Nghiên cứu hiệu quả phanh trên đường có hệ số bám khác nhau của đoàn xe sơ mi rơ moóc làm cơ sở đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu tai nạn giao thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN THANH TÙNG

NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ PHANH TRÊN ĐƢỜNG
CÓ HỆ SỐ BÁM KHÁC NHAU CỦA ĐOÀN XE
SƠ MI RƠ MOÓC LÀM CƠ SỞ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
NHẰM GIẢM THIỂU TAI NẠN GIAO THÔNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Hà Nội – 2016
1


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN........................................................................................................................ ii
MỤC LỤC ............................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC K HI U VÀ CH

VI T TẮT........................................................... vi

DANH MỤC CÁC H NH VÀ Đ TH ............................................................................... ix
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1
Ch

ng 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU............................................................ 4

1.1 Xu thế ph t tri n ĐXSMRM và tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu ........................ 4

1.2 T nh h nh nghiên cứu ở trong và ngoài n ớc .............................................................. 7
1.2.1 T nh h nh nghiên cứu ở Việt Nam ........................................................................ 7
1.2.2 T nh h nh nghiên cứu của thế giới ........................................................................ 9
1.3 Mục tiêu đối t ợng ph ng ph p nghiên cứu và giới hạn của đề tài ...................... 12
1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 12
1.3.2 Đối t ợng nghiên cứu ......................................................................................... 12
1.3.3 Ph ng ph p nghiên cứu .................................................................................... 13
1.4 Nội dung nghiên cứu và cấu trúc luận n .................................................................. 15
1.4.1 Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 15
1.4.2 Giới hạn của đề tài .............................................................................................. 15
1.4.3 Bố cục luận n .................................................................................................... 15
1.5 Tóm tắt ch ng 1...................................................................................................... 16
Ch

ng 2. MÔ H NH ĐỘNG L C HỌC PHANH ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MO C ......... 17

2.1 Phân tích cấu trúc ĐXSMRM và giả thiết khi lập mô h nh ....................................... 17
2.2 Ph ng ph p lập mô h nh .......................................................................................... 19
2.2.1 Định nghĩa hệ tọa độ cho ĐXSMRM ................................................................. 19
2.2.2 Lực và mô men t c dụng lên ĐXSMRM ............................................................ 22
2.3 Ph ng tr nh động lực học ĐXSMRM trong mặt phẳng đ ờng (OXY) ................... 24
2.3.1 Ph ng tr nh động lực học XĐK trong mặt phẳng đ ờng (OXY) .................... 24
2.3.2 Ph ng tr nh động lực học SMRM trong mặt phẳng đ ờng (OXY) ................ 25
2.4 Ph ng tr nh động lực học khối l ợng đ ợc treo ĐXSMRM ph ng thẳng đứng .. 26
2.4.1 Ph ng tr nh động lực học XĐK ph ng thẳng đứng ....................................... 26
2.4.2 Động lực học SMRM ph ng thẳng đứng ......................................................... 28
2.5 Ph ng tr nh động lực học ngang ĐXSMRM .......................................................... 30
2.5.1 Ph ng tr nh động lực học ngang XĐK ............................................................ 30
2.5.2 Ph ng tr nh động lực học ngang SMRM ......................................................... 31
2.6 Ph ng tr nh động lực học b nh xe ........................................................................... 33

2.7 X c định c c lực và mô men liên kết......................................................................... 35
2.7.1 Lực liên kết của hệ thống treo ............................................................................ 35
2.7.2 Tính c c lực và mô men liên kết tại khớp yên ngựa (mâm xoay) ...................... 40
2.7.3 Tính lực liên kết lốp-đ ờng tại tâm vết tiếp xúc bánh xe ................................... 41
2.8 Kết luận ch ng 2 ..................................................................................................... 46
Ch

ng 3. KHẢO SÁT ĐỘNG L C HỌC PHANH ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MO C ....... 47

3.1 Ph

ng ph p giải hệ ph

ng tr nh động lực học phanh ĐXSMRM ......................... 47
iii


3.1.1 Hàm điều khi n của lái xe .................................................................................. 48
3.1.2 Gi trị đầu vào của các ph ng trình vi phân ..................................................... 49
3.2 Cấu trúc ch ng tr nh mô phỏng động lực học ĐXSMRM ...................................... 50
3.3 Khảo s t hiệu quả phanh ĐXSMRM ......................................................................... 54
3.3.1 Khảo s t ảnh h ởng của hệ số b m đến hiệu quả phanh ĐXSMRM trên đ ờng
thẳng ............................................................................................................................ 54
3.3.2 Khảo s t ảnh h ởng của c ờng độ phanh đến hiệu quả phanh ĐXSMRM trên
đ ờng thẳng ................................................................................................................. 63
3.3.3. Khảo s t ảnh h ởng của vận tốc bắt đầu phanh đến hiệu quả phanh ĐXSMRM
trên đ ờng thẳng .......................................................................................................... 72
3.3.4. Khảo s t ảnh h ởng của c ờng độ phanh đến hiệu quả phanh ĐXSMRM trên
đ ờng vòng .................................................................................................................. 80
3.3.5. Khảo s t ảnh h ởng của lệch phanh đến hiệu quả phanh ĐXSMRM trên đ ờng

vòng ............................................................................................................................. 89
3.4 Giải ph p nâng cao hiệu quả phanh ĐXSMRM nhằm giảm thi u tai nạn giao thông
....................................................................................................................................... 100
3.5 Kết luận ch ng 3 ................................................................................................... 100
Ch

ng 4. THÍ NGHI M PHANH ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MO C ................................ 103

4.1 Mục tiêu và đối t ợng thí nghiệm ........................................................................... 103
4.1.1 Mục tiêu thí nghiệm.......................................................................................... 103
4.1.2 Đối t ợng thí nghiệm........................................................................................ 103
4.2 X c định hàm hệ số b m của b nh xe làm thông số đầu vào cho mô h nh khảo s t 104
4.2.1 X c định phản lực Fz ........................................................................................ 104
4.2.2. X c định lực tiếp tuyến Fx ............................................................................... 105
4.2.3 X c định hệ số b m dọc .................................................................................... 106
4.3. Thiết bị thí nghiệm phanh ĐXSMRM .................................................................... 108
4.3.1 Cảm biến đo lực kéo Loadcell ZSGB-A-30T ................................................... 109
4.3.2 Cảm biến đo gia tốc đứng thân xe và cầu xe MMA7361LC-XYZ AXIS ........ 110
4.3.3 Cảm biến đo số vòng quay b nh xe SHARP Rotary Encoder .......................... 111
4.3.4 Bộ thu nhận và xử lý tín hiệu NI (National Instruments) ................................. 112
4.4 Qui tr nh thí nghiệm ................................................................................................ 112
4.4.1 Công việc chuẩn bị ........................................................................................... 112
4.4.2 Lắp đặt cảm biến và thiết bị thí nghiệm ........................................................... 113
4.4.3 Qu tr nh thí nghiệm ......................................................................................... 115
4.5 Kết quả thí nghiệm .................................................................................................. 117
4.6 Ki m chứng mô h nh ............................................................................................... 118
4.7 Tính sai số gi a thí nghiệm và mô phỏng ............................................................... 120
4.8 Kết luận ch ng 4 ................................................................................................... 121
K T LUẬN VÀ KI N NGH ........................................................................................... 123
1. Kết quả đạt đ ợc và đóng góp mới của luận n ........................................................ 123

1.1. C c kết quả đã đạt đ ợc...................................................................................... 123
1.2. Về ph ng ph p ................................................................................................. 124
2. nghĩa thực ti n ....................................................................................................... 124
3. H ớng nghiên cứu tiếp theo ...................................................................................... 124
TÀI LI U THAM KHẢO ................................................................................................. 126
DANH MỤC CÁC CÔNG TR NH Đ CÔNG B CỦA LUẬN ÁN ............................. 130
PHỤ LỤC .............................................................................................................................. 1
iv


