半掛車輛停車輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 半掛車輛停車輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要：近年來，我國的各行各業(yè)的發(fā)展迅速，為改善半掛車輛的倒車及停車系統(tǒng)的性能，設(shè)計(jì)了一種基于自動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的半掛車輛停車輔助系統(tǒng)。首先構(gòu)建半掛車輛的停車輔助系統(tǒng)控制流程;然后在分析半掛式車輛結(jié)構(gòu)與運(yùn)動學(xué)特性的基礎(chǔ)上，建立半掛車輛的運(yùn)動學(xué)模型，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的路徑跟蹤控制系統(tǒng);最后為驗(yàn)證所設(shè)計(jì)停車輔助系統(tǒng)的有效性，進(jìn)行了不同工況的仿真試驗(yàn)。仿真結(jié)果表明:該停車輔助系統(tǒng)能使半掛車輛安全精準(zhǔn)地停放在指定位置，在拖掛不同掛車時仍有較好的控制效果，具有良好的跟蹤性和自適應(yīng)性。關(guān)鍵詞：半掛車輛；停車輔助；系統(tǒng)設(shè)計(jì)引言半掛車是指車軸置于車輛重心（當(dāng)車輛均勻受載時）后面，并且裝有可將水平

2、或垂直力傳遞到牽引車的聯(lián)結(jié)裝置的掛車。其特點(diǎn)是本身無動力，與牽引車共同承載，依靠牽引車牽引行駛的車輛。半掛車的制動力來源于牽引車的行車制動（腳剎）和駐車制動（手剎），本文主要針對半掛車駐車制動的原理進(jìn)行探討。在半掛車的制動系統(tǒng)上，手剎相當(dāng)于斷氣剎，即壓縮空氣斷開時產(chǎn)生制動，斷氣越徹底，制動力越大，而腳剎則屬于送氣剎，腳剎踩的越深，送的氣就越多，制動力也就越大。保證整個半掛車的氣路通暢尤其重要，一旦漏氣，彈簧腔就會自動回位，推動推桿前移對車輪形成制動力，在行駛過程中極易造成牽引車與半掛車之間的脫鉤事故，后果相當(dāng)嚴(yán)重，所以半掛車必須保證氣路的各個零部件和接頭安全可靠，氣密性良好。目前半掛車制動系統(tǒng)

3、都是由兩套獨(dú)立的管路供氣的，即雙回路供氣系統(tǒng)，將前輪和后輪分為兩個管路系統(tǒng)，當(dāng)任何一個管路發(fā)生故障而失效時，另一管路仍能使部分車輪制動，從而提高了制動系統(tǒng)的可靠性，使行車制動系統(tǒng)具備了應(yīng)急功能。當(dāng)然，只用其中一個管路制動時，制動效能大約要減少一半，制動距離也大約要延長一倍。1停車輔助系統(tǒng)控制流程其基本功能是正確識別半掛車?？课恢?，輔助駕駛員控制車輛轉(zhuǎn)向，沿著規(guī)劃的路徑行駛，順利完成停車任務(wù)。工作原理:首先，駕駛員設(shè)定一個目標(biāo)停車位置，停車輔助系統(tǒng)依靠傳感器獲取周圍的環(huán)境信息，并判斷是否有足夠的停車空間。如果停車空間不足，則提示駕駛員更換停車位，如果可以停車，停車輔助系統(tǒng)則生成一個到目標(biāo)停車位置

4、的參考路徑。停車輔助系統(tǒng)的自動轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)控制半掛車的轉(zhuǎn)向，并沿著規(guī)劃的路徑行駛。在整個過程中，駕駛員只需對半掛車的油門和制動進(jìn)行控制即可，停車輔助系統(tǒng)會不斷監(jiān)測車輛位置，然后不斷修正路徑誤差，最終安全精準(zhǔn)地到達(dá)停車區(qū)域。2駐車制動原理分析2.1制動過程簡介壓縮空氣流通路線：空氣壓縮機(jī)駐車制動閥快速接頭儲氣筒制動氣室完成制動過程：撥動駐車制動閥手柄至駐車位置切斷快速接頭通往半掛車儲氣筒的氣量氣室壓縮彈簧回位推動推桿前移推動車輪制動調(diào)整臂調(diào)整臂推動剎車片剎車片與制動鼓通過摩擦力制動。解除制動過程：撥動駐車制動閥手柄至解除制動位置通過快速接頭將壓縮空氣傳至制動氣室壓縮空氣充滿彈簧腔彈簧被壓縮拉動推桿后

