CN105843209A - 商用半挂车电控制动系统实验台 - Google Patents

商用半挂车电控制动系统实验台 Download PDF

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    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0208—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the configuration of the monitoring system

Abstract

本发明公开了商用半挂车电控制动系统实验台,为克服无法对商用半挂车电控制动系统进行测试的问题，其包括驾驶模拟器、商用半挂车电控制动系统、主机显示屏、主机、目标机与单片机控制器。主机显示屏通过显示器VGA线与主机连接，主机输出端口与目标机的SIT模块端口连接；目标机的NI CAN卡端口与单片机控制器的决策信号输入引脚连接；驾驶模拟器的商用车电控制动总阀、转向盘转角传感器、油门踏板位移传感器与目标机的NI DAQmx数据采集卡的阶跃信号输入引脚连接，驾驶模拟器的商用车电控制动总阀、转向盘转角传感器、油门踏板位移传感器与单片机控制器的踏板阶跃信号输入引脚连接；单片机控制器与商用半挂车电控制动系统连接。

Description

商用半挂车电控制动系统实验台
技术领域
本发明涉及一种商用半挂车电控制动系统部件的实验台，更具体的说，本发明涉及一种集成驾驶模拟器的商用半挂车电控制动系统实验台。
背景技术
商用半挂车具有运输量大、成本低、高效和经济的优势，在货物运输中得到广泛应用。随着如今电控制动系统应用增多，且电控制动系统具有如下优点：电控阀接近轮边，与传统气制动相比，制动速度更快，减少了气压延迟；各个轴能够独立进行制动力控制，提高主挂车制动协调性，因此可以很好的改善商用半挂车的制动过程。目前存在多种关于制动系统测试的试验台，但是现行的有关制动系统测试试验台主要为电控液压制动系统测试平台、常规气制动系统测试平台以及一些用于实物检测的平台，还没有一种主要用于商用半挂车电控制动系统的实验测试平台。
中国专利公布(告)号为CN104949842A，公布(告)日为2015.09.30，发明名称为“一种车辆混合制动系统测试开发试验台”，申请号为CN201510334110，申请人为吉林大学。该专利利用实时平台、快速控制原型与硬件在环实验切换模块、前轮EHB模块、后轮EMB模块进行实验台的搭建，主要用于EMB和EHB混合制动系统控制策略的研发和快速验证，没有驾驶模拟器且不适用于对商用半挂车气压制动的研究。
中国专利公布(告)号为CN203366123U，公布(告)日为2013.12.25，发明名称为“电子液压制动系统电控制动试验台”，申请号为CN201320486367，申请人为吉林省汽车零部件研发中心有限公司。该专利利用电子液压制动系统、驾驶模拟器，通过dSPACE Simulator开展测试，主要用于电子液压制动系统性能检测以及模拟真实仿真，但此试验台只能满足4500kg以下车型液压制动系统的测试，并不能用于商用半挂车气压制动系统的测试。
中国专利公布(告)号为CN104677643A，公布(告)日为2015.06.03，发明名称为“一种汽车制动硬件在环测试试验台”，申请号为CN201510071647，申请人为中国计量学院。该专利利用主机、目标机、数采系统、电机驱动系统和制动系统硬件单元进行试验台的搭建，但并不具备驾驶模拟器且无电控制动系统，该专利主要用于无挂车的常规气压制动系统。
中国专利公布(告)号为CN103926082A，公布(告)日为2014.07.16，发明名称为“车辆制动系统测试平台和方法”，申请号为CN201410181700，申请人为长城汽车股份有限公司。该专利在初步选定用于实车的制动系统后，利用待测的车辆制动系统、制动采集模块和驾驶模拟器，对该制动系统的实物部件进行测试，便于以较少成本完善车辆的制动系统，但是该专利并不能用于控制策略的验证以及开发。
目前还没有一种专门针对商用半挂车电控制动系统的实验台。
发明内容
本发明所解决的技术问题是克服了现有技术存在无法对商用半挂车电控制动系统进行实验测试的问题，提供一种商用半挂车电控制动系统实验台。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的商用半挂车电控制动系统实验台包括驾驶模拟器、商用半挂车电控制动系统、主机显示屏、主机、目标机与单片机控制器。
所述的主机显示屏通过显示器VGA线与主机相连接，主机的输出端口与目标机中的SIT模块端口相连接；目标机中的NI CAN卡端口与单片机控制器的决策信号输入引脚相连接；驾驶模拟器中的商用车电控制动总阀、转向盘转角传感器、油门踏板位移传感器与目标机中的NI DAQmx数据采集卡的阶跃信号输入引脚相连接，驾驶模拟器中的商用车电控制动总阀、转向盘转角传感器、油门踏板位移传感器与单片机控制器的阶跃信号输入引脚相连接。