1. Phụ lục 1: Thông số đầu vào khảo s t của ĐXSMRM .................................................. 1
2. Phụ lục 2: Kết quả cân khối l ợng ĐXSMRM thí nghiệm ........................................... 3
3. Phụ lục 3: Kết quả thí nghiệm phanh ĐXSMRM trên đ ờng khô ở 5 Km h
(t=16÷18,5s) ...................................................................................................................... 3
4. Phụ lục 4: Kết quả thí nghiệm phanh ĐXSMRM trên đ ờng ớt ở 5 Km h
(t=17÷20s) ......................................................................................................................... 5
5. Phụ lục 5: Kết quả khảo s t hiệu quả phanh ĐXSMRM ............................................... 6
3.3.1 Khảo s t ảnh h ởng của hệ số b m đến hiệu quả phanh ĐXSMRM trên đ ờng
thẳng .............................................................................................................................. 6
3.3.2 Khảo s t ảnh h ởng của c ờng độ phanh đến hiệu quả phanh ĐXSMRM trên
đ ờng thẳng ................................................................................................................. 12
3.3.3. Khảo s t ảnh h ởng của vận tốc bắt đầu phanh đến hiệu quả phanh ĐXSMRM
trên đ ờng thẳng .......................................................................................................... 18
3.3.4. Khảo s t ảnh h ởng của c ờng độ phanh đến hiệu quả phanh ĐXSMRM trên
đ ờng vòng .................................................................................................................. 26
3.3.5. Khảo s t ảnh h ởng của chậm phanh đến hiệu quả phanh ĐXSMRM trên
đ ờng vòng .................................................................................................................. 36
3.3.6. Khảo s t ảnh h ởng của nhanh phanh đến hiệu quả phanh ĐXSMRM trên
đ ờng vòng .................................................................................................................. 46
6. Phụ lục 6. Tính sai số gi a thí nghiệm và mô phỏng .................................................. 56

v


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
XĐK
SMRM
ĐXSMRM
G(OXYZ)
B(Cxyz)
MBS

Đơn vị

Giải nghĩa

x c1 , y c1 , z c1

m

Xe đầu kéo (Tractor)
S mi r moóc (Semi-trailer)
Đoàn xe s mi r moóc (Tractor Semi-trailer)
Hệ tọa độ cố định G
Hệ tọa độ vật hoặc hệ tọa độ cục bộ B
Hệ nhiều vật (Multi Body System)
Hệ thống phanh chống bó cứng bánh xe (Anti-lock Brake
System)
Hệ thống điều khi n lực kéo (Traction Control System)

Hệ thống phanh khí nén điều khi n bằng điện tử
(Electronic Pneumatic Brake)
Điều khi n ổn định điện tử (Electronic Stability Programe)
Số cầu của đoàn xe s mi r moóc, i = 1÷6
j = 1 b nh xe bên tr i j = 2 b nh xe bên phải; j = 1÷2
Chuy n vị XĐK trong hệ tọa độ cục bộ B(C1xc1yc1zc1)

xc2 , yc2 , zc2

l1
l2
l3
lk1
hc1
l4
l5
l6
lk2
hc2
hk1
hk2

m
m
m
m
m
m
m
m

m
m
m
m
m

hBi

m

2bi
2wi

m
m
rad

Chuy n vị SMRM trong hệ tọa độ cục bộ B(C2xc2yc2zc2)
Khoảng c ch từ cầu 1 đến trọng tâm XĐK
Khoảng c ch từ cầu 2 đến trọng tâm XĐK
Khoảng c ch từ cầu 3 đến trọng tâm XĐK
Khoảng c ch từ tâm khớp yên ngựa đến trọng tâm XĐK
Chiều cao từ mặt đ ờng đến trọng tâm XĐK
Khoảng c ch từ cầu 4 đến trọng tâm SMRM
Khoảng c ch từ cầu 5 đến trọng tâm SMRM
Khoảng c ch từ cầu 6 đến trọng tâm SMRM
Khoảng c ch từ tâm chốt kéo đến trọng tâm SMRM
Chiều cao từ mặt đ ờng đến trọng tâm SMRM
Chiều cao từ mặt đ ờng đến tâm khớp yên ngựa
Chiều cao từ mặt đ ờng đến tâm chốt kéo

Chiều cao từ mặt đ ờng đến đi m đặt lực liên kết ngang
gi a khối l ợng đ ợc treo và không đ ợc treo cầu thứ i
Vết b nh xe cầu thứ i
Khoảng c ch hai chốt nhíp cầu thứ i
Góc quay quanh trục y của b nh xe thứ ij

c1

Độ

Góc quay thân XĐK quanh trục yc1, xc1, zc1

c2

Độ

Góc quay thân SMRM quanh trục yc2, xc2, zc2

Độ

Góc lệch gi a thân XĐK và thân SMRM

k

Độ

Góc quay vô lăng

 11 ,  12

Độ

Góc quay b nh xe dẫn h ớng bên tr i và bên phải

 ij

Độ

Góc lệch bên của b nh xe thứ ij
Hệ số tr ợt dọc của b nh xe thứ ij
Hệ số b m dọc hệ số bám ngang của b nh xe thứ ij
Hệ số b m dọc lớn nhất và nhỏ nhất của b nh xe

ABS
TCS
EPB
ESP
i
j

 ij

 c1 ,  c1 , 
 c2 ,  c2 , 



K



c1



sxij
xij, yij
x,max, x,min

c2

vi


y,max, y,min
 1 j ,

2 j

,

3 j

Độ

xij, yij
z c1 , z c1
x

c1

,x

c1

, x c1

y

c1

,y

c1

, y c1

zc2 , zc2
x

c2

,x

c2

, x c2

y

c2

,y

c2

, y c2

m, m/s2
m, m/s,
m/s2
m, m/s,
m/s2
m, m/s2
m, m/s,
m/s2
m, m/s,
m/s2

x

ij

,x

ij

m, m/s

y

ij

,y

ij

m, m/s

 A ij ,  A ij
z Ai , z Ai , z Ai
x Ai , x Ai , x Ai
y Ai , y Ai , y Ai

zk1 , z

k2

Chuy n vị vận tốc gia tốc ph

ng dọc trọng tâm XĐK

Chuy n vị vận tốc gia tốc ph

ng ngang trọng tâm XĐK

Chuy n vị gia tốc ph

ng thẳng đứng trọng tâm SMRM

Chuy n vị vận tốc gia tốc ph

Chuy n vị gia tốc ph

m, m/s,
m/s2
m, m/s,
m/s2
m, m/s,
m/s2
m

Chuy n vị vận tốc gia tốc ph
cầu thứ i

m

ij

m

hij

m

exij

m

eyij

m

c
mc1, mc2
Mc1, Mc2
mAi
mk
FRk
Fwxk
Fmk
Fk

m
kg
kg
kg
kg
m/s2
N
N
N
N

Jy1, Jy2

kgm2

Jy11, Jy12

kgm2

ng dọc trọng tâm SMRM

Chuy n vị vận tốc gia tốc ph ng ngang trọng tâm
SMRM
Chuy n vị vận tốc ph ng dọc tâm vết tiếp xúc bánh xe
thứ ij
Chuy n vị vận tốc ph ng ngang tâm vết tiếp xúc b nh xe
thứ ij

m, m/s2

zij

xk

Hệ số b m ngang lớn nhất và nhỏ nhất của b nh xe
Góc quay thanh cân bằng dọc 1 2 3 của hệ thống treo
Tọa độ tâm vết tiếp xúc b nh xe thứ ij
Chuy n vị gia tốc ph ng thẳng đứng trọng tâm XĐK

ng thẳng đứng tâm b nh xe thứ ij

Chuy n vị vận tốc gia tốc ph

ng thẳng đứng trọng tâm
ng dọc trọng tâm cầu thứ i

Chuy n vị vận tốc gia tốc ph ng ngang trọng tâm cầu

thứ i
Chuy n vị ph ng thẳng đứng tâm khớp yên ngựa
Chuy n vị ph ng thẳng đứng của đầu trên hệ thống treo
b nh xe thứ ij
Chuy n vị ph ng thẳng đứng của đầu d ới hệ thống treo
b nh xe thứ ij
Biên độ mấp mô mặt đ ờng của b nh xe thứ ij
Khoảng dịch chuy n ph ng dọc của phản lực thẳng đứng
t c dụng lên b nh xe thứ ij
Khoảng dịch chuy n ph ng ngang của phản lực thẳng
đứng t c dụng lên b nh xe thứ ij
Chiều dài thanh cân bằng dọc của hệ thống treo
Khối l ợng đ ợc treo XĐK và SMRM
Khối l ợng XĐK và SMRM
Khối l ợng không đ ợc treo cầu thứ i
Khối l ợng xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm
Gia tốc ph ng dọc xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm
Lực cản lăn xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm
Lực cản không khí ph ng x xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm
Lực tại móc kéo của xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm
Lực kéo của xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm
Mô men quán tính trục y khối l ợng đ ợc treo XĐK và
SMRM
Mô men quán tính trục y thanh cân bằng dọc số 1 của hệ
vii


