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（１）制动开始时，随着制动踏板位移的增加，制
动器的制动力不断增大。半挂汽车列车因各个车轮 的垂直载荷不同，车轮的滑移率不同。当某个车轮 的滑移率达到８％时，电子制动力分配系统开始起
作用。
图１控制算法流程图
（２）如果是前轴车轮先达到８％的滑移率，使 后两轴车轮的滑移率跟随前轴车轮的滑移率。考虑 到车辆的制动稳定性，同时保证车辆较高的制动效 能，使牵引车后轮的目标滑移率为前轮的９０％，半 挂车车轮的目标滑移率为前轮的９５％。当牵引车 后轮或半挂车车轮先达到８％的滑移率时，将这两 轴车轮的目标滑移率均设为８％。当制动踏板行程 继续增加，前轮滑移率超过８％时，另外两轴车轮的 目标滑移率开始跟随前轮滑移率并且大于８％。前 轴车轮的制动力由驾驶员通过制动踏板控制，这样 既呵以使汽车列车充分利用路面的附着系数，又可 以控制牵引车后轮和半挂车车轮的滑移率在安全范 围内，保证行车安全。 （３）电子制动力分配控制的车轮滑移率范围为 ８％～１５％，当任何一个车轮的滑移率超过１５％时， 各个车轮均增加制动压力，直至ＡＢＳ系统起作用。 当车速低于５ｋｍ／ｈ时，由制动踏板控制制动压力。 通过以上过程，实现了从常规制动到制动力分 配控制，再到ＡＢＳ系统起作用的平稳过渡¨０。“Ｊ。 在进入ＡＢＳ系统控制时，各个车轮对路面附着系数 的利用率均达到了较高的水平，不仅缩短了制动距 离，而且提高了制动时半挂汽车列车的稳定性。控 制算法流程图如图１所示。图中ｓ为所有车轮最大 滑移率，ｓ，为牵引车前轮最大滑移率，ｓ：为牵引车后
上，克诺尔制动器制造股份公司也开发了商用车电 子控制制动系统。目前，ＥＢＳ系统集成了ＡＢＳ、ＡＳＲ
＋国家自然科学基金项目（５１０７５１７６）和中国博士后基金项目（２０１１０４９０１５８）资助。 原稿收到日期为２０１１年７月２１ １３，修改稿收到日期为２０１１年８月８日。
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汽车工程
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车速 。。
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ＡＢＳ
滑移率气室
踏板信ｇ－压力 制动力分配
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车速判断
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图２控制器框图
半挂车
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７００（至铰接点）
Ｉ ８６３ ５１０ ｌ ９３５ ０ ７
２” ７挡自动
３仿真与分析
采用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ与Ｔｒｕｃｋｓｉｍ联合仿真。车辆模型 为控制器模型提供轮速及车速信号，控制器模型通 过计算为车辆模型提供制动气室压力信号。 仿真条件为紧急制动，转向盘转角为００，车辆 空载。为了验证控制算法在不同附着系数路面上的 控制效果，联合仿真时选择附着系数为０．８、初速为 ８０ｋｍ／ｈ和附着系数为０．３、初速为４０ｋｍ／ｈ两种工 况进行直线制动仿真，并对比常规制动、ＡＢＳ制动和 ＥＢＳ制动３种条件下的仿真结果。 ３．１高附着路面仿真结果 图３为高附着路面制动距离仿真曲线，常规制 动、ＡＢＳ制动和ＥＢＳ制动的制动距离分别为４８．２５、 ３６．９３和３３．９５ｍ。与常规制动和ＡＢＳ制动相比， ＥＢＳ均可有效缩短制动距离。
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ｒａｔｅ
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图３高附着制动距离曲线
图６高附着安装ＥＢＳ车辆车速和轮速曲线
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图７、图８和图９为高附着路面制动气室压力变 化仿真曲线。由图可见：常规制动时制动气室压力 很快上升到最大值，并未根据制动工况进行调节； ＡＢＳ控制对制动气室压力进行了调节，从而防止车 轮抱死；ＥＢＳ比ＡＢＳ更早介入控制，可以在制动开 始时合理分配制动力。
的附着条件，增大制动减速度，缩短制动距离。
半挂汽车列车以其装载量大、运输成本低和便 于进行甩挂运输等优点而在商用车中占有重要地 位。常规气压制动系统由于管路较长，制动响应时
间长。电控制动系统（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｒａｋｉｎｇ
ｓｙｓｔｅｍ，ＥＢＳ）实现了制动过程的电子控制，可以大 幅缩短制动响应时间，从而缩短制动距离。ＥＢＳ未 来还可应用于电动车等新能源车，从而提高制动性 能。国外对于ＥＢＳ系统的开发始于２０世纪末¨‘４ Ｊ。 １９９３年，ＢＯＳＣＨ公司与ＳＣＡＮＩＡ公司合作开发的 ＥＢＳ系统应用于ＳＣＡＮＩＡ牵引车和挂车上；１９９６年，
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Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