商用半挂车电控制动系统中的牵引车右前轮气体压力传感器、牵引车右后轮气体压力传感器、挂车右轮气体压力传感器、挂车左轮气体压力传感器、牵引车左后轮气体压力传感器与牵引车左前轮气体压力传感器和目标机中的NIDAQmx数据采集卡的压力传感器信号输入引脚连接；商用半挂车电控制动系统中的牵引车右前轮气体压力传感器、牵引车右后轮气体压力传感器、挂车右轮气体压力传感器、挂车左轮气体压力传感器、牵引车左后轮气体压力传感器与牵引车左前轮气体压力传感器和单片机控制器的压力传感器信号输入引脚连接；单片机控制器的ABS阀进气高电位引脚同时和商用半挂车电控制动系统中的牵引车右前轮ABS阀与牵引车左前轮ABS阀连接，单片机控制器的前轴比例继动阀进气高电位引脚与商用半挂车电控制动系统中的牵引车前轴比例继动阀连接，单片机控制器的后轴桥控阀进气引脚与商用半挂车电控制动系统中的牵引车后轴桥控阀连接，单片机控制器的挂车桥孔阀进气引脚与商用半挂车电控制动系统中的挂车桥控阀连接。
技术方案中所述的主机显示屏、主机、目标机、单片机控制器与驾驶模拟器布置在商用半挂车电控制动系统的前方；主机显示屏、主机、目标机、单片机控制器布置在商用半挂车电控制动系统的右前方，驾驶模拟器布置在商用半挂车电控制动系统的左前方；驾驶模拟器相对于主机显示屏、主机、目标机与单片机控制器呈左、右对称布置。
技术方案中所述的目标机内安装有NI DAQmx数据采集卡与NI CAN卡、SIT模块；目标机的型号为NI PXI-1042Q，数据采集卡的型号为NI PXI-6259，NI CAN卡的型号为NI PXI-8512/2；所述的主机安装有Labview软件、Trucksim软件和Simulink软件；其型号为家用普通PC机。
技术方案中所述的牵引车左前轮气体压力传感器采用三通接头安装在牵引车左前轮气室上，牵引车左前轮气体压力传感器、三通接头与牵引车左前轮气室依次为螺纹连接；牵引车右前轮气体压力传感器采用三通接头安装在牵引车右前轮气室上，牵引车右前轮气体压力传感器、三通接头与牵引车右前轮气室依次为螺纹连接；牵引车左后轮气体压力传感器采用三通接头安装在牵引车左后轮气室上，牵引车左后轮气体压力传感器、三通接头与牵引车左后轮气室依次为螺纹连接；牵引车右后轮气体压力传感器采用三通接头安装在牵引车右后轮气室上，牵引车右后轮气体压力传感器、三通接头与牵引车右后轮气室依次为螺纹连接；挂车左轮气体压力传感器采用三通接头安装在挂车左轮气室上，挂车左轮气体压力传感器、三通接头与挂车左轮气室依次为螺纹连接；挂车右轮气体压力传感器采用三通接头安装在挂车右轮气室上，挂车右轮气体压力传感器、三通接头与挂车右轮气室依次为螺纹连接。
技术方案中所述的牵引车右前轮ABS阀和牵引车左前轮ABS阀的型号为CM4XL-4S/4M；牵引车前轴比例继动阀的型号为WABCO 4802020050；牵引车后轴桥控阀的型号为WABCO Axle modulations 1st；挂车桥控阀的型号为WABCOtrailer EBS D；商用车电控制动总阀的型号为WABCO 4800020040。
技术方案中所述的商用半挂车电控制动系统还包括牵引车右前轮制动轮缸、牵引车右前轮气室、牵引车左前轮制动轮缸、牵引车左前轮气室、牵引车右后轮制动轮缸、牵引车右后轮气室、牵引车左后轮制动轮缸、牵引车左后轮气室、挂车右轮制动轮缸、挂车右轮气室、挂车左轮制动轮缸、挂车左轮气室、1号储气筒、空气压缩机与2号储气筒。
所述的牵引车左前轮制动轮缸和牵引车右前轮制动轮缸布置在商用半挂车电控制动系统前端位置的左右两侧，牵引车左前轮制动轮缸与牵引车左前轮气室通过第一个气室固定架固定连接，牵引车右前轮制动轮缸与牵引车右前轮气室通过第二个气室固定架固定连接，牵引车左前轮ABS阀的出气口与牵引车左前轮气室的进气口管路连接，牵引车右前轮ABS阀的出气口与牵引车右前轮气室的进气口相连接，牵引车左前轮ABS阀的进气口与牵引车前轴比例继动阀的出气口4管路连接，牵引车右前轮ABS阀的进气口与牵引车前轴比例继动阀的出气口3管路连接；牵引车左后轮制动轮缸和牵引车右后轮制动轮缸布置在商用半挂车电控制动系统中间位置的左右两侧，牵引车左后轮制动轮缸与牵引车左后轮气室通过第三个气室固定架固定连接，牵引车右后轮制动轮缸与牵引车右后轮气室通过第四个气室固定架固定连接，牵引车左后轮气室的进气口与牵引车后轴桥控阀的出气口4管路连接，牵引车右后轮气室的进气口与牵引车后轴桥控阀的出气口3管路连接，挂车左轮制动轮缸和挂车右轮制动轮缸分别布置在商用半挂车电控制动系统后端位置的左右两侧，挂车左轮制动轮缸与挂车左轮气室通过第五个气室固定架固定连接，挂车右轮制动轮缸与挂车右轮气室通过第六个气室固定架固定连接，挂车左轮气室的进气口与挂车桥控阀的出气口4管路连接，挂车右轮气室的进气口与挂车桥控阀的出气口3管路连接。
空气压缩机的输出口1与1号储气筒的进气口管路连接，空气压缩机的输出口2与2号储气筒的进气口管路连接，1号储气筒的出气口同时连接到牵引车前轴比例继动阀的进气口1、牵引车后轴桥控阀的进气口1与商用车电控制动总阀的进气口1上，2号储气筒的出气口分别连接到挂车桥控阀的进气口1与商用车电控制动总阀的进气口2上，商用车电控制动总阀的出气口分别连接到牵引车前轴比例继动阀的进气口2、牵引车后轴桥控阀的进气口2上，商用车电控制动总阀的出气口3连接到挂车桥控阀的进气口2上，空气压缩机、1号储气筒与2号储气筒布置在商用半挂车电控制动系统右侧的中间处。
技术方案中所述的牵引车右前轮制动轮缸与牵引车右前轮气室、牵引车左前轮制动轮缸与牵引车左前轮气室、牵引车右后轮制动轮缸与牵引车右后轮气室、牵引车左后轮制动轮缸与牵引车左后轮气室、挂车右轮制动轮缸与挂车右轮气室、挂车左轮制动轮缸与挂车左轮气室结构相同，每一对制动轮缸与气室皆采用一个气室固定架连接在一起，并通过气室固定架中的底板安装在商用半挂车电控制动系统的地基上。