, F y ij , F z i j

N

F xc 1 , F yc 1 , F zc 1

N

F xc 2 , F yc 2 , F zc 2

N

F xij

N

thống treo bên tr i và bên phải
Mô men qu n tính trục y thanh cân bằng dọc số 2 của hệ
thống treo bên tr i và bên phải
Mô men qu n tính trục y thanh cân bằng dọc số 3 của hệ
thống treo bên tr i và bên phải
Mô men qu n tính trục y của b nh xe thứ ij
Lực đàn hồi của hệ thống treo b nh xe thứ ij
Lực cản của hệ thống treo b nh xe thứ ij
Lực đàn hồi h ớng kính của lốp thứ ij
Phản lực tại chốt kéo ph ng x, y, z
Diện tích cản không khí ph ng x, y
Hệ số khí động của không khí ph ng x y
Mật độ không khí
Tâm khí động của XĐK và SMRM
Trọng tâm XĐK và SMRM
Trọng tâm của cầu thứ i
Lực t c dụng tại tâm vết tiếp xúc b nh xe thứ ij ph ng x,

y, z
Tổng c c lực t c dụng lên XĐK qui về trọng tâm C1
ph ng x y z
Tổng c c lực t c dụng lên SMRM qui về trọng tâm C 2
ph ng x y z
Lực dọc của b nh xe thứ ij t c dụng lên khung xe

F G ij

N

Tải trọng tĩnh t c dụng lên b nh xe thứ ij

MAij
MBij

Nm
Nm

Mxc1, Myc1, Mzc1

Nm

Mxc2, Myc2, Mzc2

Nm

FRij
fij

N

Fi

N

rdij

m

Mô men chủ động b nh xe thứ ij
Mô men phanh b nh xe thứ ij
Tổng mô men t c dụng lên XĐK qui về trọng tâm C1
quanh trục xc1, yc1, zc1
Tổng mô men t c dụng lên SMRM qui về trọng tâm C2
quanh trục xc2, yc2, zc2
Lực cản lăn b nh xe thứ ij; FRij = Fzijfij
Hệ số cản lăn b nh xe thứ ij
Lực liên kết ngang gi a khối l ợng đ ợc treo và không
đ ợc treo cầu thứ i
B n kính động của lốp thứ ij ; rd ij  r0 ij  ( h ij   ij )

r0ij

m

B n kính tĩnh của lốp thứ ij ; r0 ij  rij  f ijt

rij

m

B n kính thiết kế của lốp thứ ij

t

f ij

m

Độ võng tĩnh lốp thứ ij

t

m

Độ võng động hành tr nh trả hệ thống treo b nh xe thứ ij

f d ij

n

m

Độ võng động hành tr nh nén hệ thống treo b nh xe thứ ij

Cij
Kij
CLij

N/m
Ns/m
N/m

Jy21, Jy22

kgm2

Jy31, Jy32

kgm2

JAyij
FCij
FKij
FCLij
Fkx, Fky, Fkz
Ax, Ay
Cwx, Cwy

kgm2
N
N
N
N
m2



kg/m3

Cw1, Cw2
C1, C2
Ai
F x ij

f d ij

Độ cứng hệ thống treo b nh xe thứ ij
Hệ số cản hệ thống treo b nh xe thứ ij
Độ cứng h ớng kính của lốp thứ ij

viii


DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Các loại đoàn xe của Mỹ [30] ................................................................................ 4
Hình 1.2 Các loại đoàn xe theo DAF [27] ............................................................................ 4
Hình 1.3 Các loại đoàn xe phức hợp [16] ............................................................................. 5
Hình 1.4 Các loại đoàn xe theo ti u chu n i t Nam [12] ................................................... 6
Hình 1.5 oàn xe SMRM nghi n cứu [48] .......................................................................... 12
Hình 1.6 Cấu trúc các dạng mô hình [36] .......................................................................... 14
Hình 2.1 Khối lượng đoàn xe sơ mi rơ mooóc .................................................................... 18
Hình 2.2 H tọa độ cố định, cục bộ và quy dẫn của XSMRM ......................................... 21
Hình 2.3 Ngoại lực tác dụng l n XSMRM ....................................................................... 23
Hình 2.4 Sơ đ động lực học X K trong m t ph ng đư ng ............................................... 25
Hình 2.5 Sơ đ động lực học SMRM trong m t ph ng đư ng ........................................... 26
Hình 2.6 Sơ đ động lực học X K phương th ng đứng...................................................... 27
Hình 2.7 Sơ đ động lực học SMRM phương th ng đứng .................................................. 29
Hình 2.8 Sơ đ động lực học ngang X K ........................................................................... 31

Hình 2.9 Sơ đ động lực học ngang SMRM ........................................................................ 32
Hình 2.10 Sơ đ động lực học bánh xe ................................................................................ 35
Hình 2.11 Mô hình h thống treo ........................................................................................ 35
Hình 2.12 c tính đàn h i của h thống treo nhíp [13] .................................................... 35
Hình 2.13 ộng lực học thanh c n b ng dọc của c u 2,3 .................................................. 36
Hình 2.14 ộng lực học thanh c n b ng dọc của c u 4,5,6 ............................................... 37
Hình 2.15 Quan h hình học theo phương z của xe đ u o ............................................... 38
Hình 2.16 Quan h hình học theo phương z của SMRM ..................................................... 39
Hình 2.17 Quan h hình học theo phương z của c u xe ...................................................... 40
Hình 2.18 Sơ đ động học h p y n ngựa ........................................................................... 40
Hình 2.19 ực li n t tại h p y n ngựa của XSMRM ................................................... 41
Hình 2.20 Sơ đ lực li n t lốp-đư ng............................................................................... 42
Hình 2.21 Sơ đ tính lực li n t lốp-đư ng theo Ammon [13] .......................................... 45
Hình 3.1 Góc quay vô lăng .................................................................................................. 48
Hình 3.2 Mô men đ u vào khảo sát ..................................................................................... 49
Hình 3.3 Cấu trúc chương trình mô phỏng ......................................................................... 53
Hình 3.4 Gia tốc và qu ng đư ng phanh tr n 6 loại đư ng 60Km h .............................. 55
Hình 3.5
thị h số tải trong động của XSMRM tr n 6 loại đư ng 60Km h ............. 56
Hình 3.6
thị h số t n dụng bám của XSMRM tr n 6 loại đư ng 60Km h .............. 57
Hình 3.7
thị h số trượt tr n 6 loại đư ng v n tốc 60Km/h ....................................... 58
Hình 3.8
thị gia tốc và qu ng đư ng phanh XSMRM tr n 6 loại đư ng 80Km h ... 60
Hình 3.9
thị h số tải trong động của XSMRM tr n 6 loại đư ng 80Km/h ............. 61
Hình 3.10
thị h số t n dụng bám của XSMRM tr n 6 loại đư ng 80Km/h ............ 62
Hình 3.11

thị h số trượt của XSMRM tr n 6 loại đư ng v n tốc 60Km/h ............. 62
Hình 3.12
thị gia tốc và qu ng đư ng phanh XSMRM v i 6 mức phanh 60 m h ... 64
Hình 3.13
thị tải trong động của XSMRM v i 6 mức phanh 60km/h ...................... 65
Hình 3.14
thị h số t n dụng bám của XSMRM v i 6 mức phanh 60Km h ............. 66
Hình 3.15
thị h số trượt của XSMRM v i 6 mức phanh 60Km h ........................... 67
Hình 3.16
thị gia tốc và qu ng đư ng phanh XSMRM v i 6 mức phanh 80Km h .. 68
Hình 3.17
thị tải trong động của XSMRM v i 6 mức phanh 80Km/h ..................... 69
Hình 3.18
thị h số t n dụng bám của XSMRM v i 6 mức phanh 80Km/h ............. 70
Hình 3.19
thị h số trượt của XSMRM v i 6 mức phanh 80Km/h ........................... 71
Hình 3.20 Gia tốc và qu ng đư ng phanh ứng v i các v n tốc hác tr n đư ng 0,8 ........ 73
ix


