Способ регулирования торможением автопоезда

Изобретение относится к области автомобилестроения, а именно к системам автоматического управления торможением автопоездов. При регулировании торможением автопоезда непрерывно измеряют, обрабатывают, анализируют сигналы, характеризующие состояние сцепления колес с опорной поверхностью, операциях автоматического выключения/включения приводов колесных тормозов, повторениях этих операций в течение всего времени торможения. При этом измеряют и обрабатывают сигналы, характеризующие модуль силового взаимовлияния между звеньями автопоезда, а операции автоматического включения/выключения приводов колесных тормозов тягача производят при обнаружении превышения модуля этой силы, силе сцепления колес тягача с опорной поверхностью. Операции автоматического выключения/включения привода колесных тормозов выполняются в течение всего периода торможения, а завершают при соответствии модуля силы взаимовлияния силе сцепления колес тягача с опорной поверхностью. Достигается повышение эффективности торможения и устойчивости движения автопоездов при торможении с помощью регулирования. 2 ил.

 

Предлагаемый способ регулирования процессом торможения может быть использован в системах автоматического управления торможением автопоездов для обеспечения эффективности и устойчивости их движения при торможении.

Под эффективностью торможения и устойчивостью движения автопоезда при торможении понимаем такое торможение поезда, при котором процесс торможения происходит с максимальным использованием коэффициентов сцепления всех его колес с опорной поверхностью и исключения складывания его звеньев.

Известные способы регулирования процессом торможения автопоезда осуществляют с помощью антиблокировочных систем (АБС). В основе алгоритмов их регулирования лежат заведомо заданные пороговые значения скоростей (ускорений) замедления колес, или же на основе кинематических характеристик колес и остова машины определяют коэффициенты относительного скольжения колес, а критерием формирования сигналов управления является заведомо установленный коэффициент относительного скольжения. Таким образом, система регулирования в качестве источников первичной информации использует кинематические параметры вращения колес и остова транспортного средства (см., например, Автоэлектроника за рубежом. Информационный сборник. Вып.1. М., 1992, с.76-88).

Недостатком данного способа является то, что автоматическая система отслеживает заданные ускорения (скорости) замедления колес или коэффициенты их сцепления с опорной поверхностью и при достижении пороговых значений этих величин производит операции автоматического включения/выключения приводов колесных тормозов. Способ, использующий в качестве критерия формирования сигналов управления приводами колесных тормозов пороговые значения кинематических параметров колес, не учитывает непрерывно изменяющихся объективных условий взаимодействия колеса с опорной поверхностью и связанных с ними силовых взаимовлияний между звеньями поезда, которые, в определенных условиях, могут существенно ухудшить устойчивость движения автопоезда.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ управления АБС транспортного средства, согласно которому измеряют и анализируют сигнал, пропорциональный фактически реализуемому колесом тормозному моменту, при этом начало операции автоматического выключения/включения привода колесного тормоза осуществляют при обнаружении отрицательного знака производных тормозного момента и боковых реакций, повторяя эти операции в течение всего процесса торможения автопоезда. Завершают операции автоматического выключения/включения приводов колесных тормозов при положительных знаках производных сил в контакте колес с опорной поверхностью (см., например, патент РФ №2103191 С1, В 60 Т 8/52, БИ №32 от 20.11.02).

Недостатком предлагаемого способа является то, что он предусматривает формирование сигналов управления только лишь при скольжении колес АТС, отслеживаемых по отрицательным знакам производных тормозных моментов (сил) и боковых реакций. Алгоритм управления не предусматривает использования информации о характере силового взаимовлияния между звеньями автопоезда. В то же время при определенных условиях силы взаимодействия между звеньями поезда могут вызвать складывание звеньев автопоезда при торможении автопоезда.