技术方案中所述的牵引车右前轮制动轮缸与牵引车右前轮气室包括牵引车右前轮气室、气室固定架、气室弹簧推块、弹簧与导向筒；所述气室固定架由底板、前端固定板、后端固定板、中间支撑板及加强筋组成，牵引车右前轮气室通过螺栓与后端固定板固定连接，牵引车右前轮气室中的气室推杆与气室弹簧推块相连接，前端固定板、后端固定板与中间支撑板的底端焊接在底板上，前端固定板、后端固定板的上端由螺杆连接，加强筋的底端焊接在底板上，加强筋的另一端焊接在前端固定板的前端面上，气室弹簧推块与前端固定板之间通过弹簧相连接，弹簧与气室弹簧推块安装在导向筒内，导向筒固定在前端固定板上的凹槽内，牵引车右前轮气室、气室推杆、气室弹簧推块、弹簧与导向筒的回转中心线共线。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明利用全套商用半挂车电控制动系统结合相关软硬件实现了对商用半挂车电控制动系统部件的测试以及控制策略的开发和验证；
2.本发明利用Labview实时系统嵌套成熟车辆模型Trucksim软件结合驾驶模拟器且具有全套商用半挂车电控制动系统，实现了试验台车辆模型更为接近实车；同时充分利用了Labview系统数据采集，数据处理和界面显示优势；
3.本发明中车辆模型使用数学公式进行编写，仿真状态也是由计算机设定，在进行仿真实验不受道路环境、场地和天气等外部环境影响，降低了实验经济和时间成本，尤其针对挂车这种重型车辆优势更加明显；可以进行极限工况试验以实现对控制策略和执行机构检测，为主动安全策略和执行机构测试提供了硬件基础；能够实现反复试验，并且试验人员需求少，大大提高测试控制策略方便性；由于测试简单，容易进行控制策略参数反复调整获得最优参数匹配，实现控制策略最佳控制效果。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1为本发明所述的商用半挂车电控制动系统实验台结构原理框图；
图2为本发明所述的商用半挂车电控制动系统实验台中所采用的驾驶模拟器结构组成框图；
图3为本发明所述的商用半挂车电控制动系统实验台中商用半挂车电控制动系统结构组成示意图；
图4为本发明所述的商用半挂车电控制动系统实验台中商用半挂车制动轮缸与气室结构示意图；
图5为本发明所述的商用半挂车电控制动系统实验台中主机显示屏界面示意图；
图6为本发明所述的商用半挂车电控制动系统实验台中主机显示界面点击其中一个界面模块后进入的参数显示界面示意图；
图7-a为本发明所述的商用半挂车电控制动系统实验台在差动制动与后轴主动转向控制策略时牵引车的侧倾角监控图像；
图7-b为本发明所述的商用半挂车电控制动系统实验台在差动制动与后轴主动转向控制策略时挂车的侧倾角监控图像；
图8为本发明所述的商用半挂车电控制动系统实验台中单片机控制器结构组成示意框图；
图9为本发明所述的商用半挂车电控制动系统实验台的布置方位图；
图中：1.驾驶模拟器,2.图像显示器,3.转向盘,4.转向盘转角传感器,5.商用车电控制动总阀,6.油门踏板位移传感器,7.油门踏板,8.商用半挂车电控制动系统,9.牵引车右前轮制动轮缸,10.牵引车右前轮气室,11.牵引车右前轮气体压力传感器,12.牵引车右前轮ABS阀,13. 1号储气筒,15.空气压缩机,16. 2号储气筒,17.牵引车右后轮制动轮缸,18.牵引车右后轮气室,19.牵引车右后轮气体压力传感器,20.挂车右轮制动轮缸、21.挂车右轮气室,22.挂车右轮气体压力传感器,23.挂车桥控阀,24.挂车左轮制动轮缸,25.挂车左轮气室,26.挂车左轮气体压力传感器,27.牵引车后轴桥控阀,28.牵引车左后轮制动轮缸,29.牵引车左后轮气室,30.牵引车左后轮气体压力传感器,31.牵引车左前轮制动轮缸,32.牵引车左前轮气室,33.牵引车左前轮气体压力传感器,34.牵引车左前轮ABS阀,35.牵引车前轴比例继动阀,36.电控制动系统部件参数显示界面,37.控制策略监测界面,43.主机显示屏,44.主机(PC机),45.目标机(NIPXI机箱),46.单片机控制器,47.气室弹簧推块，48.弹簧，49.导向筒，50.气室固定架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
参阅图1，本发明所述的一种商用半挂车电控制动系统实验台包括驾驶模拟器1、商用半挂车电控制动系统8、主机显示屏43、主机44、目标机45、单片机控制器46。
所述的主机44安装有Labview软件、Trucksim软件和Simulink软件；其型号为家用普通PC机。
所述的目标机45包括NI DAQmx数据采集卡、NI CAN卡、SIT模块；其中NI DAQmx数据采集卡采集商用车电控制动总阀5、转向盘转角传感器4、油门踏板位移传感器6、牵引车右前轮气体压力传感器11、牵引车右后轮气体压力传感器19、挂车右轮气体压力传感器22、挂车左轮气体压力传感器26、牵引车左后轮气体压力传感器30、牵引车左前轮气体压力传感器33的信号；目标机45的型号为NI PXI-1042Q；数据采集卡的型号为NI PXI-6259；NI CAN卡的型号为NI PXI-8512/2。
参阅图8，所述的单片机控制器46的设计采用模块化的思想，单片机控制器46由主控CPU、最小系统电路、压力传感器信号处理电路、CAN通信线路以及外围驱动电路组成；其中：最小系统电路由复位电路、供电电路与时钟电路组成；外围驱动电路由ABS电磁阀驱动电路、比例激动阀驱动电路与桥控阀驱动电路组成。