Hình 3.21 Tải trọng động của XSMRM ứng v i các v n tốc hác nhau tr n đư ng 0,8 . 74
Hình 3.22 H số t n dụng bám của XSMRM ứng v i các v n tốc hác nhau tr n đư ng
0,8 ........................................................................................................................................ 74
Hình 3.23 H số trượt của XSMRM ứng v i các v n tốc hác nhau tr n đư ng 0,8 ....... 75
Hình 3.24 Gia tốc và qu ng đư ng phanh ứng v i các v n tốc hác tr n đư ng 0,6 ........ 77
Hình 3.25 Tải trọng động của XSMRM ứng v i các v n tốc hác nhau tr n đư ng 0,6 . 78
Hình 3.26 H số t n dụng bám của XSMRM ứng v i các v n tốc hác nhau tr n đư ng
0,6 ........................................................................................................................................ 78
Hình 3.27 H số trượt của XSMRM ứng v i các v n tốc hác nhau tr n đư ng 0,6 ....... 79

Hình 3.28 Thông số hi u quả phanh ứng v i 6 mức phanh trong đư ng v ng xmax=0,8 .. 81
Hình 3.29
thị tải trong động ứng v i 6 mức phanh trong đư ng v ng xmax=0,8......... 82
Hình 3.30
thị h số t n dụng bám ứng v i 6 mức phanh trong đư ng v ng xmax=0,8 83
Hình 3.31
thị h số trượt của XSMRM v i 6 mức phanh 60Km h ........................... 84
Hình 3.32 Thông số hi u quả phanh ứng v i 6 mức phanh trong đư ng v ng xmax=0,6 .. 86
Hình 3.33 H số tải trong động ứng v i 6 mức phanh trong đư ng v ng xmax=0,6 ......... 87
Hình 3.34
thị h số t n dụng bám ứng v i 6 mức phanh trong đư ng v ng xmax=0,6 88
Hình 3.35 H số trượt của XSMRM ứng v i 6 mức phanh trong đư ng v ng xmax=0,6 88
Hình 3.36 Thông số hi u quả phanh ứng v i 6 mức ch m phanh trong đư ng v ng
xmax=0,8 ............................................................................................................................. 90
Hình 3.37 H số tải trong động ứng v i 6 mức ch m phanh trong đư ng v ng xmax=0,8 91
Hình 3.38
thị h số t n dụng bám ứng v i 6 mức ch m phanh trong đư ng v ng
xmax=0,8 ............................................................................................................................. 92
Hình 3.39 H số trượt của XSMRM ứng v i 6 mức ch m phanh trong đư ng v ng
xmax=0,8 ............................................................................................................................. 93
Hình 3.40 Hi u quả phanh ứng v i 6 mức nhanh phanh trong đư ng v ng xmax=0,8 ...... 95
Hình 3.41 H số tải trong động ứng v i 6 mức nhanh phanh trong đư ng v ng xmax=0,8
............................................................................................................................................. 96
Hình 3.42 H số t n dụng bám ứng v i 6 mức nhanh phanh trong đư ng v ng xmax=0,8 97
Hình 3.43 H số trượt của XSMRM ứng v i 6 mức nhanh phanh trong đư ng v ng
xmax=0,8 ............................................................................................................................. 98
Hình 3.44 Hi u quả phanh XSMRM ứng v i 12 mức nhanh ch m phanh ....................... 99
Hình 3.45 H số trượt của XSMRM ứng v i 12 mức nhanh ch m phanh ........................ 99
Hình 4.1 Kích thư c XSMRM thí nghi m ....................................................................... 104
Hình 4.2 ực tác dụng l n ô tô theo phương th ng đứng.................................................. 105

Hình 4.3 Sơ đ lắp đ t cảm bi n tr n XSMRM thí nghi m ............................................ 107
Hình 4.4 Sơ đ xác định hàm h số bám của bánh xe ....................................................... 108
Hình 4.5 Sơ đ h thống thí nghi m đo hàm h số bám của bánh xe ................................ 109
Hình 4.6 Cảm bi n Loadcell ZSGB-A-30T ........................................................................ 109
Hình 4.7
gá và cảm bi n loadcell ZSGB-A-30T .......................................................... 110
Hình 4.8 Cấu tạo cảm bi n đo gia tốc ............................................................................... 110
Hình 4.9 Cấu tạo cảm bi n đo số v ng quay bánh xe Encoder ......................................... 111
Hình 4.10
gá cảm bi n đo số v ng quay bánh xe ........................................................ 111
Hình 4.11 Sơ đ hối bộ thu nh n và x l tín hi u NI ..................................................... 112
Hình 4.12 Xe o và XSMRM thí nghi m ....................................................................... 113
Hình 4.13 ắp đ t cảm bi n v n tốc góc bánh xe c u 5 và c u 6 ..................................... 114
Hình 4.14 ắp đ t cảm bi n đo lực dọc XSMRM ........................................................... 114
Hình 4.15 Sơ đ đấu d y cảm bi n và thi t bị đo .............................................................. 115
Hình 4.16 C n hối lượng c u xe ...................................................................................... 116
Hình 4.17 Xe tư i tạo đư ng ư t....................................................................................... 117
x


Hình 4.18 Hàm h số bám của bánh xe hi phanh tr n đư ng hô tại 50km/h ................ 118
Hình 4.19 Hàm h số bám của bánh xe hi phanh tr n đư ng ư t tại 50 m h ................. 118
Hình 4.20 ực phanh bánh xe 62 tr n đư ng hô tại 50km/h ........................................... 119
Hình 4.21 Phản lực th ng đứng bánh xe 62 hi phanh tr n đư ng hô tại 50km/h ......... 120
Hình 4.22 Sai l ch gi a t quả thí nghi m và mô phỏng ................................................. 120

xi


MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài
Nhằm đ p ứng nhu cầu vận chuy n ngày càng cao của xã hội các đoàn xe s mi r
moóc (ĐXSMRM) ngày càng ph t tri n đ phục vụ cho việc vận chuy n hàng hóa m y
móc thiết bị. Đoàn xe SMRM có th vận chuy n đ ợc nh ng hàng hóa có kích th ớc và
khối l ợng lớn công suất vận chuy n cao, chi phí vận chuy n thấp, ít tiêu hao nhiên liệu,
giảm l ợng khí thải góp phần giảm n tắc giao thông và giảm ô nhi m môi tr ờng. Tuy
nhiên, việc ph t tri n ĐXSMRM cũng kéo theo nhiều hệ lụy cho xã hội cần phải khắc phục
nh : ĐXSMRM làm cầu đ ờng mau bị h hỏng; ĐXSMRM d mất ổn định và gây nhiều
tai nạn giao thông. Qua nghiên cứu thấy rằng c c vụ tai nạn giao thông do ĐXSMRM gây
ra th ờng có liên quan đến hiệu quả phanh và kỹ thuật điều khi n của l i xe nhất là khi
chạy trên đ ờng có hệ số b m thấp hoặc phanh trong đ ờng vòng [23]. Tai nạn giao thông
do ĐXSMRM gây ra đ ợc xã hội rất quan tâm nh ng ở Việt Nam ch a có nhiều công tr nh
nghiên cứu về nó. Hiện nay, ở Việt Nam ch a có công tr nh nào nghiên cứu về hiệu quả
phanh ĐXSMRM. Đ góp phần c ng với xã hội làm giảm tai nạn giao thông đặc biệt là tai
nạn giao thông do c c ĐXSMRM gây ra đề tài “Nghiên cứu hiệu quả phanh trên đường
có hệ số bám khác nhau của đoàn xe sơ mi rơ moóc làm cơ sở đề xuất giải pháp nhằm
giảm thiểu tai nạn giao thông” đ ợc chọn đ nghiên cứu.
Kết quả nghiên cứu đạt đ ợc là đã xây dựng mô hình và mô phỏng động lực học
phanh

