究提供参考.

基于硬件在环的双挂汽车列车高速横向稳定性控制研究

针对双挂汽车列车在高速超车工况的横向失稳、挂车折叠和甩尾等危险情况,提出了一种基于模糊比例、积分、微分(Proportion、Integral、Differential,PID)控制的直接横摆力矩差动制动控制策略,分别以双挂汽车列车TruckSim非线性模型与四自由度线性模型的质心侧偏角、横摆角速度的偏差及其偏差变化率为目标,设计了2种差动制动的横向稳定性控制策略,分别为仅牵引车控制的单控模式和牵引车加挂车都控制的多控模式,通过MATLAB/Simulink软件和TruckSim软件联合仿真以及硬件在环(Hardware-in-the-Loop,HIL)平台对控制策略的有效性进行仿真验证。结果表明:在高速超车工况下,相较于无控制车辆和单控模式车辆,多控模式车辆的横向稳定性控制系统更能降低车辆的质心侧偏角、横摆角速度、铰接角和车辆后部放大(Rearward Amplification,RWA)系数,在改善双挂汽车列车横向稳定性方面优势明显。

模块化的双挂汽车列车研究

双挂汽车列车运输是一种新的模块化运输方式,具有高效低碳等优点。该种车型长度较长、总质量较大,再加上运输模块增多,导致车辆安全性能变差。为此,系统地梳理了多挂列车车辆型谱,提出了适合国内运输的双挂汽车列车方案,并应用车辆主动安全技术提升汽车列车安全性能。

双挂汽车列车右转弯内轮差分析与改善

由于双挂汽车列车的车辆组成单元多且车身较长,在右转弯时其一挂车、二挂车后轮与牵引车前轮会产生内轮差,导致车辆整体的运动轨迹向弯道内侧偏移,对弯道内侧的行人及车辆会造成安全威胁。鉴于此,论文基于多体系统运动学理论建立了双挂汽车列车双轨运动学模型,推导出车辆右转弯的运动方程并用MATLAB软件计算仿真得出各个车轮的运动轨迹;通过对一挂车、二挂车后轮轴进行主动转向控制,分析了车辆右转弯时的内轮差和各车轮运动轨迹的变化情况。结果表明,双挂汽车列车右转弯的过程中会产生较大的内轮差并存在尾部放大效应,越靠近车辆尾部的车轮与牵引车前轮的轨迹差值越大,适当对一挂车、二挂车后轮轴进行主动转向控制可以有效减小双挂汽车列车的内轮差,提高车辆的行驶安全性。

双挂汽车列车操纵稳定性优化研究

针对B类双挂汽车列车操纵稳定性道路试验结果不理想的问题,利用MATLAB建立双挂汽车列车动力学模型进行仿真试验,根据相关文献研究结果及实际情况调整车轮侧偏刚度和挂车轴距进行正交试验,分析车轮侧偏刚度和挂车轴距的最优组合,结果表明,车轮侧偏刚度和挂车轴距调整为牵引车前轮侧偏刚度的1.25倍、牵引车后轮侧偏刚度的1.50倍、1挂车轮胎侧偏刚度的1.50倍、2挂车轮胎侧偏刚度的1.25倍、2挂车轴距的0.50倍时双挂汽车列车的操纵稳定性最优。对轮胎侧偏刚度、挂车轴距进行优化后进行验证试验,结果显示优化效果明显。

基于Trucksim的双挂汽车列车瞬态侧翻状态

使用多体动力学软件Trucksim构建双挂汽车列车模型,并根据仿真结果进行瞬态侧翻状态研究。通过仿真不同车速下的瞬态阶跃响应,获得汽车列车的各个轮胎垂直载荷、侧向加速度、横摆角速度、车辆侧倾角以及铰接角等状态变量的变化规律。根据轮胎垂直载荷瞬态变动判断车辆各轴发生临界侧翻的先后顺序,并与侧向加速度阈值评价结果对比,发现第一节半挂车车轴最先发生临界侧翻危险。通过变化车速与转向盘转角,得到临界侧翻的稳定行驶速度域。

遗传算法优化的双挂汽车列车主动力矩控制

为提高双挂汽车列车横向稳定性及行驶安全性,通过建立包括主动力矩控制的双挂汽车列车模型,将列车后部放大系数(RWA)与质心侧偏角之和的最小值作为适应度函数,基于遗传算法优化设计了线性二次型控制器(LQR),以获得最优的主动力矩并反馈给车辆模型;与不加控制器的车辆模型相比,增加主动力矩控制可避免拖台和二挂车的蛇形运动,同时使得RWA值下降7.9%,且各个车辆单元将更快达到稳定状态.但该控制策略对各个车辆单元质心侧偏角的控制不如对横摆角速度的控制精确.