参阅图9，所述的主机显示屏43、主机44、目标机45、单片机控制器46和驾驶模拟器1布置在商用半挂车电控制动系统8的前方；主机44、目标机45和单片机控制器46布置在商用半挂车电控制动系统8的右前方，驾驶模拟器1布置在商用半挂车电控制动系统8的左前方，驾驶模拟器1相对于主机显示屏43、主机44、目标机45、单片机控制器46呈左、右对称布置。
参阅图2，所述的驾驶模拟器1包括图像显示器2、转向盘3、转向盘转角传感器4、商用车电控制动总阀5、油门踏板位移传感器6、油门踏板7、驾驶员座椅、模拟器支撑架；其中商用车电控制动总阀5内置位移传感器。
驾驶员座椅焊接在模拟器支撑架底部，图像显示器2粘接在模拟器支撑架上，位置与正常成人坐在驾驶员座椅上头部位置在同一水平线；转向盘3上的转向柱通过轴承固定在模拟器支撑架上，位置为正常成人坐在驾驶员座椅上双手能够进行转动；商用车电控制动总阀5、油门踏板7通过螺栓连接在模拟支撑架底部，其位置为正常成人坐在驾驶员座椅上双脚刚好踩踏上；转向盘转角传感器4粘接在转向盘3的转向柱内，油门踏板位移传感器6粘接在油门踏板下侧。
参阅图3，所述的商用半挂车电控制动系统8包括牵引车右前轮制动轮缸9、牵引车右前轮气室10、牵引车右前轮ABS阀12、牵引车左前轮制动轮缸31、牵引车左前轮气室32、牵引车左前轮ABS阀34、牵引车前轴比例继动阀35、牵引车右后轮制动轮缸17、牵引车右后轮气室18、牵引车左后轮制动轮缸28、牵引车左后轮气室29、牵引车后轴桥控阀27、挂车右轮制动轮缸20、挂车右轮气室21、挂车左轮制动轮缸24、挂车左轮气室25、挂车桥控阀23、1号储气筒13、空气压缩机15、2号储气筒16、牵引车右前轮气体压力传感器11、牵引车右后轮气体压力传感器19、挂车右轮气体压力传感器22、挂车左轮气体压力传感器26、牵引车左后轮气体压力传感器30与牵引车左前轮气体压力传感器33；其中实线条表示气路，虚线条表示电路。
所述的牵引车右前轮制动轮缸9与牵引车右前轮气室10、牵引车左前轮制动轮缸31与牵引车左前轮气室32、牵引车右后轮制动轮缸17与牵引车右后轮气室18、牵引车左后轮制动轮缸28与牵引车左后轮气室29、挂车右轮制动轮缸20与挂车右轮气室21和挂车左轮制动轮缸24与挂车左轮气室25结构相同，每一对制动轮缸与气室皆采用一个气室固定架50连接在一起并安装在商用半挂车电控制动系统实验台上。
参阅图4，所述的牵引车右前轮制动轮缸9与牵引车右前轮气室10包括牵引车右前轮气室10、气室固定架50、气室弹簧推块47、弹簧48与导向筒49。
所述气室固定架50由底板、前端固定板、后端固定板、中间支撑板及加强筋组成，牵引车右前轮气室10通过螺栓与后端固定板相连，牵引车右前轮气室10中的气室推杆与气室弹簧推块47相连，两端固定板和中间支撑板下端焊接在底板上，两端固定板上端由螺杆相连，加强筋一段焊接在底板上，另一端焊接在前端固定板上，气室弹簧推块47与前端固定板之间通过弹簧48相连，弹簧48与气室弹簧推块47安装在导向筒49内，导向筒通过前端固定板上的凹槽固定在前端固定板上，底板安装在地基上，牵引车右前轮气室10、气室推杆、气室弹簧推块47、弹簧48与导向筒49的回转中心线共线。
当制动踏板踩下时，压缩空气会推动气室推杆伸出，固定在气室推杆端部的气室弹簧推块47向前移动，并压缩弹簧48，导致弹簧48的变形，从而产生变形力，形成牵引车右前轮气室10的变形阻力，这样就能模拟实际车辆制动时制动钳(制动鼓)与制动盘(制动蹄)接触形成的静态制动力。
所述的牵引车右前轮ABS阀12和牵引车左前轮ABS阀34的型号为CM4XL-4S/4M；牵引车前轴比例继动阀35的型号为WABCO 4802020050；牵引车后轴桥控阀27的型号为WABCO Axle modulations 1st(4801030120)；挂车桥控阀23的型号为WABCO trailer EBS D(4801020140)；商用车电控制动总阀5的型号为WABCO 4800020040。
电路连接：
参阅图1与图3，主机显示屏43通过显示器VGA线与主机44相连，主机44输出端口与目标机45中的SIT模块端口相连，驾驶模拟器1中的商用车电控制动总阀5、转向盘转角传感器4、油门踏板位移传感器6与目标机45中的NI DAQmx数据采集卡的阶跃信号输入引脚相连，驾驶模拟器1中的商用车电控制动总阀5、转向盘转角传感器4、油门踏板位移传感器6与单片机控制器46的阶跃信号输入引脚相连，牵引车右前轮气体压力传感器11、牵引车右后轮气体压力传感器19、挂车右轮气体压力传感器22、挂车左轮气体压力传感器26、牵引车左后轮气体压力传感器30和牵引车左前轮气体压力传感器33与目标机45中的NI DAQmx数据采集卡的压力传感器信号输入引脚相连，牵引车右前轮气体压力传感器11、牵引车右后轮气体压力传感器19、挂车右轮气体压力传感器22、挂车左轮气体压力传感器26、牵引车左后轮气体压力传感器30和牵引车左前轮气体压力传感器33与单片机控制器46的压力传感器信号输入引脚相连，目标机45中的NI CAN卡端口与单片机控制器46的决策信号输入引脚相连，单片机控制器46的ABS阀进气高电位引脚同时与牵引车右前轮ABS阀12和牵引车左前轮ABS阀34相连，单片机控制器46的前轴比例继动阀进气高电位引脚与牵引车前轴比例继动阀35相连，单片机控制器46的后轴桥控阀进气引脚与牵引车后轴桥控阀27相连，单片机控制器46的挂车桥孔阀进气引脚与挂车桥控阀23相连。
气路连接：