XSMRM khá gần với điều kiện thực có th khảo s t và mô phỏng c c trạng th i

phanh ĐXSMRM khi cho tr ớc c c hàm điều khi n của l i xe nh mô men chủ động, mô
men phanh, góc quay vô lăng ở c c trạng th i đ ờng có hệ số b m kh c nhau cũng nh c c
yếu tố ảnh h ởng kh c. Trong luận n cũng tr nh bày ph

ng ph p đo và xây dựng hệ

thống thí nghiệm phanh ĐXSMRM. Hiệu quả phanh ĐXSMRM đ ợc đ nh gi qua 2

thông số là gia tốc phanh và ổn định phanh th hiện qua sự tr ợt b nh xe, cũng nh góc
lệch trục dọc gi a XĐK và SMRM. Mô h nh cho phép khảo s t ảnh h ởng của t c động
điều khi n xe nh c ờng độ phanh góc quay vô lăng cũng nh hệ số b m đến hiệu quả
phanh ĐXSMRM.
Đối t ợng nghiên cứu là ĐXSMRM 6 cầu chuyên d ng đ chở container 40 feet, đây
là một loại xe đ ợc sử dụng rất nhiều hiện nay ở Việt Nam. Đoàn xe SMRM có hai thân,
đ ợc nối với nhau bằng mâm xoay (khớp yên ngựa).
1


Hiệu quả phanh ĐXSMRM đ ợc nghiên cứu bằng lý thuyết và thực nghiệm động lực
học phanh không nghiên cứu sâu về kết cấu và vật liệu của hệ thống phanh cũng nh
không nghiên cứu phản ứng của hệ thống phanh từ bàn đạp đến c cấu phanh.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Hiện nay nhiều ĐXSMRM của n ớc ngoài đ ợc nhập vào Việt Nam. Một số công
ty trong n ớc cũng tham gia chế tạo lắp r p ĐXSMRM theo thiết kế và dây chuyền sản
xuất của n ớc ngoài. Hầu hết c c ĐXSMRM đ ợc chế tạo và l u hành ở Việt Nam đều
theo tiêu chuẩn đ ờng s của n ớc ngoài. Đ ờng s của Việt Nam làm ch a đủ chuẩn khí
hậu lại ẩm ớt quanh năm xe ở Việt Nam th ờng xuyên chở qu tải nên ĐXSMRM ở Việt
Nam th ờng d mất ổn định và gây tai nạn giao thông. Kết quả nghiên cứu hiệu quả phanh
ĐXSMRM của luận n là c

sở ban đầu cho việc nghiên cứu động lực học phanh

ĐXSMRM theo quy định của tiêu chuẩn TCVN 7360:2008 - ISO 7634:2007, TCVN
10536:2014 - ISO 14792:2011, TCVN 10537: 2014 - ISO 14793:2011 [12], ISO 14794:
2011 [24] và tiêu chuẩn Châu u ECE-R13 [33].
Mô h nh và ch

ng tr nh mô phỏng động lực học phanh ĐXSMRM cho phép khảo

sát c c trạng th i phanh ĐXSMRM nhằm t m ra quy luật và giới hạn mất ổn định của đoàn
xe khi phanh trong nh ng điều kiện đ ờng và kỹ thuật l i xe kh c nhau giúp cho l i xe có
c sở điều khi n ổn định và an toàn. Ngoài ra kết quả nghiên cứu của luận n có th làm
tài liệu tham khảo cho c c công ty chế tạo nghiên cứu thay đổi kết cấu cải tiến sản phẩm;
làm c sở cho c c nhà quản lý giao thông ban hành c c quy định về thiết kế chế tạo đăng
ki m vận hành và khai th c ĐXSMRM luận n cũng có th d ng làm tài liệu tham khảo
cho c n bộ kỹ thuật và học viên ngành công nghệ ô tô. Xa h n mô h nh và kết quả mô
phỏng có th

p dụng khi nghiên cứu thiết kế phân bố mô men phanh lý t ởng và mô

phỏng hệ thống phanh khí có trang bị ABS vốn ch a đ ợc ph t tri n [52],
Điểm mới của luận án
Đoàn xe SMRM là một hệ nhiều vật cấu trúc phức tạp nên luận n sử dụng ph
pháp tách cấu trúc đ thiết lập mô h nh ph

ng

ng ph p này cho phép mô đun ho c c phần

tử trong c hệ d dàng thay đổi cấu trúc và đặc tính cụm d thực hiện và ph hợp với t
duy mô phỏng trên m y tính. Dựa trên ph
Newton-Euler đ thiết lập hệ ph
ph

ng ph p t ch cấu trúc và sử dụng ph

ng tr nh

ng tr nh động lực học phanh ĐXSMRM 6 cầu gồm 42

ng trình.
Đi m mới của luận n là đã vận dụng hợp lý ph

ng ph p t ch cấu trúc hệ nhiều vật
2


mô tả ĐXSMRM 6 cầu chuy n động trong hệ tọa độ t
Newton-Euler lập tr nh theo cấu trúc mô đun. Với ph

ng đối và sử dụng hệ ph

ng tr nh

ng ph p này có th lập mô h nh

động lực học phanh ĐXSMRM 6 cầu và cho c c loại xe t

ng tự kh c nhau. Lần đầu tiên

một hệ thống thí nghiệm động lực học phanh đ ợc tr nh bày ở Việt Nam có th

x c định

đ ợc hàm hệ số b m x(sx) làm thông số đầu vào cho mô h nh khảo s t và mở rộng đ
khảo s t động lực học phanh đoàn xe.
Cấu tr c của luận án
Luận n tổng cộng có 125 trang bao gồm phần mở đầu ( 3 trang); Ch

quan vấn đề nghiên cứu (13 trang); Ch
(30 trang); Ch

ng 1: Tổng

ng 2: Mô h nh động lực học phanh ĐXSMRM

ng 3: Khảo s t động lực học phanh ĐXSMRM (56 trang); Ch

ng 4: Thí

nghiệm phanh ĐXSMRM (20 trang); Kết luận và kiến nghị ( 3 trang); Tài liệu tham khảo
(52 tài liệu); Danh mục công tr nh đã công bố của luận n (10 công tr nh); luận n có 94
h nh và đồ thị 06 phụ lục.

3


Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Xu thế phát triển ĐXSMRM và tính cấp thiết của vấn đề nghiên
cứu
Đoàn xe là một tổ hợp của nhiều xe đ n đ ợc nối với nhau bằng khớp quay. Hiện
nay trên thế giới có rất nhiều dạng đoàn xe nh xe kéo một hay nhiều r moóc đ n hoặc xe
kéo SMRM kéo theo một số r moóc độc lập.
Theo phân loại của Mỹ [30] đoàn xe đ ợc chia thành hai nhóm c bản nh :
- Đoàn xe SMRM (h nh 1.1a): loại 3 cầu 4 cầu 5 cầu 6 cầu.
- Đoàn xe SMRM kéo r moóc (h nh 1.1b): loại 1 r moóc 2 r moóc.

a)

b)

Hình 1.1 Các loại đoàn xe của Mỹ [30]

Theo phân loại của DAF [27] có c c loại đoàn xe c bản nh sau:
- Xe đầu kéo (hình 1.2A);
- Xe tải (h nh 1.2B);
- Đoàn xe kéo r moóc (h nh 1.2C);
- Đoàn xe SMRM (h nh 1.2D).

Hình 1.2 Các loại đoàn xe theo DAF [27]

4


Ngoài ra đ nâng cao công suất vận tải theo [16] ng ời ta kết hợp c c loại c bản
trên thành đoàn xe phức hợp nh :
- Xe tải 4 cầu kéo r moóc 3 cầu (H nh 1.3A);
- Xe tải 3 cầu kéo r moóc 5 cầu (H nh 1.3B);
- Xe tải 3 cầu kéo 2 r moóc cầu trung tâm (H nh 1.3C);
- Xe tải 4 cầu kéo r moóc cầu trung tâm (H nh 1.3D);
- Đoàn xe SMRM kéo r moóc cầu trung tâm (H nh 1.3E);
- Đoàn xe SMRM kéo r moóc nhiều cầu (H nh 1.3F).

