Nghiên cứu ổn định quỹ đạo chuyển động của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi chuyển làn

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của thầy hướng dẫn. Các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng được bảo vệ ở bất kỳ học vị nào và chưa từng được tác giả khác công bố. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án đều được chỉ rõ nguồn gốc. Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.

Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Người hướng dẫn khoa học Nghiên cứu sinh PGS. Võ Văn Hường Nguyễn Tiến Dũng i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT. v DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ .viii DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN ÁN.

xii MỞ ĐẦU. 1 Chương 1 TỔNG QUAN. Xu thế phát triển đoàn xe, vấn đề mất ổn định chuyển động và tính cấp thiết. Xu thế phát triển đoàn xe.

Tai nạn Giao thông. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu. Tình hình nghiên cứu của Thế giới và Việt Nam về ổn định quỹ đạo chuyển động. Tình hình nghiên cứu của Thế giới.

Tình hình nghiên cứu của Việt Nam. Các chỉ tiêu, thông số đánh giá mất ổn định quỹ đạo chuyển động. Mục tiêu, đối tượng, phương pháp và phạm vi nghiên cứu. Mục tiêu nghiên cứu.

Đối tượng nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu. Cấu trúc luận án.

Kết luận chương 1. 19 Chương 2 MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MOÓC NGHIÊN CỨU CHUYỂN LÀN ĐƯỜNG. Phân tích cấu trúc và các giả thiết lập mô hình. Phân tích cấu trúc ĐXSMRM.

Các giả thiết khi xây dựng mô hình. Mô hình động lực học nghiên cứu chuyển làn đường ĐXSMRM. Hệ quy chiếu. Hệ lực và mô men.

Hệ phương trình mô tả chuyển động của xe trong mặt phẳng đường. Hệ phương trình động lực phương thẳng đứng xác định phản lực lốp-đường. Động lực học bánh xe đàn hồi. Xác định các lực liên kết.

Xác định các lực cản khí động. Đặc trưng của mô hình. Điều kiện đầu của các phương trình vi phân. Kết luận chương 2.

45 Chương 3 KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH QUỸ ĐẠO ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MOÓC KHI CHUYỂN LÀN ĐƯỜNG. Mô tả điều kiện khảo sát, các phương án khảo sát và các chỉ tiêu đánh giá. Mô tả điều kiện và các phương án khảo sát. Các chỉ tiêu được sử dụng để đánh giá ổn định quỹ đạo chuyển động khi chuyển làn đường.

Khảo sát ảnh hưởng của biên độ đánh lái Sin khi chuyển làn đường đơn. Khảo sát ảnh hưởng của tần số đánh lái khi chuyển làn đường đơn. Khảo sát ảnh hưởng của vận tốc xe khi chuyển làn đường đơn. Xác định vùng điều khiển khi chuyển làn đường.

Kết luận chương 3. 84 Chương 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM. Mục đích, đối tượng và các thông số thí nghiệm. Mục đích thí nghiệm.

Đối tượng thí nghiệm. Các thông số thí nghiệm. Thiết bị thí nghiệm. Cảm biến đo gia tốc MMA7361L.

Cảm biến Encoder. Bộ xử lý tín hiệu và kết nối với máy tính NI USB – 6210. Sơ đồ liên kết cảm biến thí nghiệm. Các phương án thí nghiệm.

Mô tả thí nghiệm. Các phương án thí nghiệm. Một số hình ảnh thí nghiệm. Thiết lập điều kiện tương quan giữa thí nghiệm và mô phỏng.

Kết quả thí nghiệm và so sánh với mô phỏng. Kết quả thí nghiệm. So sánh kết quả thí nghiệm với kết quả mô phỏng. Kết luận chương 4.

104 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 106 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN. Các giá trị max của các điểm giới hạn khi khảo sát với δA=30. Các giá trị max của các điểm giới hạn khi khảo sát với δA=40.

Một số kết quả tính sai số thí nghiệm. Bảng giá trị tính toán sai số khi v=28km/h. Bảng giá trị tính toán sai số khi v=30km/h. Bảng giá trị tính toán sai số khi v=35km/h.