参阅图3，牵引车左前轮制动轮缸31和牵引车右前轮制动轮缸9布置在商用半挂车电控制动系统8前端位置的左右两侧，牵引车左前轮制动轮缸31与牵引车左前轮气室32通过第一个气室固定架50连接，牵引车左前轮气体压力传感器33与牵引车左前轮气室32通过三通接头螺纹连接，牵引车右前轮制动轮缸9与牵引车右前轮气室10通过第二个气室固定架50连接，牵引车右前轮气体压力传感器11与牵引车右前轮气室10通过三通接头螺纹连接，牵引车左前轮ABS阀34的出气口与牵引车左前轮气室32的进气口管路连接，牵引车右前轮ABS阀12的出气口与牵引车右前轮气室10的进气口相连，牵引车左前轮ABS阀34的进气口连接到牵引车前轴比例继动阀35的出气口4上，牵引车右前轮ABS阀12的进气口连接到牵引车前轴比例继动阀35的出气口3上；牵引车左后轮制动轮缸28和牵引车右后轮制动轮缸17布置在商用半挂车电控制动系统8中间位置的左右两侧，牵引车左后轮制动轮缸28与牵引车左后轮气室29通过第三个气室固定架50连接，牵引车左后轮气体压力传感器30与牵引车左后轮气室29通过三通接头螺纹连接，牵引车右后轮制动轮缸17与牵引车右后轮气室18通过第四个气室固定架50相连接，牵引车右后轮气体压力传感器19与牵引车右后轮气室18通过三通接头螺纹连接，牵引车左后轮气室29的进气口连接到牵引车后轴桥控阀27的出气口4上，牵引车右后轮气室18的进气口连接到牵引车后轴桥控阀27的出气口3上，挂车左轮制动轮缸24和挂车右轮制动轮缸20分别布置在商用半挂车电控制动系统8后端位置的左右两侧，挂车左轮制动轮缸24与挂车左轮气室25通过第五个气室固定架50连接，挂车左轮气体压力传感器26与挂车左轮气室25通过三通接头螺纹连接，挂车右轮制动轮缸20与挂车右轮气室21通过第六个气室固定架50连接，挂车右轮气体压力传感器22与挂车右轮气室21通过三通接头螺纹连接，挂车左轮气室25的进气口连接到挂车桥控阀23的出气口4上，挂车右轮气室21的进气口连接到挂车桥控阀23的出气口3上。
空气压缩机15的输出口1与1号储气筒13的进气口管路连接，空气压缩机15的输出口2与2号储气筒16的进气口管路连接，1号储气筒13的出气口同时连接到牵引车前轴比例继动阀35的进气口1、牵引车后轴桥控阀27的进气口1和商用车电控制动总阀5的进气口1上，2号储气筒16的出气口分别连接到挂车桥控阀23的进气口1和商用车电控制动总阀5的进气口2上，商用车电控制动总阀5的出气口4分别连接到牵引车前轴比例继动阀35的进气口2、牵引车后轴桥控阀27的进气口2，商用车电控制动总阀5的出气口3连接到挂车桥控阀23的进气口2上，空气压缩机15与储气筒共同布置在商用半挂车电控制动系统8的右侧的中间处。
其包括6条气制动回路：
回路一由空气压缩机15开始，经过1号储气筒13、商用车电控制动总阀5、牵引车前轴比例继动阀35，再由牵引车前轴比例继动阀35分别连接到牵引车右前轮ABS阀12和牵引车左前轮ABS阀34，牵引车右前轮ABS阀12与牵引车左前轮ABS阀34依次连接到牵引车右前轮气室10和牵引车左前轮气室32；
回路二由空气压缩机15开始，经过1号储气筒13、牵引车前轴比例继动阀35，再由牵引车前轴比例继动阀35分别连接到牵引车右前轮ABS阀12和牵引车左前轮ABS阀34，牵引车右前轮ABS阀12与牵引车左前轮ABS阀34依次连接牵引车右前轮气室10和牵引车左前轮气室32；
回路三由空气压缩机15开始，经过1号储气筒13、商用车电控制动总阀5、牵引车后轴桥控阀27，再由牵引车后轴桥控阀27分别连接到牵引车右后轮气室18和牵引车左后轮气室29；
回路四由空气压缩机15开始，经过1号储气筒13、牵引车后轴桥控阀27分别连接到牵引车右后轮气室18和牵引车左后轮气室29；
回路五由空气压缩机15开始，经过2号储气筒16、商用车电控制动总阀5、挂车桥控阀23并最终连接到挂车右轮气室21和挂车左轮气室25；
回路六由空气压缩机15开始，经过2号储气筒16、挂车桥控阀23并最终连接到挂车右轮气室21和挂车左轮气室25。
所有制动气室处都采用三通接头螺纹连接有气体压力传感器，工作电压为5V，测量范围为0～1MPa。
当商用半挂车没有进行制动时，制动气体由气压缩机15开始经过1号储气筒13和2号储气筒16，供给到牵引车前轴比例继动阀35、牵引车后轴桥控阀27和挂车桥控阀23处，此时阀门关闭；当对商用半挂车进行电控制动时，单片机控制器46通过采集到的信号和NI CAN卡发送来的指令来控制牵引车前轴比例继动阀35、牵引车后轴桥控阀27和挂车桥控阀23的开启及开启程度，此时供给至前轴比例继动阀阀门35处的气体通过阀体到达牵引车右前轮ABS阀12和牵引车左前轮ABS阀34直至牵引车右前轮气室10和牵引车左前轮气室32，供给至牵引车后轴桥控阀27和挂车桥控阀23阀门处的气体通过阀体直接到达牵引车右后轮气室18气室、挂车右轮气室21、挂车左轮气室25和牵引车左后轮气室29，从而完成电控制动过程。