Hình 1.3 Các loại đoàn xe phức hợp [16]

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6211:2003 [12] Việt Nam có c c loại đoàn xe
đ ợc phép tham gia l u thông nh sau:
- R moóc chở kh ch (hình 1.4A);
- R moóc chở hàng (hình 1.4B);

- R moóc ki u caravan (hình 1.4C): Đ ợc thiết kế đ làm nhà ở l u động;
- S mi r moóc chở kh ch (hình 1.4D);
- S mi r moóc chở hàng (h nh 1.4E);
- Tổ hợp ô tô - r moóc chở hàng (h nh 1.4F);
- Tổ hợp ô tô - r moóc chở kh ch (h nh 1.4G);
- Đoàn xe s mi r moóc (h nh 1.4H);

5


- Đoàn xe s mi r moóc kéo r moóc (h nh 1.4K).

Hình 1.4 Các loại đoàn xe theo ti u chu n i t Nam [12]

Hiện nay trên thế giới đang có nhu cầu tăng c ờng vận tải bằng đoàn xe đ tận dụng
nh ng hạ tầng giao thông c sở đã ph t tri n nhằm giải quyết vấn đề n tắc giao thông
giảm l ợng khí thải giảm ô nhi m môi tr ờng. Nghị quyết 96 53EC của Liên minh Châu
u x c định trọng l ợng và kích th ớc xe tải nặng cho phép xe tải có tải trọng lớn h n và
dài h n nhằm phục vụ cho vận tải liên vận quốc tế việc này cho phép tăng khả năng vận
tải giảm n tắc giao thông và giảm l ợng khí thải. Tuy nhiên việc ph t tri n đoàn xe cũng
kéo theo một số hệ lụy nh tăng p lực đối với đ ờng làm giảm tuổi thọ của đ ờng đồng
thời cũng gia tăng tai nạn giao thông. Trong đó phanh là một yếu tố gây tai nạn giao thông
của đoàn xe [23].
Nhằm đ p ứng nhu cầu ngày càng cao về vận chuy n hàng hóa c c n ớc trên thế
giới đã sử dụng rất nhiều đoàn xe SMRM. Theo thống kê ở Mỹ năm 2 13 có khoảng 5 6
triệu ĐXSMRM [46]. T nh h nh sử dụng ĐXSMRM ở Châu

u trong nh ng năm gần đây

cũng ph t tri n rất mạnh. Đến năm 2 12 số l ợng ĐXSMRM ở c c n ớc Châu

u nh :

Ph p khoảng 310 ngàn xe Đức gần 29 ngàn xe Phần Lan h n 27 ngàn xe Tây Ban Nha
h n 25 ngàn xe Thổ Nhĩ K h n 2

ngàn xe Hà Lan h n 13 ngàn xe

khoảng 100

ngàn xe Rumani gần 8 ngàn xe Công hòa Séc khoảng 50 ngàn xe [44].
Ở Việt Nam hiện nay số l ợng ĐXSMRM cũng ph t tri n rất mạnh theo số liệu của
Cục Đăng ki m Việt Nam hiện nay cả n ớc có gần 70.000 ĐXSMRM. Số l ợng
ĐXSMRM tăng mạnh ở c c địa ph

ng có nhiều bến cảng khu công nghiệp cửa khẩu nh

Thành phố Hải Phòng tính đến th ng 7 năm 2 13 có khoảng 7.1
phố Hồ Chí Minh đến cuối năm 2 15 có gần 11.5

ĐXSMRM [50], thành

ĐXSMRM [49].

Đoàn xe SMRM có u đi m là vận chuy n đ ợc nhiều hàng hóa và có th vận
chuy n đ ợc nh ng hàng hóa có kích th ớc lớn nên chi phí vận chuy n thấp giảm số
l ợng xe tham gia vận chuy n giảm n tắc giao thông giảm tiêu hao nhiên liệu và ô nhi m
6

môi tr ờng. Hiện nay số l ợng hàng hóa vận chuy n bằng ĐXSMRM chiếm tỉ lệ rất cao.
Theo thống kê của Eurostat [44] đoàn xe vận chuy n khoảng 50% tổng l ợng hàng hóa
chuyên chở của c c n ớc c biệt ở Phần Lan chiếm 57

Thụy Đi n chiếm 52 .

Tuy nhiên, do ĐXSMRM có kích th ớc và khối l ợng lớn nên d mất ổn định
chuy n động và gây tai nạn giao thông. Hà Lan cho phép chiều dài tối đa 25 25m khối
l ợng tối đa 6

kg (c c n ớc Bắc u t

ng ứng 18 75m và 5

kg) [52].Tai nạn giao

thông đang là nổi lo chung của toàn nhân loại. Theo thống kê của tổ chức y tế thế giới
WHO công bố ngày 19 4 2

7 [43] trung b nh mỗi năm tai nạn giao thông làm chết

khoảng 1 2 triệu ng ời và làm bị th

ng khoảng 35 triệu ng ời.

Ở Mỹ vào năm 1996 và 1997 trung b nh mỗi năm có khoảng 15 ngàn vụ tai nạn lật
xe tải nặng trong đó có h n 9 ngàn ĐXSMRM [18]. Năm 2 13 có h n 35 ngàn ng ời
chết 3 8 triệu ng ời bị th

ng v tai nạn giao thông [26].

Ở Việt Nam Theo thống kê của Ủy ban An toàn giao thông quốc gia năm 2 13 cả
n ớc xảy ra 31.266 vụ tai nạn giao thông làm 9.8 5 ng ời chết và 32.253 ng ời bị th

ng

[45]. Năm 2 14 xảy ra 25.322 vụ tai nạn giao thông làm 8.996 ng ời chết và 24.417 ng ời
bị th

ng [51].
Tai nạn giao thông xảy ra đối với ĐXSMRM do rất nhiều nguyên nhân trong đó

nguyên nhân chủ yếu là do đoàn xe mất ổn định chuy n động trên đ ờng khi tăng tốc khi
phanh, khi v ợt xe tr nh ch ớng ngại vật khi chạy trên đ ờng có hệ số b m thấp hoặc khi
đoàn xe đi vào đ ờng vòng. V vậy việc nghiên cứu ảnh h ởng của đ ờng và kỹ thuật vận
hành đến hiệu quả phanh ĐXSMRM là vấn đề có ý nghĩa thực ti n và cấp b ch trong t nh
h nh hiện nay ở Việt Nam.

1.2 Tình hình nghiên cứu ở trong và ngoài nước
1.2.1 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
Ở Việt Nam hiện nay có một số công tr nh nghiên cứu về hệ thống phanh ô tô và một
số luận văn nghiên cứu về hiệu quả phanh ĐXSMRM đ ợc công bố tiêu bi u nh sau:
Phạm H u Nam đã nghi n cứu phương pháp đánh giá phanh ô tô [10]. T c giả đã
xây dựng đ ợc c c bi u thức to n học bi u di n quan hệ phụ thuộc gi a hệ số b m với tốc
độ chuy n động của ô tô và độ tr ợt của b nh xe với mặt đ ờng trong qu tr nh phanh; đã
sử dụng ph

ng ph p thống kê vào lý thuyết quy hoạch thực nghiệm đ nghiên cứu t c

động đồng thời của nhân tố tốc độ và p suất ảnh h ởng tới sự làm việc của c cấu phanh ô

