货车挂挡下坡速度变化特征仿真研究

着 系 数 与 货 车 挂 挡 下 坡 速 度 成 负 相 关 ，货 车 空 载 时 表 现 更 显 著 。
关 键 词 ！汽 车 ；载 重 货 车 ；发 动 机 制 动 & 下 坡 速 度 特 征
中 图 分 类 号 ：U 469.2
文献标志码：A
文 章 编 号 ！671 —2668(2019)01 —0001 —05
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公路与
汽运
2019年 1 月
算 ； 为加速阻力，按式（！）计 算 ；F ? 为挂挡制动力
(N) ，按式（5)计 算 。
F {= Gfcosa
(2)
式中8 为滚动阻力系数，/=0•00# 6+ 0.000 056wa;
〜为汽车行驶速度（m/s) 。
式 中 ： 为 空 气 阻 力 系 数 迎 风 面 积 （m) ; M 为汽
目前限制货车速度的方式分为主制动限速和辅 助 制 动 限 速 。主制动限速是指驾 驶 员 踩 制 动 器 进 行 制 动 限 速 ，该 方 式 能 在 较 短 时 间 内 吸 收 较 大 功 率 ，但 频 繁 踩 刹 车 会 导致刹车毂发热，产 生 热 衰 退 现 象 。 辅 助 制 动 限 速 包 括 发 动 机 制 动 、排 气 制 动 等 ，相比于 主 制 动 限 速 ，辅 助 制 动 限 速 在 单 位 时 间 内 吸 收 的 功 率较小，但可在很长时间内保持相对稳定，由于货车 在 长 大 下 坡 过 程 中 时 间 较 长 ，采 取 辅 助 制 动 往 往 在 减小制动器工作负荷上能取得良好效果。发动机制 动 作 为 辅 助 制 动 的 一 种 方 式 ，利 用 发 动 机 压 缩 行 程 产生的压缩阻力、内摩擦力和进排气阻力对驱动轮 形 成 制 动 作 用 ，体 现 于 驾 驶 员 挂 挡 下 坡 等 操 作 上 。
表 1 车辆主要参数
数值 4 455 1 175 2 030
参数 箱 体 高 度 /mm
手动挡位数 最 大 扭 矩 /(N •m)
数值 2 000
7 900
510 150 6 000 2 000
传动比 (I ! ! )
车行驶速度（m/s) 。
货 车 在 下 坡 路 段 挂 挡 行 驶 时 ，平移质量惯性力 和旋转质量惯性力矩组成惯性阻力F >:
F > = " ma
(!)
式 中 ： 为汽车旋转惯性矩转换系数;）为汽车行驶 加速度（m/s2)。
参数 簧 上 质 量 /kg 质 心 高 度 /mm
轮 距 /mm 车 轮 半 径 /mm 发 动 机 功 率 /kW 箱 体 长 度 /mm 箱 体 宽 度 /mm
近 年 来 ，中国西 部 山 区 公 路 货 车 重 、特大交通事 故 频 发 。一 方 面 是 由 于 西 部 山 区 道 路 沟 谷 交 错 、地 形起伏，为降低成本，设计和建设中部分路段采用极 限参数，伴随着陡坡、弯坡 组 合 ，增加了潜在安全风 险 。另 一 方 面 ，由于货车吨位大、质心 高 ，不具备轿 车 在 纵 坡 路 段 良 好 的 操 纵 性 能 和 制 动 性 能 ，反而在 下坡伴因庞大的重力势能转化速度陡增。因 此 ，货 车需具有一定的持续制动力来抵消转化的重力势 能 ，避免速度增长过快。
公路与
汽运
总第190期
H ig h w a ys A Automotive A pplications
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货车挂挡下坡速度变化特征仿真研究！
万 远 航 ，部毅明
( 重 庆 交 通 大 学 交 通 运 输 学 院 ，重庆 400074)
摘 要 ：为 使 驾 驶 员 在 长 大 下 坡 时 能 根 据 货 车 负 荷 和 路 况 合 理 利 用 发 动 机 制 动 ，减 少 因 制 动 器
建 立 不 同 道 路 场 景 及 车 辆 模 型 ，分析挡 位 、载重量、道路坡度、路面附着系数与货车挂挡自 行下坡速度的关系。
1 货车挂挡自行下坡分析
为探究货车挂挡自行下坡速度变化影响因素并 为 仿 真 分 析 提 供 依 据 ，利 用 汽 车 理 论 对 货 车 长 大 下 坡路段挂挡行驶进行受力分析(见图1 "
目前围绕货车纵坡道路行驶安全展开了大量研 究 ，但以制动器温升模型、安全 坡 长 、货车纵坡速度 预 测 、道 路 线 形 为 主 ，鲜 有 基 于 发 动 机制动分析车辆 纵坡速度变化特征；多以客车和半挂车为研究对象， 缺少关于物流运输主流车辆（两 轴 厢 式 货 车 ）的研
究 ；仅以驾驶员选择挡位和道路坡度来分析车辆挂 挡自行下坡速度变化特征，未从车辆自身状态（载重 量 ）方面分析速度变化特征；以实车试验为主，因考 虑 驾 驶 员 人 身 安 全 局 限 性 ，实 车 试 验 仅 在 良 好 路 面 测 试 ，缺少在低附着系数路面上的货车挂挡自行下 坡车速变化研究。为 此 ，该文在现有发动机制动研 究 的 基 础 上 ，以 两 轴 厢 式 货 车 为 研 究 对 象 ，通过
影 响 机 理 进 行 分 析 。 结 果 表 明 ，坡 度 、挡 位 、载 重 量 与 货 车 挂 挡 下 坡 速 度 成 正 相 关 ，其 中 挡 位 的 正
相 关 性 最 强 ；货 车 挂 挡 下 坡 速 度 与 路 面 附 着 系 数 通 过 地 面 给 轮 胎 的 反 切 向 力 发 挥 作 用 ，低 路 面 附
失 效 导 致 的 事 故 多 发 现 象 ，开 展 货 车 挂 挡 下 坡 速 度 变 化 特 征 仿 真 研 究 ，通 过 T ru ck sim 建 立 车 辆 模
型 和 不 同 道 路 场 景 ，对 挡 位 、载 重 量 、路 面 附 着 系 数 、道 路 坡 度 与 货 车 挂 挡 下 坡 速 度 之 间 的 关 系 及
根 据 图 1 ，货车在长大下坡路段挂挡行驶时的
பைடு நூலகம்
平衡方程为：
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(1)
式 中 ：！，为重力沿坡面的分力（N ) ;F f 为滚动阻力
(N) ，按 式 ⑵ 计 算 为 空 气 阻 力 （N) ，按式 （3)计
基 金 项 目 ：重 点 产 业 共 性 关 键 技 术 创 新 专 项 （cstc2 015zdcy— ztzx30001)