首先，对主机(PC机)44进行操作，通过主机中的Trucksim软件和Simulink软件建立虚拟车辆模型并完成控制程序的编写，将由Trucksim软件建立的车辆模型下载到目标机45，由驾驶模拟器中的电控制动总阀5、油门踏板7和转向盘3完成对虚拟车辆模型的制动、加速和转弯操作，此时目标机45中数据采集系统开始工作，其数据采集卡NI DAQmx采集由商用车电控制动总阀5中的位移传感器、油门踏板位移传感器6、转向盘转角传感器4和牵引车右前轮气体压力传感器11、牵引车右后轮气体压力传感器19、挂车右轮气体压力传感器22、挂车左轮气体压力传感器26、牵引车左后轮气体压力传感器30、牵引车左前轮气体压力传感器33发出的信号，采集到信号通过数学转换后得到这些量的实际值，且将转化后的对应信号值实现对Trucksim车辆模型的控制；其次，控制程序以动态链接库形式，通过SIT模块下载到Labview程序中，动态链接控制程序利用输入车辆状态进行控制量计算，决策出制动压力，其中决策制动压力通过Labview的NI CAN卡发送到单片机控制器46，单片机控制器46同时利用采集到的传感器信号和由NI CAN卡发送来的压力发出指令，根据决策压力控制此时牵引车前轴比例继动阀35、牵引车后轴桥控阀27和挂车桥控阀23的开启和开启开度；然后，通过比较目标压力和实际压力决定牵引车右前轮ABS阀12、牵引车左前轮ABS阀34、牵引车前轴比例继动阀35、牵引车后轴桥控阀27、挂车桥控阀23增压减压或者保压操作；再次，将这些控制命令通过PWM信号进行牵引车右前轮ABS阀12、牵引车左前轮ABS阀34、牵引车前轴比例继动阀35、牵引车后轴桥控阀27、挂车桥控阀23的控制，实现牵引车右前轮气室10、牵引车左前轮气室32、牵引车右后轮气室18、牵引车左后轮气室29、挂车右轮气室21、挂车左轮气室25的压力跟随目标压力，进而控制通往牵引车右前轮气室10、牵引车左前轮气室32、牵引车右后轮气室18、牵引车左后轮气室29、挂车右轮气室21、挂车左轮气室25的气体压力实现牵引车右前轮制动轮缸9、牵引车左前轮制动轮缸31、牵引车右后轮制动轮缸17、牵引车左后轮制动轮缸28、挂车右轮制动轮缸20、挂车左轮制动轮缸24的压力调整；最后，目标机45将车辆模型对操控所作出的反应发送给模拟驾驶器1和主机44，通过模拟驾驶器中的图像显示器2可以直观的观察车辆运行情况，通过主机显示屏43可以查看车辆模型的运行参数且可以监控目标机45的运行。
其中，若为了实现对不同商用半挂车控制策略的验证或控制策略的开发，则需停止运行实验台，然后可以通过Simulink软件进行控制程序的编写，程序编写完成以动态链接库形式，通过SIT模块下载到Labview程序中，再次运行实验台，即可以对不同控制策略进行验证；若为了实现商用半挂车电控制动系统部件的测试，则需停止运行实验台，然后对部件进行更换，同时通过Trucksim软件重新建立车辆模型，下载到目标机45中，再次运行实验台即可以对商用半挂车电控制动系统不同的部件进行测试。
所述的商用半挂车电控制动系统实验台如若进行制动力分配控制策略验证，其过程如下：将由Simulink编写好的制动力分配策略以动态链接库形式，通过SIT模块下载到Labview程序中，然后运行商用半挂车电控制动系统实验台，通过驾驶模拟器1中图像显示器2监测在此控制策略下车辆的运行状态，如横摆稳定性、侧倾稳定性、路径跟随能力，侧偏角、侧倾角以及挂车尾部的摆动程度、横摆失稳及折叠现象、挂车的侧向加速度等；通过主机显示屏43中的部件参数显示界面36来监测在此控制策略下各个阀体的工作情况，如阀体是否开启、开度、压力等；通过主机显示屏43中的控制策略监测界面37监测控制策略的运行情况；当车速较低时，车轮抱死对稳定性影响不大，只需进行常规制动，此时牵引车右前轮ABS阀12、牵引车左前轮ABS阀34、牵引车前轴比例继动阀35、牵引车后轴桥控阀27、挂车桥控阀23不需要进行动作，这时可以通过图像显示器2查看车辆运行是否正常，通过主机显示屏43查看各个阀体是否符合控制要求进行动作；当滑移率升高需要进行电子制动力分配时则需要牵引车右前轮ABS阀12、牵引车左前轮ABS阀34、牵引车前轴比例继动阀35、牵引车后轴桥控阀27、挂车桥控阀23进行动作来调节制动力的分配，同样通过图像显示器2和主机显示屏43查看车辆运行状况和牵引车右前轮ABS阀12、牵引车左前轮ABS阀34、牵引车前轴比例继动阀35、牵引车后轴桥控阀27、挂车桥控阀23工作情况；若车辆不能稳定行驶或牵引车右前轮ABS阀12、牵引车左前轮ABS阀34、牵引车前轴比例继动阀35、牵引车后轴桥控阀27、挂车桥控阀23不能正常动作，则说明此控制策略不符合功能要求。
所述的商用半挂车电控制动系统实验台如若进行一种挂车差动制动与后轴主动转向的控制策略的研究，则只需对差动制动控制策略、后轴主动转向控制策略、两者集成的控制策略分别用Simulink软件编写后下载到目标机45中，通过上述工作过程即可得出不同控制参数，进行比较后可以得出不同控制策略的优劣情况，如附图6所示一种侧倾角参数的比较。
所述的商用半挂车电控制动系统实验台如若进行牵引车后轴桥控阀27的测试，商用半挂车电控制动系统实验台运行后，通过主机显示屏43点击进入到牵引车后轴桥控阀27参数显示界面，此界面包括牵引车后轴桥控阀27开启信息及牵引车后轴桥控阀27内气压信息，由此界面即可得知牵引车后轴桥控阀27是否能够及时开启以及阀内气压与目标气压是否能够保持一致、滞后时间等信息。
所述的商用半挂车电控制动系统实验台如若进行商用车电控制动总阀5的测试，商用半挂车电控制动系统实验台运行后，通过主机显示屏43点击进入到商用车电控制动总阀5的参数显示界面，此界面包括商用车电控制动总阀5是否开启、开启速度、开度等信息；测试商用车电控制动总阀5是否开启时，踩踏驾驶模拟器1中的商用车电控制动总阀5，查看电控制动系统部件参数显示界面36中的开启信息；测试商用车电控制动总阀5开启速度时，连续踩踏/松开商用车电控制动总阀5，查看电控制动总阀参数显示界面36中的开启速度信息；测试商用车电控制动总阀5开度时，踩踏商用车电控制动总阀5保持不动状态，查看电控制动总阀参数显示界面36中的开度信息。
