客车制动力调节优化设计

（ 1-1）

1.2 约束条件制定

据ECE 制动法规要求；汽车在不同载荷及不同路面工况下。对M2 、M3 类客车前后轴制动器制动力分配约束如下:

对于附着系数φ 在0.2-0.8 之间， z ≥ 0.1+0.85(φ-0.2); z 在0.15-0.3 之间时, 各车轴的利用附着系数曲线应位于φ=Z±0.08 两条平行线之间; 当z ≥ 0.3 时, 后轴利用附着系数应满足φ ≤ (z- 0.0188)/0.74; 据此建立约束方程如下:

（ 1-2）

（ 1-3）

（ 1-4）

（ 1-5）

（ 1-6）

（ 1-7）

至此, 已完成了制动力分配比优化设计的全部建模

2 优化设计

2.1 设计实例

该客车为双回路气压鼓式制动器系统, 该车的原始数据见表2-1。设计要求； 采用固定制动器制动力分配系数, 优化后满足制动法规对制动时方向稳定性和制动距离的要求。画出该车的I 曲线、线、ECE 法规制动力分配曲线（略）

根据上述数学模型, 采用Matlab 软件, 求解:

分别取w=0.5 ；0.75 ；1，目标函数相应解得最小值分别为minf=0.198749 ； 0.194253 ；0.144753 其对应的β 等于0.451 ；0.467 ；0.471

根据上述解；β 应在0.451 至0.471 范围内选取。实际客车满载大于空载工况, 故取β 为0.47。并按β=0.47 选取制动总泵或比例法、限压阀。确定前后轮制动气压输出比。

3 制动力分配后性能分析

3.1 稳定性

空、满载下、同步附着系数由(3-8) 式确定

（ 3-8）

计算空满载下、同步附着系数分别为=0.921、=0.773,。据汽车理论制动稳定性要求, 该客车优化后适合大多数路面（0.2-0.8）行驶, 空满载工况下, 均能满足制动时前轮比后轮先抱死, 即为稳定工况。

3.2 制动附着效率

附着系数的利用程度用制动附着效率表示。空满载下，当β 为0.47 时、不同制动强度下的附着效率见表3-2。该车在不同路面下的制动附着效率符合ECE 法规要求的

3.3 制动距离

上述客车在φ 为0.7 的道路上，初速度为30km/h 制动时，最大制动减速度和制动距离S 的计算如下: 在满载工况, 因同步附着系数为0.773、大于道路附着系数φ, 故制动时前轮先抱死。最大制动减速度满载由(3-9) 式可得:

(3-9)

制动距离s 满载由(3-12) 式可得:

（3-10）

在空载工况, 因道路附着系数0.7 小于同步附着系数0.920 故制动时前轮先抱死。是稳定工况，空载时最大制动减速度由(3-9) 式可得:

制动距离s 空载由(3-10) 式可得:

式中

V; 汽车制动初速度, 单位km/h;

φ; 道路附着系数;

、; 分别为制动反应时间和减速度上升时间; 单位s

; 客车空载、满载制动距离; 单位m

; 取0.4 ；单位s

该客车空满载工况下的制动距离分别为8.565m 和9.107m, 均满足制动法规对制动距离的要求。上述说明；制动器制动力分配优化后、制动时的方向稳定性、制动距离、制动附着效率均能满足法规要求。

通过以上优化设计证明了，优化模型的、目标函数的建立是是可行的，设计实例的计实际制动器制动力分配系数β 选择合理，在大部分道路条件下、空满载下总是在理想的制动力分配线（I 曲线）下方。制动减速度，制动距离、制动附着效率均满足法规要求。

在实际应用中，为了安全考虑，汽车不在同步附着系数的路面上行驶时，且制动效率要求较高时，最好选择感载比例阀，由传感器采集车辆的载荷，在反馈感载比例阀，使β 线出现拐点。即制动力达到限值的时候，改变制动气压力，进而是实现客车安全制动效能。

【参考文献】

[1][ 美]L. 鲁道夫，陈名智. 汽车制动系的分析计算. 北京：机械工业出版社，1985

[2] 余志生. 汽车理论. 北京. 机械工业出版社，2009

[3] 刘惟信. 汽车设计[M]. 北京: 清华大学出版社,2001.

[4] 王望予 汽车设计( 第四版). 北京: 机械工业出版社，2004

【作者简介】

孙飞豹（1959—）男；副教授；高级工程师；研究方向：车辆工程。

表2-1 客车原始数据