7


tô; đồng thời đã tiến hành thí nghiệm nghiên cứu hiệu quả phanh ô tô khi c cấu phanh bị
ớt. Tuy nhiên đề tài ch a xét đến ảnh h ởng của đ ờng và c c yếu tố vận hành đến hiệu
quả phanh ô tô.
Đào Đ nh Tại đã nghi n cứu ổn định xe

o bán moóc quay v ng [3]. T c giả đã

nghiên cứu xe kéo b n moóc 3 cầu bằng mô h nh phẳng tuyến tính nhằm t m miền vận tốc
ổn định tr ợt bên và sử dụng mô h nh không gian tuyến tính đ t m miền vận tốc ổn định
lật bên khi quay vòng. Đề tài đã sử dụng mô h nh lốp tuyến tính đ nghiên cứu động lực
học xe kéo b n moóc khi quay vòng nên không mô tả đ ợc trạng th i t ch b nh và ch a
nghiên cứu c c yếu tố ảnh h ởng đến hiệu quả phanh xe kéo b n moóc khi quay vòng.
D

ng Tiến Minh đã nghi n cứu chất lượng phanh ô tô qu n sự v i h thống phanh

có lắp bộ đi u h a lực phanh [2]. T c giả đã xây dựng mô h nh to n đ nghiên cứu động
lực học phanh ô tô hai cầu có lắp bộ điều hòa lực phanh; khảo s t ảnh h ởng của bộ điều
hòa lực phanh tới chất l ợng phanh ô tô quân sự sử dụng ở Việt Nam; thực nghiệm đo chất
l ợng phanh trên ô tô quân sự sử dụng ở Việt Nam có lắp bộ điều hòa lực phanh.
Nguy n Sĩ Đỉnh đã nghi n cứu động lực học dẫn động phanh thủy lực đ lắp h
thống chống h m cứng bánh xe l n ô tô qu n sự [6]. T c giả đã ứng dụng mô h nh đàn hồi
đ thiết lập mô h nh động lực học dẫn động phanh thủy lực; khảo s t chế độ làm việc đặc
tr ng của hệ thống dẫn động phanh thuỷ lực làm c sở đ lựa chọn c c mô đun tiêu chuẩn
của hệ thống ABS lắp cho ô tô UAZ-3152; sử dụng phần mềm Matlab-Simulink mô phỏng
động lực học dẫn động phanh thuỷ lực và thử nghiệm qu tr nh phanh ô tô cho 2 tr ờng
hợp có lắp ABS và không lắp ABS. Tuy nhiên đề tài ch a khảo s t tính ổn định h ớng

chuy n động của ô tô khi phanh.
Lại Năng Vũ đã nghi n cứu h thống đi u hi n quá trình phanh ô tô [5]. T c giả đã
nghiên cứu hệ thống điều khi n qu tr nh phanh ô tô đề xuất cấu trúc tổng th và thuật
to n điều khi n cho hệ thống phanh ABS; xây dựng mô h nh mô phỏng hệ thống phanh
ABS và thiết kế chế tạo bộ điều khi n ECU-ABS. Tuy nhiên đề tài ch a giải quyết đầy đủ
yêu cầu của hệ thống phanh ABS nh khả năng tự chẩn đo n l u b o lỗi hệ thống và tự
động điều khi n khi vào đ ờng vòng.
Hồ H u H ng đã nghi n cứu h thống ABS dẫn động hí n n [4]. T c giả đã xây
dựng mô h nh mô phỏng chuy n động của ô tô kết hợp với mô h nh mô phỏng của hệ
thống phanh và hệ thống ABS; mô phỏng qu tr nh phanh của ô tô sử dụng hệ thống phanh
khí nén có ABS; đề xuất thuật to n điều khi n, ng ỡng gia tốc góc điều khi n tần số điều
8


khi n của hệ thống phanh khí nén có lắp ABS; thực nghiệm hệ thống phanh ABS khí nén
trên ô tô tải. Tuy nhiên đề tài ch a xét đến ảnh h ởng của góc quay thân xe đến thuật to n
điều khi n hệ thống ABS khí nén.
Nguy n Tiến Thành đã nghi n cứu ổn định phanh đoàn xe [7]. T c giả đã sử dụng
mô h nh một dãy tuyến tính đ lập mô h nh đoàn xe s mi r moóc 5 cầu xây dựng hệ
ph

ng tr nh vi phân chuy n động và sử dụng phần mềm Matlab Simulink đ mô phỏng

khảo s t động lực học phanh của đoàn xe s mi r moóc trên đ ờng thẳng. Đề tài ch a có
thí nghiệm đ x c định thông số đầu vào cho mô h nh khảo s t cũng nh ch a có ki m
chứng mô h nh.
Chu Văn Hu nh đã nghi n cứu hảo sát động lực học phanh đoàn xe [1]. T c giả đã
xây dựng mô h nh phẳng tuyến tính và thiết lập hệ ph

ng tr nh vi phân to n học mô tả

quỹ đạo chuy n động của đoàn xe b n moóc 5 cầu. Đề tài thực hiện khảo s t động lực học
phanh đoàn xe bằng phần mềm Matlab Simulink. Tuy nhiên t c giả ch a đ nh gi một
c ch tổng th cũng nh ch a có thực nghiệm ki m chứng kết quả tính to n.
Nh n x t: Các đ tài nghi n cứu v động lực học phanh
há hi m tốn, chủ y u là các lu n văn thạc s . Do

XSMRM

XSMRM có

i t Nam c n

t cấu phức tạp, si u

trư ng, si u trọng n n đ đơn giản trong quá trình nghi n cứu h u h t các tác giả đ u s
dụng mô hình ph ng đ x y dựng h phương trình động lực học XSMRM n n chưa mô tả
được đ y đủ cấu trúc c n thi t của đoàn xe.

a số các công trình đ công bố đ u s dụng

mô hình ph ng đ thi t l p h phương trình và ch d ng lại

vi c s dụng ph n m m đ

mô phỏng, hảo sát tr n máy tính chứ hông có thí nghi m thực t tr n đư ng.
1.2.2 Tình hình nghiên cứu của thế giới
Đến nay trên thế giới đã có rất nhiều công tr nh nghiên cứu về hiệu quả phanh ô tô và
đoàn xe đ ợc công bố [15, 18, 21, 23, 25, 30, 34]. C c nghiên cứu tập trung giải quyết vấn
đề nâng cao hiệu quả phanh và an toàn chuy n động cho ô tô. Trên c sở c c nghiên cứu

đó nhiều hệ thống phanh có điều khi n bằng điện tử đ ợc thiết kế, chế tạo và sử dụng rộng
rãi nh : Bộ điều hoà lực phanh hệ thống phanh chống bó cứng b nh xe ABS hệ thống
phanh khí nén điều khi n điện tử EPD hệ thống điều khi n ổn định điện tử ESP … Tuy
nhiên, c c công tr nh nghiên cứu về hiệu quả phanh của ĐXSMRM đặc biệt là nghiên cứu
phanh trên đ ờng có hệ số b m thấp đ ờng vòng th trên thế giới hiện nay ch a có nhiều.
Một số nghiên cứu tiêu bi u liên quan đến đề tài mà luận n tham khảo đ ợc nh sau:
J.R.Elli đã nghi n cứu động lực học phanh

XSMRM [22]. T c giả đã xây dựng mô
9


h nh một dãy tuyến tính và viết hệ ph

ng tr nh động lực học phanh ĐXSMRM; khảo s t

c c thông số động lực học phanh ĐXSMRM. Đề tài sử dụng mô h nh phẳng một dãy tuyến
tính nên ch a nghiên cứu đ ợc sự kh c nhau của lực phanh, phản lực thẳng đứng của
đ ờng t c dụng lên b nh xe hệ số tr ợt c c b nh xe bên tr i và bên phải ĐXSMRM cũng
nh ch a quan tâm sự ảnh h ởng của hệ thống treo đến hiệu quả phanh ĐXSMRM.
Công ty DAF trucks NV đã nghi n cứu th nghi m phanh

XSMRM [16]. Đây là

công tr nh nghiên cứu thử nghiệm xe mới sản xuất trên c c loại đ ờng kh c nhau và trong
phòng thí nghiệm đ đ nh gi hiệu quả phanh của ĐXSMRM, đ ki m tra t nh trạng kỹ
thuật của hệ thống phanh tr ớc khi xuất x ởng. Đề tài nghiên cứu thực nghiệm này chỉ ph
hợp cho một loại ĐXSMRM cụ th ứng với t nh trạng kỹ thuật tại thời đi m mới sản xuất.
Algirdas anulevicius và Kazimieras Giedra đã nghi n cứu đánh giá hi u quả phanh
của đoàn xe

o rơmoóc [14]. C c t c giả này đã nghiên cứu lý thuyết đ tính to n khảo

s t sự ảnh h ởng của vận tốc đoàn xe kéo r moóc và hệ số b m của b nh xe với mặt
đ ờng đến quãng đ ờng phanh gia tốc phanh. Đề tài chỉ nghiên cứu lý thuyết bằng mô
hình toán và không quan tâm đến ổn định phanh đoàn xe là góc quay thân xe đầu kéo và
góc quay thân r moóc.
Steven M. Karamihas, Thomas D. Gillespie và Stephen M. Riley đã nghi n cứu ảnh
hư ng của sự ph n bố tải trọng đ n động lực học của

