自卸半掛車ABS系統的改裝與應用

蘇州中材建設有限公司 吳成震

自卸半掛車作為車輛的重點分類，已經在公路貨運、工業、農業運輸中得到了大范圍的應用。相對于乘用車而言，在轉彎制動情況下，自卸半掛車最主要的安全風險在于側翻、橫擺等現象。針對于這種情況，為自卸半掛車采用防抱死制動系統，并進行相關的實驗研究具有重要的現實意義。因此，本文在對自卸半掛車防抱死制動系統的理論研究的基礎上，設計了具體的仿真實驗，實驗結果體現了改裝后的自卸半掛車防抱死系統具有良好的效果。

引言：當前，為了保證自卸半掛車的運行安全性，就要對其制動系統做好設定工作。在道路上各種危險事情都有可能發生，制動系統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需要具備減速、駐車燈功能和制動力大、制動平穩、散熱性好等傳統汽車的制動性能外，還需要滿足具體的適應條件。掛車與牽引車的制動系統應相互關聯，工作可靠。牽引車和掛車的制動應協調，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象。當掛車意外自行脫掛，制動管路切斷時，掛車制動系統應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，掛車應另設駐車制動系統，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具有重要的作用。在這些環節中引入ABS防抱死制動系統，更具有現實的應用價值。

一、自卸半掛車ABS制動系統概念及應用現狀

（一）理論概述

一般而言，汽車制動系統在面對應急情況時，需要采用比較平穩的措施才可以有效保證駕駛人或乘車人的安全。這種系統被稱為汽車防抱死系統，英文為ABS。該系統可以自動調節車輪制動力大小，用以緩解車輪抱死，從而取得較好的制動效果。同時，ABS系統可以有效調節制動時，車輛方向的穩定性，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。現階段，此類研究項目已經成為國內外汽車行業的重要研究課題，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、運輸效益好等優勢，成為許多行業貨運的主要發展趨勢之一。然而，近年來，由于自卸半掛車的車身較長、質量較大，速度快，在道路行駛的安全性受到了越來越多人的關注。為了有效解決形成制動穩定性問題，許多學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、機構、工作原理等內容。通過借鑒這些學者的基礎理論，本文將對此進行深入研究，根據自卸半掛車ABS傳統系統的現狀，進行了改裝實驗，并提出了具體的應用方向。

（二）應用現狀分析

當前，國內外學者分析了自卸半掛車的ABS制動系統的特點，并據此給出了相關的理論。部分學者在充分分析了自卸半掛車的制動系統的特點，據此提出ABS結構方案與控制方案。部分學者基于滑移率為控制參數，并依據模糊自適應控制策略，提出了模糊控制系統，借助于先進的計算機系統給出了仿真實驗。部分學者認為，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)采用低選原則統一控制，而掛汽車列車的后輪ABS系統采用SL結構。許多學者依據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，以此設定具體的制動器模型，并利用模糊控制原理據此進行了詳細的論述。最后，依據MATLAB算法，對自卸半掛車自適應模糊控制器進行了設定。實驗結果表明，仿真ABS制動系統在防止車輪抱死、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定性與轉向能力。作者在這些理論研究的基礎上，提出了具體的可行性的建議。

二、自卸半掛車ABS制動系統改裝仿真與應用

（一）算法設計

在設計自卸半掛車ABS制動系統的循環過程中，控制策略對于整體制動系統的控制輸出的影響較為重要，為此，本文將在仿真設計過程中，對ABS制動策略進行有效地研究。在算法設計中，車輛作為一種被控制變量，在車輪中設定的輪速傳感器用于反饋分析，而氣壓制動裝置相當于模型中的執行制動系統的機構，據此形成了ABS制動模型系統。而在關鍵的作用算法中，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，假設路面條件一定，自卸半掛車輪胎的滑移率無論產生何種變化，路面附著指數都在一定范圍內進行變化。此種控制策略主要針對預先設定的控制閾值。當這些數值達到閾值時，就會產生相應的制動策略。例如控制分泵會進行減壓、保壓等行為保障行車的穩定性。現階段，邏輯門限控制技術最為成熟，應用也最廣范，其系統可靠性高、結構簡單，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果。制動系統通過將運算結果以規則進行保存，如在實時控制過程中，遇到突發的事件進行控制時，不需要對數據進行邏輯對比，只需將人工模糊化處理就可以得到相應的控制量。從本質來看，模糊控制是一種并行的方式，不同的控制邏輯利用建立控

制規則庫的方法預先進行規則庫的建立，該種控制策略能夠有效的防止失誤。

（二）自卸半掛車ABS制動系統改裝實驗仿真

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

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定目標，是異種路面特征，以及相關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，車輪產生一定的角減速度，在車輪角減速度大于預先設置的減速度閾值時，車輪處在不穩定控制狀態，有制動抱死的趨勢。在這一趨勢下，汽車控制系統會及時發出指令，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。當制動角減速度的絕對值減小到 0，便會產生角加速度。因此，在這一系統中，ABS系統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，并利用控制反復實現從減壓到到增壓的過程再到增壓的過程，從而實現附著力最大利用，進而保持車輪始終在控制過程中處于穩定區內。

三、結束語

作為當前公路交通運輸的主要工具，自卸半掛車的制動安全系統已經成為當前科研工作者的重中之重。特別是防抱死制動系統（ABS）的研究工作的開展，對于促進公路交通運輸業發展、緩解嚴峻的交通安全環境，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進行深入研究，從實用性、系統性角度出發，設計了具體的仿真實驗，該改裝系統能夠很好地緩解當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的進一步應用，從而保障車輛行駛過程中的行車安全。