【文章摘要】

 

 

 

依據(jù)汽車制動(dòng)過程的受力理論， 在制動(dòng)強(qiáng)度z 在0.2-0.8 內(nèi), 附著系數(shù)φ 越靠近z 時(shí), 地面的附著條件利用越充分, 汽車軸間制動(dòng)力分配越合理。由此據(jù)ECE 制動(dòng)法規(guī)優(yōu)化建模后最終確定最佳制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)，進(jìn)而選定制動(dòng)閥。本文還通過一臺(tái)客車實(shí)例進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)

 

 

 

【關(guān)鍵詞】

 

 

 

前、后軸利用附著系數(shù)、；制動(dòng)強(qiáng)度z ；制動(dòng)力分配系數(shù)；曲線；

 

 

 

1 優(yōu)化建模

 

 

 

1.1 目標(biāo)函數(shù)建立

 

 

 

附著系數(shù)φ 在制動(dòng)強(qiáng)度z=0.2-0.8 區(qū)域內(nèi), φ 越靠近I 曲線。說明附著條件利用越充分, 前后軸制動(dòng)器制動(dòng)力分配越合理。因汽車裝載不同工況下使用頻率不同, 故在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí), 分別在滿載與空載時(shí)、用前后軸利用附著系數(shù)與制動(dòng)強(qiáng)度Z 的差值平方和、乘以相應(yīng)的權(quán)值。當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度z 在0.2-0.8 區(qū)域變動(dòng)時(shí), 相隔0.01 取一個(gè)z 值。根據(jù)汽車空載和滿載前后軸利用附著系數(shù)曲線與理想線間差值平方和為最小建立目標(biāo)函數(shù)。如下（1-1）式。式中w——滿載工況加權(quán)值

 

 

 

圖5 登錄界面VI 前界面

 

電子制作

 

 

 

（ 1-1）

 

 

 

1.2 約束條件制定

 

 

 

據(jù)ECE 制動(dòng)法規(guī)要求；汽車在不同載荷及不同路面工況下。對(duì)M2 、M3 類客車前后軸制動(dòng)器制動(dòng)力分配約束如下:

 

 

 

對(duì)于附著系數(shù)φ 在0.2-0.8 之間， z ≥ 0.1+0.85(φ-0.2); z 在0.15-0.3 之間時(shí), 各車軸的利用附著系數(shù)曲線應(yīng)位于φ=Z±0.08 兩條平行線之間; 當(dāng)z ≥ 0.3 時(shí), 后軸利用附著系數(shù)應(yīng)滿足φ ≤ (z- 0.0188)/0.74; 據(jù)此建立約束方程如下:

 

 

 

（ 1-2）

 

 

 

（ 1-3）

 

 

 

（ 1-4）

 

 

 

（ 1-5）

 

 

 

（ 1-6）

 

 

 

（ 1-7）

 

 

 

至此, 已完成了制動(dòng)力分配比優(yōu)化設(shè)計(jì)的全部建模

 

 

 

2 優(yōu)化設(shè)計(jì)

 

 

 

2.1 設(shè)計(jì)實(shí)例

 

 

 

該客車為雙回路氣壓鼓式制動(dòng)器系統(tǒng), 該車的原始數(shù)據(jù)見表2-1。設(shè)計(jì)要求；采用固定制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù), 優(yōu)化后滿足制動(dòng)法規(guī)對(duì)制動(dòng)時(shí)方向穩(wěn)定性和制動(dòng)距離的要求。畫出該車的I 曲線、線、ECE 法規(guī)制動(dòng)力分配曲線（略）

 

 

 

根據(jù)上述數(shù)學(xué)模型, 采用Matlab 軟件, 求解:

 

 

 

分別取w=0.5 ；0.75 ；1，目標(biāo)函數(shù)相應(yīng)解得最小值分別為minf=0.198749 ； 0.194253 ；0.144753 其對(duì)應(yīng)的β 等于0.451 ；0.467 ；0.471

 

 

 