140 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Đơn vị Giải nghĩa G(OXYZ) Hệ tọa độ cố định C1(C1x1y1z1) Hệ tọa độ tại trọng tâm XĐK /Xe đầu kéo/Tractor C2(C2x2y2z2) Hệ tọa độ tại trọng tâm SMRM/Sơ mi rơ mooc/ Semi-Trailer ĐXSMRM Đoàn xe sơ mi rơ moóc (Tractor Semi-Trailer) XĐK Xe đầu kéo (Tractor) SMRM Sơ mi rơ moóc (Semi-Trailer) LTR Hệ số phân bố tải trọng (Load Transfer Ratio) MBS Hệ nhiều vật MBS (Multi Body System) Hệ số khuếch đại gia tốc (Rearward Amplication) RA RA=max(ayn)/max(ay1) 2bi m Chiều rộng cơ sở của cầu thứ i, i=1(1)4 2wi m Khoảng cách hai hệ thống treo cầu thứ i, (i=1(1)4) axi m/s2 Gia tốc dọc của vật rắn i ayi m/s2 Gia tốc ngang của vật rắn i azi m/s2 Gia tốc thẳng đứng của vật rắn i g m/s2 Gia tốc trọng trường, g=9,81m/s2 ij Chỉ số bánh xe thứ i (cầu) và trái (j=1)/phải (j=2) i=1(1)4 Chỉ số các cầu xe j=1 Chỉ số bánh xe bên trái j=2 Chỉ số bánh xe bên phải l1 m Khoảng cách từ trọng tâm XĐK đến cầu xe số 1 l2 m Khoảng cách từ trọng tâm XĐK đến cầu xe số 2 v l3 m Khoảng cách từ trọng tâm SMRM đến cầu xe số 3 l4 m Khoảng cách từ trọng tâm SMRM đến cầu xe số 4 lk1 m Khoảng cách trọng tâm XĐK đến chốt mâm xoay lk2 m Khoảng cách trọng tâm SMRM đến chốt mâm xoay m1 kg Khối lượng được treo XĐK m2 kg Khối lượng được treo SMRM mAi kg Khối lượng không được treo cầu i (i=1(1)4) h1 m Chiều cao từ mặt đường đến trọng tâm khối lượng được treo XĐK h2 m Chiều cao từ mặt đường đến trọng tâm khối lượng được treo SMRM hk1, hk2 m Chiều cao từ mặt đường đến tâm chốt và mâm xoay exij m Khoảng dịch phản lực Fz phương dọc bánh xe ij hRi m Chiều cao tâm quay tức thời Ri của cầu i, (i=1(1)4) r0ij m Bán kính tự do của bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) ftij m Độ võng tĩnh lốp thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) sij Hệ số trượt bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) αij độ Góc lệch bên bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) Cij N/m Độ cứng hệ thống treo (i=1(1)4, j=1(1)2) Kij N/(m/s) Hệ số cản giảm chấn hệ thống treo ij (i=1(1)4, j=1(1)2) CLij N/m Độ cứng hướng kính lốp thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) KLij N/(m/s) Hệ số cản hướng kính lốp thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) Jx1 kgm2 Mô men quán tính trục x của khối lượng được treo XĐK Jx2 kgm2 Mô men quán tính trục x của khối lượng được treo SMRM Jy1 kgm2 Mô men quán tính trục y của khối lượng được treo XĐK Jy2 kgm2 Mô men quán tính trục y của khối lượng được treo SMRM vi Jz1 kgm2 Mô men quán tính trục z của XĐK Jz2 kgm2 Mô men quán tính trục z của SMRM Mô men quán tính trục x của khối lượng không được treo cầu i JAxi kgm2 (i=1(1)4) JAyij kgm2 Mô men quán tính trục y bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) MAij Nm Mô men chủ động bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) MBij Nm Mô men phanh bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) Fxij N Lực dọc bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) Fyij N Lực ngang bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) Fzij N Phản lực bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) FGij N Tải trọng tĩnh ứng với bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) FCij N Lực đàn hồi hệ thống treo thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) FKij N Lực cản giảm chấn hệ thống treo thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) FCLij N Lực đàn hồi hướng kính lốp thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) FKLij N Lực cản giảm chấn lốp bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) Lực liên kết ngang khối lượng không được treo và được treo tại tâm F’Ri N quay tức thời Ri (i=1(1)4) tác động từ cầu Lực liên kết ngang khối lượng không treo và được treo tại tâm quay FRi N tức thời Ri (i=1(1)4) tác động từ khối lượng được treo vii DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Hình 1. Phân loại đoàn xe. Sơ đồ tương tác Đường - ĐXSMRM - Người lái. Sự trượt ngang đoàn xe.

Sơ đồ các dạng mất ổn định ngang ĐXSMRM. Hệ số RA khi thí nghiệm chuyển làn đường [63]. Kích thước đường khi thử nghiệm ổn định ngang theo tiêu chuẩn ISO 14791:2000. Đối tượng nghiên cứu.

Hệ quy chiếu ĐXSMRM. Sơ đồ lực ĐXSMRM trong mặt phẳng đường XOY. Mô hình động lực học XĐK trong mặt phẳng đường. Mô hình động lực học SMRM trong mặt phẳng đường.

Sơ đồ các lực tác động lên khối lượng được treo XĐK trong mặt phẳng XOZ. Sơ đồ các lực tác động lên khối lượng được treo XĐK trong mặt phẳng YOZ. Sơ đồ lực tác động lên khối lượng được treo SMRM trong mặt phẳng XOZ. Sơ đồ lực tác động lên khối lượng được treo SMRM trong mặt phẳng YOZ.

Động lực học cầu xe thứ i. Động lực học bánh xe đàn hồi. Hệ thống treo cân bằng với thanh cân bằng. Sơ đồ hệ thống treo cân bằng liên tiếp của xe sơ-mi rơmoóc.

Mô hình hệ thống treo. Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo nhíp. Sơ đồ xác định lực đàn hồi hướng kính của lốp. Sơ đồ tính lực liên kết lốp đường.

Quy luật đánh lái dạng Sin đơn khi chuyển làn đường. Các trạng thái chuyển làn đường. Đồ thị gia tốc ngang ay1. Đồ thị gia tốc ngang ay2.

Đồ thị vận tốc góc quay thân xe ψ1. Đồ thị vận tốc góc quay thân xe ψ 2. Đồ thị góc gập thân xe ψ k. Đồ thị góc quay thân xe ψ1.

Đồ thị góc quay thân xe ψ2. Đồ thị tọa độ ngang Y1. Đồ thị tọa độ ngang Y2. Đồ thị tọa độ ngang Y11.

Đồ thị tọa độ ngang Y21. Đồ thị tọa độ ngang Y41. Đồ thị tọa độ ngang Y12. Đồ thị tọa độ ngang Y22.

Đồ thị tọa độ ngang Y32. Đồ thị tọa độ ngang Y42. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với δA=20. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với δA=2,50.

Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với δA=30. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với δA=3,50. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với δA=40. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với δA=4,50.

Đồ thị tổng hợp các chỉ tiêu theo δ. Đồ thị vận tốc góc quay thân xe ψ1. Đồ thị vận tốc góc quay thân xe ψ 2 .