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汽车列车电控制动系统制动力分配的控制算法术
宗长富１，李伟１，郑宏宇１，王化平２
（１．吉林大学，汽车仿真与控制国家重点实验室，长春１３００２５；２．瑞立集团有限公司，瑞安３２５２００）
３０．３９、２５．２０和２４．０１ｍ。与常规制动和ＡＢＳ制动 相比，ＥＢＳ均缩短了制动距离，但缩短的百分比小于 在高附着路面制动工况。这主要是由于路面附着系 数低，紧急制动时车轮很快进入ＡＢＳ控制，制动力 分配功能作用时间较短，因而未能充分利用路面附 着条件。
０
１
２
３
４
５
６
时间甩 图１ Ｉ低附着安装常规制动车辆车速和轮速曲线
证了控制算法。
轮滑移率，ｓ，为半挂车车轮滑移率。
１控制算法的开发
研究表明哺。９ Ｊ：牵引车前轮先抱死时，汽车将失 去转向能力，如果受到侧向力干扰，可能出现跑偏， 此时可通过操纵制动踏板及加速等方式恢复稳定行 驶；牵引车后轮先抱死时，可能出现折叠现象，此时 车辆无法恢复稳定行驶状态，处于危险工况；半挂车 车轮先抱死时，可能出现甩尾现象，如果操作适当， 可恢复稳定行驶状态。根据车辆制动时的可控制 性，以上３种情况的危险程度由高到低依次为折叠、 甩尾和失去转向能力。因此当车轮无法同时抱死 时，理想的抱死顺序为牵引车前轮、半挂车车轮和牵 引车后轮。根据以上分析，提出如下控制算法。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｖｅｈｉｃｌｅ；ＥＢＳ；ｂｒａｋｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ｃｏｎｔｒｏｌ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
日ＩＪ舌
和ＥＳＰ等多种控制功能。该系统正在欧美商用车市 场上快速普及，国内还处于研究阶段∞。７ｊ。 ＥＢＳ系统在制动过程中，主、挂车均在驾驶员的 控制下产生制动力。汽车列车各个车轴理想的制动 力分配应与车轮的垂直载荷成正比，与路而附着系 数、汽车载荷和制动强度等因素有关。合理的制动 力分配可提高车辆的制动稳定性，同时可使各个车 轮均有较高的附着系数利用率，从而充分利用路面
３．２低附着路面仿真结果 图１０为低附着路面制动距离仿真曲线。常规 制动、ＡＢＳ制动和ＥＢＳ制动的制动距离分别为
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宗长富，等：汽车列车电控制动系统制动力分配的控制算法
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图１２
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【摘要］
为汽车列车提出了一种基于滑移率的电控制动系统制动力分配算法，即根据不同情况，使牵引车后
轮和半挂车车轮的目标滑移率随牵引车前轮滑移率而变化。运用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ和Ｔｒｕｃｋｓｉｍ软件进行列车在高 附着和低附着路面上行驶的联合仿真，结果表明该算法能缩短汽车列车的制动距离，提高了制动稳定性。
踏板模拟
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宗长富，等：汽车列车电控制动系统制动力分配的控镧算法
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２．２车辆模型 本文中的车辆模型采用Ｔｒｕｃｋｓｉｍ软件中的半挂 汽车列车车辆模型。整车模型分为车身模型、空气 动力学模型、传动系模型、制动系模型、轮胎模型、悬 架模型和转向系模型７部分。部分整车参数见表１。 表１部分整车参数
Ｗｅｉｌ，Ｚｈｅｎｇ Ｈｏｎｇｙｕｌ＆Ｗａｎｇ
Ｈｕａｐｉｎ９２
３２５２００
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ
１３００２５；２．Ｒｕｉｌｉ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ。Ｒｕｉａｎ
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］
ｔｈｅ ｓｌｉｐ
ｎｉｎｇ
ｏｎ
Ａ ｓｌｉｐ—ｒａｔｅ－ｂａｓｅｄ ｂｒａｋｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｂｒａｋｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ
ｃａｎ
ｖｅｈｉｃｌｅ
ｉｘｌｎ—
ｂｏｔｈ ｈｉｇｈ ａｎｄ ｌｏｗ ａｄｈｅｓｉｏｎ ｒｏａｄｓ ｉｓ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ
ｓｈｏｒｔｅｎ ｔｈｅ ｂｒａｋｉｎｇ
ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｖｅｈｉｃｌｅ，ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｉｔｓ ｂｒａｋｉｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．
牵引车 空载质量／ｋｇ 轴距／ｍ 轮距／ｍｍ 车轮半径／ｍｎｌ 质，Ｌ，高ｉｍｍ 最大制动压力／ＭＰａ 发动机功率／ｋｗ 变速器