Анализ экспериментальных данных, полученных авторами настоящего изобретения и другими исследователями (см., например, Борисов Л.Л. Исследование возможностей динамического регулирования тормозных сил автомобилей и седельных автопоездов. Дисс.канд., Минск, БПИ, 1974, стр.20), показывает, что несогласованное срабатывание приводов полуприцепа (прицепа) и тягача приводит к складыванию звеньев поезда при его торможении по опорной поверхности с низким коэффициентом сцеплений. Более того, известно, что износ тормозных накладок полуприцепа седельного поезда происходит гораздо интенсивнее, чем тягача, а, следовательно, время срабатывания привода полуприцепа больше, чем тягача, что опять-таки создает условия "наезда" полуприцепа на тягач, в результате чего происходит складывание звеньев поезда. Повышенный износ накладок полуприцепа объясняется тем, что вес полуприцепа значительно больше веса тягача. Следовательно, регулирование торможения, кроме управления приводами колесных тормозов, требует согласованного управления тормозными приводами тягача и полуприцепа (прицепа).

Учет силового взаимовлияния между звеньями поезда, в совокупности с анализом сил в контакте колес с опорной поверхностью, в алгоритме регулирования повысит эффективность и устойчивость торможения автопоезда.

Таким образом, регулирование, основанное только лишь на анализе производных тормозных моментов (сил) и боковых реакций колес автотранспортного средства, не может обеспечить надежное качество регулирования торможением автопоезда из-за того, что не исключает ударных явлений в шарнирной связи звеньев поезда. Поэтому информация о силовом взаимовлиянии звеньев поезда является важным и необходимым источником информации для формирования качественного сигнала управления торможением автопоезда.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности торможения и устойчивости движения автопоездов при торможении с помощью регулирования, основанного на анализе знаков производных сил, действующих на колеса, и дополнительном анализе нового источника информации - модуля силового взаимовлияния между его звеньями.

Поставленная задача решается тем, что в способе регулирования торможением автопоезда, по которому непрерывно измеряют, обрабатывают, анализируют сигналы, характеризующие состояние сцепления колес с опорной поверхностью, операции автоматического выключения/включения приводов колесных тормозов, повторение этих операций в течение всего времени торможения, согласно изобретению измеряют, обрабатывают сигналы, характеризующие модуль силового взаимовлияния между звеньями автопоезда, а операции автоматического выключения/включения приводов колесных тормозов тягача производят при обнаружении превышения модуля этой силы силы сцепления колес тягача с опорной поверхностью, причем операции автоматического выключения/включения привода колесных тормозов выполняются в течение всего периода торможения, а завершают при соответствии модуля силы взаимовлияния силе сцепления колес тягача с опорной поверхностью.

Использование предложенного способа регулирования торможением автопоезда позволяет повысить эффективность торможения и устойчивость движения автопоездов с помощью регулирования, основанного на анализе знаков производных сил, действующих на колеса, и дополнительном анализе нового источника информации - модуля силового взаимовлияния между его звеньями. Причем операции автоматического включения/выключения привода колесного тормоза выполняются в течение всего периода торможения, а завершают операции регулирования при положительных знаках производных сил в контакте колес с опорной поверхностью и соответствии модулей сил взаимовлияния силам сцепления колес.

На фиг.1 приведена принципиальная схема автопоезда с указанием элементов систем автоматического регулирования торможением.

На фиг.2 приведен алгоритм управления, реализующий предлагаемый способ регулирования торможением автопоезда.

Способ регулирования торможением автопоезда схематично представлен на фиг.1 в виде остова тягача "А", остова полуприцепа "Б", датчиков измерения тормозных моментов (сил) и боковых реакций колес 1, 2, 3, приводов колесных тормозов 5, 6, 7, приводов тягача 8 и прицепа 9. Звенья автопоезда - тягач и полуприцеп связаны между собой шарниром 4.

Способ регулирования торможением автопоезда реализуется следующим образом. При торможении, в контакте колес поезда, возникают тормозные моменты (силы) и боковые реакции со стороны опорной поверхности, значения которых измеряются датчиками 1, 2, 3. По данным измерения устанавливаются предельные значения сил, допускаемые в сцепном устройстве автопоезда N=G_т·ϕ_сц). Максимальные значения тормозных моментов (сил) и боковых реакций ограничены условиями сцепления колес с опорной поверхностью, т.е. зависят от коэффициентов сцепления. Причем коэффициенты сцеплений в боковых направлениях зависят от коэффициентов сцеплений в продольных направлениях колес.