双挂汽车列车高速阶跃横向失稳能量分析

采用图论方法,并结合各个车辆单元的链接关系,得到了双挂汽车列车各个车辆单元3种可能的失稳顺序。基于TruckSim建立包括非线性轮胎模型的多体动力学双挂汽车列车模型,通过仿真高速阶跃响应下各个车辆单元状态变量的变化趋势,可知侧倾角速度是影响车辆失稳的首要因素。结合能量方程求解不同车速下各个车辆单元在阶跃响应中的最大能量,得到了各个车辆单元的失稳顺序,同时对图论法中提出的失稳顺序进行了验证和能量分析。

在我国发展双挂汽车列车运输可行性的探讨

在我国发展双挂汽车列车运输可行性的探讨李源孰（交通部公路科学研究所北京１０００８８）０前言在公路运输中广泛开展汽车拖挂运输，可以提高运输生产率，降低运输成本，创造较高的经济效益。在我国，随着公路条件的改善，车辆技术状况的提高，特别是集装箱运输和零担货...

两种组合方式 双挂汽车列车应用前景及性能更优

作为一种高效节能的运输方式,模块化运输在欧洲已经应用多年。而在中国,这种运输模式却迟迟没有得到推广和应用。在青岛举行的2021世界道路运输与公交车辆大会上,模块化运输成为展会的一大亮点,斯堪尼亚和中集车辆分别带来两种不同组合方式的双挂汽车列车,引起行业高度关注。新型运输方式模块化运输是以标准化的车辆、箱体等运输、储存载体为基本作业单元,通过单元的组合、分解以及更换,实现更优化的运输管理与组织,提升了运输效率。

双挂汽车列车操纵稳定性评价指标研究

为了确定双挂汽车操纵稳定性的评价指标并进行横向稳定性分析,在分析国外多挂汽车列车研究现状的基础上,分别总结了结构参数和使用参数以及各种主动控制策略对多挂汽车列车横向稳定性的影响。与中国汽车列车操纵稳定性评价方法相比,针对多挂汽车列车增加了后部放大系数(RWA)和轨迹偏移量(Off-tracking)2种横向稳定性评价指标;构建了横摆运动和侧向运动的双挂汽车列车动力学模型,仿真阶跃响应下各个车辆单元侧向速度、横摆角速度、侧向-横摆相轨迹、侧向加速度以及铰接角的变化,并分别计算以横摆角速度和侧向加速度为基准的RWA值,将计算结果与国外相关研究文献进行了比较。结果表明:当牵引车和一挂车的侧向速度最大值分别为1.15,0.89m·s^(-1)时,对应拖台和二挂车的侧向速度最大值分别为2.81,1.31m·s^(-1),证明其为双挂汽车列车发生失稳的主要影响因素;由横摆角速度、侧向加速度对应的RWA值分别为1.14和1.54可知,以侧向加速度为基准的RWA值更能反映车辆的后部放大状态;由牵引车与一挂车之间的铰接角为5.9°,拖台与二挂车之间的铰接角为9.6°,而一挂车与拖台之间的铰接角恢复到0可知,一挂车与拖台的链接形式比第5轮式的铰接形式更稳定,且恢复到稳定状态时间更短;研究结果可为双挂汽车列车操纵稳定性评价指标的确定及应用提供参考。

模块化运输试点稳步推进,双挂汽车列车有望迎来发展

由于双挂列车的长度和车辆总重增加,对于输出牵引力的牵引车和载货车在技术方面提出了更高要求。一方面,发动机要具备更强的动力,另一方面,车辆在转向、制动和底盘稳定性方面都要更加突出。

