自卸半挂车ABS系统的改装与应用

苏州中材建设有限公司 吴成震

自卸半挂车作为车辆的重点分类，已经在公路货运、工业、农业运输中得到了大范围的应用。相对于乘用车而言，在转弯制动情况下，自卸半挂车最主要的安全风险在于侧翻、横摆等现象。针对于这种情况，为自卸半挂车采用防抱死制动系统，并进行相关的实验研究具有重要的现实意义。因此，本文在对自卸半挂车防抱死制动系统的理论研究的基础上，设计了具体的仿真实验，实验结果体现了改装后的自卸半挂车防抱死系统具有良好的效果。

引言：当前，为了保证自卸半挂车的运行安全性，就要对其制动系统做好设定工作。在道路上各种危险事情都有可能发生，制动系统的好坏决定了驾驶的安全性。一般而言，自卸半挂车的制动系统需要具备减速、驻车灯功能和制动力大、制动平稳、散热性好等传统汽车的制动性能外，还需要满足具体的适应条件。挂车与牵引车的制动系统应相互关联，工作可靠。牵引车和挂车的制动应协调，即满足一定的制动顺序。例如半挂汽车列车的制动顺序是牵引车前轮、半挂车车轮及牵引车后轮；对于全挂车列车，希望挂车制动略早于牵引车，以免因挂车迟后制动造成列车折叠或甩尾等现象。当挂车意外自行脱挂，制动管路切断时，挂车制动系统应能立即使挂车自行制动。汽车列车满载拖挂时能在16%的坡道上停住；此外，挂车应另设驻车制动系统，以保证脱挂停放时可靠制动。从上述的论述可以看出，自卸半挂车的制动系统具有重要的作用。在这些环节中引入ABS防抱死制动系统，更具有现实的应用价值。

一、自卸半挂车ABS制动系统概念及应用现状

（一）理论概述

一般而言，汽车制动系统在面对应急情况时，需要采用比较平稳的措施才可以有效保证驾驶人或乘车人的安全。这种系统被称为汽车防抱死系统，英文为ABS。该系统可以自动调节车轮制动力大小，用以缓解车轮抱死，从而取得较好的制动效果。同时，ABS系统可以有效调节制动时，车辆方向的稳定性，从而缩短制动距离，目前成为汽车的主要制动安全装置，对汽车行驶安全具有重要价值。现阶段，此类研究项目已经成为国内外汽车行业的重要研究课题，并且已成为我国的重点资金支持项目。在所有车辆中，自卸半挂车作为汽车专用车，是由牵引车与半挂车组成，具有载货量大、运输效益好等优势，成为许多行业货运的主要发展趋势之一。然而，近年来，由于自卸半挂车的车身较长、质量较大，速度快，在道路行驶的安全性受到了越来越多人的关注。为了有效解决形成制动稳定性问题，许多学者对此展开了充分的研究，从多样化的方向去分析ABS控制方法，并探讨了汽车ABS的理论基础、机构、工作原理等内容。通过借鉴这些学者的基础理论，本文将对此进行深入研究，根据自卸半挂车ABS传统系统的现状，进行了改装实验，并提出了具体的应用方向。

（二）应用现状分析

当前，国内外学者分析了自卸半挂车的ABS制动系统的特点，并据此给出了相关的理论。部分学者在充分分析了自卸半挂车的制动系统的特点，据此提出ABS结构方案与控制方案。部分学者基于滑移率为控制参数，并依据模糊自适应控制策略，提出了模糊控制系统，借助于先进的计算机系统给出了仿真实验。部分学者认为，自卸半挂车中的牵引车与普通载货汽车的ABS制动系统都是采用二通道三传感方案，比较相同。即两前轮采用独立控制原则单独控制,两后轮(半挂汽车列车的中轮)采用低选原则统一控制，而挂汽车列车的后轮ABS系统采用SL结构。许多学者依据仿真实验建模的实际需求，提出了自卸半挂车整车模型、单轮模型，以此设定具体的制动器模型，并利用模糊控制原理据此进行了详细的论述。最后，依据MATLAB算法，对自卸半挂车自适应模糊控制器进行了设定。实验结果表明，仿真ABS制动系统在防止车轮抱死、减小制动距离有着突出的效果，并能够有效提升汽车行驶制动过程中的稳定性与转向能力。作者在这些理论研究的基础上，提出了具体的可行性的建议。

