半挂汽车列车转向特性的计算机仿真分析

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1、万方数据第35卷第3期2008年6月拖拉机与农用运输车Tractor&F删TransporterVol-35No．3June．2008半挂汽车列车转向特性的计算机仿真分析李祥峰，罗新闻，马金刚，李景蒲(邢台职业技术学院，河北邢台054035)摘要：基于任意栽荷分布的非线性轮胎模型．应用汽车列车动力学仿真软件ARcsIM，分析了半挂汽车列车在转向盘转角阶跃输入时的转向特性。通过在不同车速、不同结构参数等条件下的仿真计算，揭示了半挂汽车列车的转向特性与车速、结构参数之间的内在联系，给出了半挂汽车列车转向特性在这些条件下的表现特征，为半挂汽车列车操纵稳定性分析提供了

2、参考和借鉴。关键词：半挂汽车列车；转向盘角阶跃输入；稳定性；仿真；分析中图分类号：u461．6文献标识码：A文章编号：1006一0006(2008)03—0028一03ComputerSimuIatiOnAnaIysisOfSemi—TrailerTurningCharacterjstjcHX妇孥知唱。LUoX讯一1^)en，MAJ讯-g吼g。HJ讥g—pu(XingtaiPoly眦IlllicCollege，xingtai054035，Chi啊)Abst隐ct：B鹊edonnoIlline盯tiremodel，tIleARCSIMonarticulatedv

3、ehicledynamics8imulatori8u8edtoanaly弛tIlevehiclesteeringchar卸te而8ticswiththestep蛐gleinput“steeringwheel．ni8foundtIlatt}lestee—ngch啪cteristicsaredi艉rentwhen山evelocity卸dco血gumtionp舢eteraredmrent，andther；elationshipbetweenst∞ringcharacteristics锄dvelocity，configumtionpa姗eterispr鹊en刚，∞it

4、provide8referencefortheanalysisofcontmllability肌dst且bil“y．Keywords：Tmctor．seIIlitmiler；Steeringwheel锄glestepinput；Stability；Simulation；AnalyBis半挂汽车列车以其装载量大、运输成本低、具有“甩挂运输”、。区段运输”、“滚装运输”等优点，已成为公路运输的主要车型。由于车辆设计参数、使用参数以及控制技术问题，其引发的交通事故也逐年上升。根据美国国家交通安全局(N啪陌A)统计，1998年由拖挂车辆交通事故导致5374人死亡，19

5、99年约有13％的交通事故与汽车列车有关。英国交通研究实验室(TRL)通过对1994年至1996年交通事故数据分析发现：有7％的交通事故与重型挂车有关。这些交通事故不少是在半挂汽车列车高速行驶中由转向而引起的．半挂汽车列车行驶中失去稳定性现象主要包括：“蛇行”、“侧翻”、“折叠”、“甩尾”等现象【lJ。因此，改善半挂汽车列车高速行驶的操纵安全性是减少交通事故的一个重要因素。轮胎的影响对汽车的操纵稳定性至关重要。轮胎侧偏特性的表达精度，是影响汽车动力学特性分析精度的关键因素。本文采用郭孔辉院士提出的基于任意载荷分布的侧偏特性半经验模型HJ，更换了由美国密西根大学

6、开发的ARCSIM软件中的轮胎模型，并利用文献[3]中提供的整车参数，对转向盘转角阶跃输入条件下的半挂汽车列车操纵稳定性进行仿真分析。1ARCSIM软件简介ARcsIM是本文所应用的半挂汽车列车仿真软件，它是对半挂汽车列车的操纵性能进行仿真和分析的计算机软件，是运用计算机模型对汽车进行真实测试以代替运用设备进行的测试，主要是针对半挂汽车列车的制动和转向输入时的数学模型，并且定埴地求解这些运动方程。ARcsIM以非线性轮胎数学模型、非线性弹簧数学模型、以及包括重型卡车中的悬架和转向系统的主要运动的数学模型和辅助影响的数学模型为基础进行运算。软件是通过输入参数到数

7、据库，再由数据库中的数据来求解车辆数学模型中的微分方程的。在启动ARcSIM后，进入了运行操作过程，在这个过程中包含的数据收稿日期：2007一12—28·28·库有：制动输入、转向输入、速度输入、车辆输入、图表设置、仿真设置。其中，车辆设置中又包括了牵引车、挂车、货箱；牵引车及半挂车又包含有：转向系统、悬架系统(弹簧)、车轴、轮胎；在分析图表设置中包含有：数据和过滤器；在仿真设置中包含有：取景器和组件等。2轮胎模型任意载荷分布的轮胎侧向力及由侧向力引起的回正力矩的半经验模型为■=，上t[1一exp(一咖一层，咖3)](1)也=只D，(2)式中一——轮胎侧向力，

8、l——附着系数t——垂直载荷口一轮胎侧