双半挂汽车列车转弯运动轨迹仿真分析

建立了双半挂汽车列车的运动学模型,给出了其转弯运动轨迹的一种求解方法,并用MATLAB软件仿真得到各个车辆单元,包括牵引车前轴和后轴、第一节半挂车后轴和第二节半挂车后轴转弯运动的轨迹。最后通过不同结构参数包括半挂车轴距和铰接点位置的设定,对比分析了各轴中点运动轨迹的变化;研究结果表明,对半挂车后轴进行主动转向控制,能有效改善双半挂汽车列车的转向灵活性和运行稳定性。

双半挂汽车列车操纵稳定性分析

分析车辆参数变化对双半挂汽车列车操纵稳定性的影响.提出新的建模分析方法,建立双半挂汽车列车三质心四自由度线性单轨模型.在牵引车前轮角阶跃输入下,运用Matlab软件求解动力学状态方程,得到稳态响应评价中3个车辆单元的稳态横摆角速度增益表达式和不足转向梯度表达式,以及3个车辆单元两两之间的稳态相对增益表达式.分析载荷量和鞍座位置等车辆结构参数对3个车辆单元不足转向梯度的影响,分析不足转向梯度、质心位置和鞍座位置变化对3个稳态相对增益表达式的影响.结果表明,当载荷增加时,须恰当调整2个鞍座的位置,确保3个车辆单元处于不足转向的状态,使汽车列车行驶状态良好.研究结果为双半挂汽车列车的结构参数设计和操纵稳定性改善提供了理论基础.

双半挂汽车列车两种建模方法的对比研究

为建立基于线性轮胎特性的双半挂汽车列车四自由度动力学模型,提出了一种从整体角度分析的建模方法.双半挂汽车列车由牵引车、第一节半挂车和第二节半挂车共计三个车辆单元组成.该方法采用对三个车辆单元进行受力和力矩平衡分析,对第二个和第三个车辆单元进行力矩平衡分析,对第三个车辆单元进行力矩平衡分析,可列出四个微分方程并进一步进行求解.与传统的分别对三个车辆单元进行受力和力矩平衡分析,列出的六个微分方程相比,整体法的优势在于无需过多代入求解车辆单元间的约束条件,减少了化简中的繁琐步骤,可有效防止计算过程中出错.在牵引车前轮角阶跃输入下,通过MATLAB仿真求解,两种方法的仿真结果一致,验证了整体法建模的正确性,为下一步建立更复杂的多挂汽车列车系统动力学模型奠定了基础.对低速和高速工况下的双半挂汽车列车各物理参数的仿真结果分别进行分析,发现其存在后部放大效应,且高速工况下更容易失稳,进一步验证了整体法仿真结果的正确性.

双半挂汽车列车操纵稳定性典型试验工况研究

针对双半挂汽车列车在行驶过程中容易发生失稳的问题,对双半挂汽车列车进行操纵稳定性实车及仿真试验研究。通过TruckSim软件构建双半挂汽车列车仿真模型并进行单车道变换试验,与实车试验结果对比验证仿真模型的有效性;在此基础上,对样车进行蛇行试验、稳态回转、转向盘角阶跃输入等典型工况仿真分析。结果表明,蛇形试验中,随着试验车速的增加,各车辆单元的各项响应参数增长速率明显增大,试验车速达到65 km/h时部分车轮已发生离地现象;稳态回转试验中,样车具有一定的不足转向特性,各车辆单元侧向加速度最大值均在3.14 m/s左右;转向盘角阶跃输入工况中,车辆对转向盘转角输入反应迅速,但各项参数波动幅度较大;各项试验中参数后部放大效应明显。

双拖挂汽车列车模型比较研究

基于车辆运动学与动力学理论推导了双拖挂汽车列车线性四自由度(4-DOF)模型和线性七自由度(7-DOF)模型,并在Simulink环境中搭建了相应的仿真模型,最后通过鱼钩工况和双移线工况仿真,与TruckSim中的复杂非线性进行了对比分析,结果表明:4-DOF模型、7-DOF模型与TruckSim模型仿真数据均有较好的吻合度;4-DOF模型和7-DOF模型可用来设计横摆稳定性控制器,7-DOF模型还可用于设计侧倾稳定性控制器。

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