5、移制動調(diào)整臂回位剎車片脫離制動鼓車輪解除制動。2.2駐車制動閥工作原理介質(zhì)：干燥壓縮空氣；工作溫度：-4080；最大允許壓力：1mpa；1口為進(jìn)氣口，接頭尺寸npt3/8；2口為出氣口，接頭尺寸npt3/8；3口為排氣口。駐車制動閥制動過程分三個狀態(tài)：解除制動狀態(tài)：當(dāng)駐車制動閥手柄處于最左端010范圍時，此時車輛處于完全解除制動狀態(tài)，1口和2口開啟，3口關(guān)閉，壓縮空氣正常流動，氣室彈簧腔彈簧被頂開，車輛解除制動。止推狀態(tài)：當(dāng)手柄處于1055范圍時，此時1口關(guān)閉，2口壓力p2在平衡活塞和平衡彈簧的作用下呈線性下降至零，2口關(guān)閉，控制口余氣由3口排出，儲氣筒停止對制動氣室輸送壓縮空氣，壓縮彈簧回位

6、，車輛處于止推位置。鎖止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)手柄越過止推點(diǎn)達(dá)到73時，手柄處于鎖止位置，此時壓縮空氣處于平衡狀態(tài)，車輛處于完全制動狀態(tài)。半掛車在停車時手柄必須拉到鎖止位置才能使車輛處于完全制動狀態(tài)。3商用半掛車制動遲滯補(bǔ)償系統(tǒng)由于商用半掛車的制動滯后主要是由控制閥體過多以及控制氣管過長導(dǎo)致的，故本文采用了一種電控制動系統(tǒng)來取代原半掛車制動系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)商用半掛汽車列車的行車制動，通過電磁閥的通斷來控制制動氣室的充氣和排氣。由于電磁閥的響應(yīng)時間為50ms，且電控信號的傳輸時間極短，遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于控制氣體的傳輸時間，故理論上該電控制動遲滯補(bǔ)償系統(tǒng)能改善整車的制動遲滯，同時能使整車各車軸的制動實(shí)現(xiàn)同步，從而增強(qiáng)整車的制動

7、效能。對原車氣壓制動系的壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)出一套與原車制動系統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)并聯(lián)連接，能夠主動調(diào)節(jié)制動壓力并與原車制動系統(tǒng)具有良好兼容性的氣壓電控制動遲滯補(bǔ)償系統(tǒng)。該套商用半掛車制動遲滯補(bǔ)償系統(tǒng)在保留整車原有的制動系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了6個電磁閥，通過一對常開和常閉電磁閥的組合，來控制各軸的制動增壓和減壓。該遲滯補(bǔ)償系統(tǒng)不僅能消除商用半掛車的制動遲滯現(xiàn)象，還能實(shí)現(xiàn)整車的主動制動。該套制動系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)人工制動和電控制動兩種形式的制動。在電控制動中，當(dāng)系統(tǒng)接收到制動信號后，系統(tǒng)會同時打開常閉電磁閥2、11和13，使儲氣筒分別與前軸制動氣室、繼動閥控制氣口以及半掛車上緊急繼動閥的控制氣口接通，

8、從而實(shí)現(xiàn)整車的制動，并關(guān)閉常開電磁閥4、10和14，防止制動氣體經(jīng)由控制氣路及制動閥體的排氣口排向大氣。當(dāng)需要保持制動壓力時，系統(tǒng)發(fā)出控制信號關(guān)閉常閉電磁閥2、11和13，切斷儲氣筒與制動氣室的通路，實(shí)現(xiàn)整車的制動強(qiáng)度的保持，使車輛進(jìn)入穩(wěn)定的制動減速階段；當(dāng)需要減弱制動強(qiáng)度或解除制動時，控制信號會打開常開電磁閥4、10和14，接通前軸制動氣室與制動閥排氣口、繼動閥與制動閥排氣口以及緊急繼動閥與掛車閥的排氣口，制動控制氣體分別從上述三個閥體的排氣口中排出，使制動氣室的制動氣壓降低。采用人工制動時，六個電磁閥均處于斷電狀態(tài)，整個制動系統(tǒng)與原車的制動系統(tǒng)完全相同，制動過程也完全相同，故人工制動系統(tǒng)可

9、用作備用的制動系統(tǒng)，確保在電控制動系統(tǒng)失效時整車能夠?qū)崿F(xiàn)有效的制動，從而滿足制動系統(tǒng)的安全性及可靠性要求。結(jié)語針對半掛車倒車停放的問題，基于半掛車的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動學(xué)分析，采用路徑跟蹤控制的方法，設(shè)計(jì)了一種基于自動轉(zhuǎn)向控制的停車輔助系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由路徑跟蹤控制器和基于連接角反饋的補(bǔ)償控制器兩大部分組成。仿真結(jié)果表明:停車輔助系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)半掛車無碰撞停車，降低了半掛車的停車操作難度，并得出如下結(jié)論:1)基于自動轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的停車輔助系統(tǒng)能在保證安全的前提下，通過路徑跟蹤控制器的作用，達(dá)到安全高效停車的目的。仿真結(jié)果表明:所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了半掛車的安全停放。2)由于掛車軸距對控制系統(tǒng)有較大影響，本文通過設(shè)置不同的掛