根據(jù)上述解；β 應(yīng)在0.451 至0.471 范圍內(nèi)選取。實(shí)際客車滿載大于空載工況, 故取β 為0.47。并按β=0.47 選取制動(dòng)總泵或比例法、限壓閥。確定前后輪制動(dòng)氣壓輸出比。

 

 

 

3 制動(dòng)力分配后性能分析

 

 

 

3.1 穩(wěn)定性

 

 

 

空、滿載下、同步附著系數(shù)由(3-8) 式確定

 

 

 

（ 3-8）

 

 

 

計(jì)算空滿載下、同步附著系數(shù)分別為=0.921、=0.773,。據(jù)汽車?yán)碚撝苿?dòng)穩(wěn)定性要求, 該客車優(yōu)化后適合大多數(shù)路面（0.2-0.8）行駛, 空滿載工況下, 均能滿足制動(dòng)時(shí)前輪比后輪先抱死, 即為穩(wěn)定工況。

 

 

 

3.2 制動(dòng)附著效率

 

 

 

附著系數(shù)的利用程度用制動(dòng)附著效率表示。空滿載下，當(dāng)β 為0.47 時(shí)、不同制動(dòng)強(qiáng)度下的附著效率見表3-2。該車在不同路面下的制動(dòng)附著效率符合ECE 法規(guī)要求的

 

 

 

3.3 制動(dòng)距離

 

 

 

上述客車在φ 為0.7 的道路上，初速度為30km/h 制動(dòng)時(shí)，最大制動(dòng)減速度和制動(dòng)距離S 的計(jì)算如下: 在滿載工況, 因同步附著系數(shù)為0.773、大于道路附著系數(shù)φ, 故制動(dòng)時(shí)前輪先抱死。最大制動(dòng)減速度滿載由(3-9) 式可得:

 

 

 

(3-9)

 

 

 

制動(dòng)距離s 滿載由(3-12) 式可得:

 

 

 

（3-10）

 

 

 

在空載工況, 因道路附著系數(shù)0.7 小于同步附著系數(shù)0.920 故制動(dòng)時(shí)前輪先抱死。是穩(wěn)定工況，空載時(shí)最大制動(dòng)減速度由(3-9) 式可得:

 

 

 

制動(dòng)距離s 空載由(3-10) 式可得:

 

 

 

式中

 

 

 

V; 汽車制動(dòng)初速度, 單位km/h;

 

 

 

φ; 道路附著系數(shù);

 

 

 

、; 分別為制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間和減速度上升時(shí)間; 單位s

 

 

 

; 客車空載、滿載制動(dòng)距離; 單位m

 

 

 

; 取0.4 ；單位s

 

 

 

該客車空滿載工況下的制動(dòng)距離分別為8.565m 和9.107m, 均滿足制動(dòng)法規(guī)對(duì)制動(dòng)距離的要求。上述說明；制動(dòng)器制動(dòng)力分配優(yōu)化后、制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性、制動(dòng)距離、制動(dòng)附著效率均能滿足法規(guī)要求。

 

 

 

通過以上優(yōu)化設(shè)計(jì)證明了，優(yōu)化模型的、目標(biāo)函數(shù)的建立是是可行的，設(shè)計(jì)實(shí)例的計(jì)實(shí)際制動(dòng)器制動(dòng)力分配系數(shù)β 選擇合理，在大部分道路條件下、空滿載下總是在理想的制動(dòng)力分配線（I 曲線）下方。制動(dòng)減速度，制動(dòng)距離、制動(dòng)附著效率均滿足法規(guī)要求。

 

 

 

在實(shí)際應(yīng)用中，為了安全考慮，汽車不在同步附著系數(shù)的路面上行駛時(shí)，且制動(dòng)效率要求較高時(shí)，最好選擇感載比例閥，由傳感器采集車輛的載荷，在反饋感載比例閥，使β 線出現(xiàn)拐點(diǎn)。即制動(dòng)力達(dá)到限值的時(shí)候，改變制動(dòng)氣壓力，進(jìn)而是實(shí)現(xiàn)客車安全制動(dòng)效能。

 

 

 

【參考文獻(xiàn)】

 

 

 

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