所述的软件包括Labview软件、Trucksim软件和Simulink软件，其中，Trucksim软件包括车辆模型、工况设置和数据输出分别用于代替实际车辆、进行车辆行驶路线以及路面等设置和车辆状态输出以及车辆运行图像的输出；Labview软件包括数据采集、CAN数据传输和软件联合分别用于进行传感器信号采集、利用CAN卡向单片机发送决策压力、实现Trucksim和Simulink软件的调用；Simulink软件包括程序编写、生成动态链接库分别用于进行挂车控制程序编写并且将Simulink控制程序生成动态链接库函数进而利用SIT载入到目标机中；利用Labview与Trucksim软件相互接口，将Trucksim软件的车辆模型和工况设置下载到目标机中，即实现了三个软件的数据交互和协调工作。
以上仅是本发明的优选实施例，是为了解释和说明，并不是对本发明本身的限制。本发明并不局限于这里公开的特定实施例，而由所附的权利要求决定。另外，前面描述的与特定的实施例有关的记载并不能解释为对本发明的范围或者权利要求中使用的术语的定义的限制。所公开实施例的各种其他不同的实施例和各种不同的变形对于本领域技术人员来说是显而易见的。但所有不背离本发明基本构思的这些实施例、改变和变形均在所附权利要求的范围中。

Claims (8)

1.一种商用半挂车电控制动系统实验台，其特征在于，所述的商用半挂车电控制动系统实验台包括驾驶模拟器(1)、商用半挂车电控制动系统(8)、主机显示屏(43)、主机(44)、目标机(45)与单片机控制器(46)；
所述的主机显示屏(43)通过显示器VGA线与主机(44)相连接，主机(44)的输出端口与目标机(45)中的SIT模块端口相连接；目标机(45)中的NI CAN卡端口与单片机控制器(46)的决策信号输入引脚相连接；驾驶模拟器(1)中的商用车电控制动总阀(5)、转向盘转角传感器(4)、油门踏板位移传感器(6)与目标机(45)中的NI DAQmx数据采集卡的阶跃信号输入引脚相连接，驾驶模拟器(1)中的商用车电控制动总阀(5)、转向盘转角传感器(4)、油门踏板位移传感器(6)与单片机控制器(46)的阶跃信号输入引脚相连接；
商用半挂车电控制动系统(8)中的牵引车右前轮气体压力传感器(11)、牵引车右后轮气体压力传感器(19)、挂车右轮气体压力传感器(22)、挂车左轮气体压力传感器(26)、牵引车左后轮气体压力传感器(30)与牵引车左前轮气体压力传感器(33)和目标机(45)中的NI DAQmx数据采集卡的压力传感器信号输入引脚连接；商用半挂车电控制动系统(8)中的牵引车右前轮气体压力传感器(11)、牵引车右后轮气体压力传感器(19)、挂车右轮气体压力传感器(22)、挂车左轮气体压力传感器(26)、牵引车左后轮气体压力传感器(30)与牵引车左前轮气体压力传感器(33)和单片机控制器(46)的压力传感器信号输入引脚连接；单片机控制器(46)的ABS阀进气高电位引脚同时和商用半挂车电控制动系统(8)中的牵引车右前轮ABS阀(12)与牵引车左前轮ABS阀(34)连接，单片机控制器(46)的前轴比例继动阀进气高电位引脚与商用半挂车电控制动系统(8)中的牵引车前轴比例继动阀(35)连接，单片机控制器(46)的后轴桥控阀进气引脚与商用半挂车电控制动系统(8)中的牵引车后轴桥控阀(27)连接，单片机控制器(46)的挂车桥孔阀进气引脚与商用半挂车电控制动系统(8)中的挂车桥控阀(23)连接。
2.按照权利要求1所述的商用半挂车电控制动系统实验台，其特征在于，所述的主机显示屏(43)、主机(44)、目标机(45)、单片机控制器(46)与驾驶模拟器(1)布置在商用半挂车电控制动系统(8)的前方；主机显示屏(43)、主机(44)、目标机(45)、单片机控制器(46)布置在商用半挂车电控制动系统(8)的右前方，驾驶模拟器(1)布置在商用半挂车电控制动系统(8)的左前方；驾驶模拟器(1)相对于主机显示屏(43)、主机(44)、目标机(45)与单片机控制器(46)呈左、右对称布置。
3.按照权利要求1所述的商用半挂车电控制动系统实验台，其特征在于，所述的目标机(45)内安装有NI DAQmx数据采集卡与NI CAN卡、SIT模块；目标机(45)的型号为NI PXI-1042Q，数据采集卡的型号为NI PXI-6259，NI CAN卡的型号为NI PXI-8512/2；
所述的主机(44)安装有Labview软件、Trucksim软件和Simulink软件；其型号为家用普通PC机。
4.按照权利要求1所述的商用半挂车电控制动系统实验台，其特征在于，所述的牵引车左前轮气体压力传感器(33)采用三通接头安装在牵引车左前轮气室(32)上，牵引车左前轮气体压力传感器(33)、三通接头与牵引车左前轮气室(32)依次为螺纹连接；牵引车右前轮气体压力传感器(11)采用三通接头安装在牵引车右前轮气室(10)上，牵引车右前轮气体压力传感器(11)、三通接头与牵引车右前轮气室(10)依次为螺纹连接；牵引车左后轮气体压力传感器(30)采用三通接头安装在牵引车左后轮气室(29)上，牵引车左后轮气体压力传感器(30)、三通接头与牵引车左后轮气室(29)依次为螺纹连接；牵引车右后轮气体压力传感器(19)采用三通接头安装在牵引车右后轮气室(18)上，牵引车右后轮气体压力传感器(19)、三通接头与牵引车右后轮气室(18)依次为螺纹连接；挂车左轮气体压力传感器(26)采用三通接头安装在挂车左轮气室(25)上，挂车左轮气体压力传感器(26)、三通接头与挂车左轮气室(25)依次为螺纹连接；挂车右轮气体压力传感器(22)采用三通接头安装在挂车右轮气室(21)上，挂车右轮气体压力传感器(22)、三通接头与挂车右轮气室(21)依次为螺纹连接。