二、自卸半挂车ABS制动系统改装仿真与应用

（一）算法设计

在设计自卸半挂车ABS制动系统的循环过程中，控制策略对于整体制动系统的控制输出的影响较为重要，为此，本文将在仿真设计过程中，对ABS制动策略进行有效地研究。在算法设计中，车辆作为一种被控制变量，在车轮中设定的轮速传感器用于反馈分析，而气压制动装置相当于模型中的执行制动系统的机构，据此形成了ABS制动模型系统。而在关键的作用算法中，逻辑门限值控制、模糊控制策略等具有重要的研究意义。

首先，逻辑门限值控制算法。本算法中，假设路面条件一定，自卸半挂车轮胎的滑移率无论产生何种变化，路面附着指数都在一定范围内进行变化。此种控制策略主要针对预先设定的控制阈值。当这些数值达到阈值时，就会产生相应的制动策略。例如控制分泵会进行减压、保压等行为保障行车的稳定性。现阶段，逻辑门限控制技术最为成熟，应用也最广范，其系统可靠性高、结构简单，但是对于阈值的选择需要大量的试验来确定。

其次，模糊控制策略。自卸半挂车在进行模糊算法控制前，就要对逻辑控制器进行有效运算进而得出精准结果。制动系统通过将运算结果以规则进行保存，如在实时控制过程中，遇到突发的事件进行控制时，不需要对数据进行逻辑对比，只需将人工模糊化处理就可以得到相应的控制量。从本质来看，模糊控制是一种并行的方式，不同的控制逻辑利用建立控

制规则库的方法预先进行规则库的建立，该种控制策略能够有效的防止失误。

（二）自卸半挂车ABS制动系统改装实验仿真

在对自卸半挂车ABS制动系统进行改装与实验时，需要利用变结构控制对系统进行控制。一般来说，边沟结构控制作为非线性控制，具有控制的间断性。从分类来看，本部分主要可以当做控制系统的两部分，具有重要的作用。一方面，系统在滑模面上设立制动数学模型控制，主要用作系统抖动的消除。另一方面，ABS控制系统在达到滑移面之前，需要进行相关的设定，为此可以保证行车轮胎物理滑膜系统的稳定性。

在改装的过程中，采用小能量控制则是一种有效的方法。通常，大的能量必然导致大的波动，而控制流量对滑移率变化十分敏感。为此，将车轮的加、减角速度及其参考滑移率作为设定目标，是异种路面特征，以及相关的识别算法逻辑门限控制主流的控制策略。在具体的实施过程中，当半挂汽车列车开始制动时，首先开始对制动气室快速施加制动压力，车轮产生一定的角减速度，在车轮角减速度大于预先设置的减速度阈值时，车轮处在不稳定控制状态，有制动抱死的趋势。在这一趋势下，汽车控制系统会及时发出指令，使得控制器能够立刻释放制动压力。同时，由于车轮自有惯性，会推动车辆进行一段时间的减速过程。当制动角减速度的绝对值减小到 0，便会产生角加速度。因此，在这一系统中，ABS系统就是把车轮的加速度分为几个阈值，有时候还会以车轮的滑移率的阈值作为辅助，并利用控制反复实现从减压到到增压的过程再到增压的过程，从而实现附着力最大利用，进而保持车轮始终在控制过程中处于稳定区内。

三、结束语

作为当前公路交通运输的主要工具，自卸半挂车的制动安全系统已经成为当前科研工作者的重中之重。特别是防抱死制动系统（ABS）的研究工作的开展，对于促进公路交通运输业发展、缓解严峻的交通安全环境，都具有极大的促进作用。在这种情况下，本文针对自卸半挂车防抱死制动系统进行深入研究，从实用性、系统性角度出发，设计了具体的仿真实验，该改装系统能够很好地缓解当前车辆行驶中的安全问题。因此，本研究有利于自卸半挂车防抱死制动系统的进一步应用，从而保障车辆行驶过程中的行车安全。