Полное скольжение колеса относительно опорной поверхности, как показывают экспериментальные данные, характеризуются отрицательными знаками производных сил, действующих в контакте колес с опорной поверхностью. Отрицательный знак производных сил в контакте колеса с опорной поверхностью является критерием формирования сигналов управления, при обнаружении которого выполняются операции автоматического выключения/включения приводов колесных тормозов, прицепа и тягача, т.е. осуществляется периодическая разблокировка тормозящих колес, в зависимости от знаков производных сил.

Кроме анализа знаков производных сил непрерывно определяется модуль силового взаимовлияния между звеньями поезда.

Силовое взаимовлияние звеньев поезда можно установить с помощью датчика сил, установленного в шарнирной связи 4 поезда.

Сущность способа регулирования процессом торможения автопоезда поясняется алгоритмом управления, представленным на фиг.2.

В процессе торможения производится непрерывное измерение сил Р_i и знаков их производных сил в контакте колес с опорной поверхностью с помощью датчиков 1, 2, 3. Если знак производной какой-либо силы, действующей на колесо поезда, меньше нуля, то подается команда на отключение привода колесного тормоза 5 или 6, 7, т.е. происходит разблокировка колес. В последующем осуществляется анализ знака силового взаимодействия N=G_т·ϕ_сц между звеньями поезда. Если N≥0, то это означает, что имеет место силовое воздействие на тягач со стороны полуприцепа (прицепа). Модуль силового воздействия |N|= на тягач не должен превышать значения N_Д=G_т·ϕ_сц, в противном случае возможен "наезд" полуприцепа (прицепа) на тягач, что в последующем повлечет за собой складывание звеньев поезда. Вероятность складывания звеньев возрастает, если масса полуприцепа (прицепа) превышает массу тягача. Таким образом, если |N|≥N_Д, то подается команда на отключение привода тормозов тягача 8, т.е. происходит разблокировка всех колес тягача.

Если N≤0, то это означает, что имеет место раннее торможение полуприцепа (прицепа). В этом случае при возникновении значительного модуля растягивающего усилия может возникнуть также складывание звеньев поезда. Таким образом, при |N|≥N'_Д=G_п·ϕ_сц подается команда на отключение привода тормозов полуприцепа 9. Отметим, что N_Д и N'_Д могут быть и не равны между собой, так как массы тягача и полуприцепа (прицепа) различны. В идеале величины N_Д и N'_Д должны быть по модулю близки к нулю.

Операция автоматического выключения/включения приводов тягача и полуприцепа (прицепа) происходит в течение всего процесса торможения поезда и прекращается при обнаружении положительных знаков производных сил в контакте колес с опорной поверхностью и при обеспечении в шарнирной связи 4 установленных модулей сил, равных N_Д и N'_Д.

Задача измерения сил взаимовлияния между звеньями автопоезда решается путем использования электронного датчика сил, установленного в шарнире 4, связывающего звенья поезда.

Таким образом, способ регулирования позволит решить задачи повышения устойчивости движения и эффективности торможения автопоезда.

Способ регулирования торможением автопоезда, по которому непрерывно измеряют, обрабатывают, анализируют сигналы, характеризующие состояние сцепления колес с опорной поверхностью, операции автоматического выключения/включения приводов колесных тормозов, повторение этих операций в течение всего времени торможения, отличающийся тем, что измеряют, обрабатывают сигналы, характеризующие модуль силового взаимовлияния между звеньями автопоезда, а операции автоматического включения/выключения приводов колесных тормозов тягача производят при обнаружении превышения модуля этой силы, силе сцепления колес тягача с опорной поверхностью, причем операции автоматического выключения/включения привода колесных тормозов выполняются в течение всего периода торможения, а завершают при соответствии модуля силы взаимовлияния силе сцепления колес тягача с опорной поверхностью.