5.按照权利要求1所述的商用半挂车电控制动系统实验台，其特征在于，所述的牵引车右前轮ABS阀(12)和牵引车左前轮ABS阀(34)的型号为CM4XL-4S/4M；牵引车前轴比例继动阀(35)的型号为WABCO 4802020050；牵引车后轴桥控阀(27)的型号为WABCO Axle modulations 1st；挂车桥控阀(23)的型号为WABCO trailer EBS D；商用车电控制动总阀(5)的型号为WABCO4800020040。
6.按照权利要求1所述的商用半挂车电控制动系统实验台，其特征在于，所述的商用半挂车电控制动系统(8)还包括牵引车右前轮制动轮缸(9)、牵引车右前轮气室(10)、牵引车左前轮制动轮缸(31)、牵引车左前轮气室(32)、牵引车右后轮制动轮缸(17)、牵引车右后轮气室(18)、牵引车左后轮制动轮缸(28)、牵引车左后轮气室(29)、挂车右轮制动轮缸(20)、挂车右轮气室(21)、挂车左轮制动轮缸(24)、挂车左轮气室(25)、1号储气筒(13)、空气压缩机(15)与2号储气筒(16)；
所述的牵引车左前轮制动轮缸(31)和牵引车右前轮制动轮缸(9)布置在商用半挂车电控制动系统(8)前端位置的左右两侧，牵引车左前轮制动轮缸(31)与牵引车左前轮气室(32)通过第一个气室固定架(50)固定连接，牵引车右前轮制动轮缸(9)与牵引车右前轮气室(10)通过第二个气室固定架(50)固定连接，牵引车左前轮ABS阀(34)的出气口与牵引车左前轮气室(32)的进气口管路连接，牵引车右前轮ABS阀(12)的出气口与牵引车右前轮气室(10)的进气口相连接，牵引车左前轮ABS阀(34)的进气口与牵引车前轴比例继动阀(35)的出气口4管路连接，牵引车右前轮ABS阀(12)的进气口与牵引车前轴比例继动阀(35)的出气口3管路连接；牵引车左后轮制动轮缸(28)和牵引车右后轮制动轮缸(17)布置在商用半挂车电控制动系统(8)中间位置的左右两侧，牵引车左后轮制动轮缸(28)与牵引车左后轮气室(29)通过第三个气室固定架(50)固定连接，牵引车右后轮制动轮缸(17)与牵引车右后轮气室(18)通过第四个气室固定架(50)固定连接，牵引车左后轮气室(29)的进气口与牵引车后轴桥控阀(27)的出气口4管路连接，牵引车右后轮气室(18)的进气口与牵引车后轴桥控阀(27)的出气口3管路连接，挂车左轮制动轮缸(24)和挂车右轮制动轮缸(20)分别布置在商用半挂车电控制动系统(8)后端位置的左右两侧，挂车左轮制动轮缸(24)与挂车左轮气室(25)通过第五个气室固定架(50)固定连接，挂车右轮制动轮缸(20)与挂车右轮气室(21)通过第六个气室固定架(50)固定连接，挂车左轮气室(25)的进气口与挂车桥控阀(23)的出气口4管路连接，挂车右轮气室(21)的进气口与挂车桥控阀(23)的出气口3管路连接；
空气压缩机(15)的输出口1与1号储气筒(13)的进气口管路连接，空气压缩机(15)的输出口2与2号储气筒(16)的进气口管路连接，1号储气筒(13)的出气口同时连接到牵引车前轴比例继动阀(35)的进气口1、牵引车后轴桥控阀(27)的进气口1与商用车电控制动总阀(5)的进气口1上，2号储气筒(16)的出气口分别连接到挂车桥控阀(23)的进气口1与商用车电控制动总阀(5)的进气口2上，商用车电控制动总阀(5)的出气口(4)分别连接到牵引车前轴比例继动阀(35)的进气口2、牵引车后轴桥控阀(27)的进气口2上，商用车电控制动总阀(5)的出气口3连接到挂车桥控阀(23)的进气口2上，空气压缩机(15)、1号储气筒(13)与2号储气筒(16)布置在商用半挂车电控制动系统(8)右侧的中间处。
7.按照权利要求6所述的商用半挂车电控制动系统实验台，其特征在于，所述的牵引车右前轮制动轮缸(9)与牵引车右前轮气室(10)、牵引车左前轮制动轮缸(31)与牵引车左前轮气室(32)、牵引车右后轮制动轮缸(17)与牵引车右后轮气室(18)、牵引车左后轮制动轮缸(28)与牵引车左后轮气室(29)、挂车右轮制动轮缸(20)与挂车右轮气室(21)、挂车左轮制动轮缸(24)与挂车左轮气室(25)结构相同，每一对制动轮缸与气室皆采用一个气室固定架(50)连接在一起，并通过气室固定架(50)中的底板安装在商用半挂车电控制动系统(8)的地基上。
8.按照权利要求6所述的商用半挂车电控制动系统实验台，其特征在于，所述的牵引车右前轮制动轮缸(9)与牵引车右前轮气室(10)包括牵引车右前轮气室(10)、气室固定架(50)、气室弹簧推块(47)、弹簧(48)与导向筒(49)；
所述气室固定架(50)由底板、前端固定板、后端固定板、中间支撑板及加强筋组成，牵引车右前轮气室(10)通过螺栓与后端固定板固定连接，牵引车右前轮气室(10)中的气室推杆与气室弹簧推块(47)相连接，前端固定板、后端固定板与中间支撑板的底端焊接在底板上，前端固定板、后端固定板的上端由螺杆连接，加强筋的底端焊接在底板上，加强筋的另一端焊接在前端固定板的前端面上，气室弹簧推块(47)与前端固定板之间通过弹簧(48)相连接，弹簧(48)与气室弹簧推块(47)安装在导向筒(49)内，导向筒(49)固定在前端固定板上的凹槽内，牵引车右前轮气室(10)、气室推杆、气室弹簧推块(47)、弹簧(48)与导向筒(49)的回转中心线共线。
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