XSMRM [32]. C c t c giả sử dụng

mô h nh một dãy phẳng đ tính to n động lực học của ĐXSMRM và khảo s t ảnh h ởng
của sự phân bố tải trọng đến hiệu quả phanh ĐXSMRM bằng ph

ng ph p lý thuyết trên

mô h nh ĐXSMRM 5 cầu. Đề tài sử dụng mô h nh phẳng một dãy tuyến tính nên ch a
nghiên cứu đ ợc sự phân bố tải trọng lên c c b nh xe bên tr i và bên phải của c c cầu ảnh
h ởng đến hiệu quả phanh ĐXSMRM.
Rod George, Brendan Gleeson, Matt Elischer, Euan Ramsay đã nghi n cứu ổn định
động lực học, phản ứng của xe trong quá trình phanh đoàn xe

o rơmoóc [31]. Đây là

công tr nh nghiên cứu thực nghiệm đo ki m tra động lực học phanh đoàn xe kéo r moóc
mới sản xuất trên đ ờng bê tông nhựa ở Úc.
David John Matthew Sampson đã nghi n cứu đi u hi n góc quay lắc ngang của
đoàn xe có h p nối [17]. T c giả sử dụng mô h nh không gian nghiên cứu việc sử dụng
các hệ thống điều khi n tích cực đ ki m so t góc lắc ngang của thân xe, bao gồm cả việc

sử dụng thanh chống quay tích cực đ cải thiện sự ổn định góc quay thân xe của ô tô và
đoàn xe hạng nặng. Đây là đề tài nghiên cứu đ hoàn thiện kết cấu và điều khi n góc lắc
10


ngang và quay thân xe ch a quan tâm nhiều đến hiệu quả phanh.
Fawzi P. Bayan, Anthony D. Cornetto III, Ashley Dunn, Eric Sauer đo th i gian
phanh xe đ u
thông

o hi chạy th ng tr n đư ng b tông hô tại trung t m nghi n cứu giao

ông iberty, Ohio [20]. C c t c giả thí nghiệm đo thời gian phanh khi cho xe

đầu kéo chạy ở hai tốc độ 13 4 m s (3 mph) và 27 m s (6 mph) rồi phanh khẩn cấp trong
bốn tr ờng hợp: xe đầu kéo không kéo SMRM, xe đầu kéo kéo SMRM không tải xe đầu
kéo kéo SMRM 1 2 tải xe đầu kéo kéo SMRM đầy tải. Đây là đề tài nghiên cứu thực
nghiệm đo hiệu quả phanh xe đầu kéo trên đ ờng thẳng c c t c giả chỉ đo thời gian phanh
ch a quan tâm đến ổn định phanh của xe đầu kéo và SMRM.
Devin Elsaser, Frank S.Barickman, Heath Albecht, Jason Church, Guogang Xu,
Mark Heitz nghi n cứu ổn định góc quay th n XSMRM [19]. C c t c giả đã thí nghiệm đo
góc quay thân xe của 3 loại ĐXSMRM có trang bị hệ thống điều khi n ổn định điện tử
Volvo 2 6 Freightliner 2 6 Sterling 2 8 trên đ ờng cao tốc ở Mỹ. Đây là đề tài nghiên
cứu thực nghiệm đo ổn định ĐXSMRM đ t m giới hạn ổn định của đoàn xe.
Nh n x t: Tr n th gi i có một số công trình nghi n cứu v động lực học phanh
XSMRM đ công bố.

a số các tác giả tr n th gi i s dụng phương pháp nghi n cứu l

thuy t b ng mô hình một d y, hai d y ho c phương pháp thực nghi m đ nghi n cứu động

lực học phanh XSMRM. Một số mô hình chưa mô tả đ y đủ cấu trúc của đoàn xe và chưa
tích hợp các trạng thái phản ứng của lái xe hi phanh. Hư ng nghi n cứu chủ y u của các
nhà hoa học tr n th gi i là n ng cao hi u quả phanh và ổn định chuy n động của
XSMRM. Thông qua các nghi n cứu đó đ thi t
h thống phanh ABS tr n XSMRM

, ch tạo và đ xuất bắt buộc s dụng

Mỹ và Ch u u.

Nghi n cứu phanh đoàn xe là tốn

m và phức tạp.

thư ng s dụng mô hình và mô phỏng động lực học đoàn xe.

giảm b t chi phí hảo nghi m
n nay đ có nhi u mô hình

động lực học đoàn xe nhưng thư ng hông đ y đủ. Một mô hình đ y đủ là phải mô tả được
các lực dọc và ngang bánh xe cho t ng bánh xe độc l p v i vi c xác định các lực phương
th ng đứng chịu ảnh hư ng động lực học phương th ng đứng (tịnh ti n, lắc dọc, lắc
ngang); ngoài ra mô hình phải chấp nh n các thông số đi u hi n tích hợp của lái xe như
tăng tốc, phanh và quay vô lăng cũng như chấp nh n các thay đổi ngoại cảnh như h số
bám. Theo các tài li u NCS có được chưa có một mô hình nào đáp ứng được các y u c u
đó.

11

1.3 M c tiêu đ i tư ng phương pháp nghiên cứu và giới hạn
của đề tài
1.3.1 M c tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của Luận n là nghiên nghiên cứu Động lực học phanh đoàn xe trên đ ờng
có hệ số b m kh c nhau bằng Lý thuyết và Thực nghiệm.
Về lý thuyết xây dựng mô h nh và mô phỏng động lực học ĐXSMRM với c c nội
dung:
- Nghiên cứu xây dựng mô h nh động lực học phanh ĐXSMRM 6 cầu mô tả đầy đủ
c c điều kiện ngoại cảnh và cấu trúc đoàn xe với c c yếu tố t

ng t c có tính phi tuyến.

- Khảo s t phanh ĐXSMRM trong c c điều kiện đ ờng và kỹ thuật l i xe kh c nhau
nh : Phanh trên c c loại đ ờng có hệ số b m kh c nhau phanh với vận tốc ban đầu kh c
nhau phanh với c ờng độ kh c nhau và phanh trong đ ờng vòng.
- Trên c sở c c ph

ng n khảo s t phanh ĐXSMRM s đề xuất một số giải ph p

nâng cao hiệu quả phanh nhằm giảm thi u tai nạn giao thông.
Về thực nghiệm:
- Thí nghiệm phanh ĐXSMRM trên đ ờng thẳng khô và ớt đ x c định hàm hệ số
b m của b nh xe theo hệ số tr ợt làm thông số đầu vào cho mô h nh khảo s t và ki m
chứng đ nh gi mô h nh động lực học phanh ĐXSMRM.
1.3.2 Đ i tư ng nghiên cứu

Hình 1.5 oàn xe SMRM nghi n cứu [48]

Đoàn xe SMRM 6 cầu gồm XĐK Trung Quốc FAW 3 cầu và SMRM Tân Thanh
12

4 F 3 cầu đ ợc chọn làm đối t ợng nghiên cứu đ thiết lập mô h nh động lực học phanh
đoàn xe khảo s t c c yếu tố ảnh h ởng của đ ờng và kỹ thuật l i xe đến hiệu quả phanh
ĐXSMRM và thí nghiệm phanh ĐXSMRM trên đ ờng đ x c định hàm hệ số b m của
b nh xe theo hệ số tr ợt.
1.3.3 Phương pháp nghiên cứu
Đ nghiên cứu động lực học phanh ĐXSMRM ng ời ta th ờng tiến hành song song
hai ph

ng ph p: ph

gian) và ph

ng ph p nghiên cứu lý thuyết bằng mô h nh (phẳng hoặc không

ng ph p thực nghiệm phanh ĐXSMRM trên đ ờng. Ph

ng ph p nghiên cứu

lý thuyết bằng mô h nh có lợi thế là không cần xe mẫu không cần hệ thống thí nghiệm có
th d dàng thay đổi tham số và có th xây dựng đ ợc quan hệ nội hàm của qu tr nh động
lực học đoàn xe. Ph

ng ph p nghiên cứu lý thuyết bằng mô h nh ph hợp cho nh ng

n ớc thiếu điều kiện thí nghiệm và lợi thế cho giai đoạn đầu ph t tri n.
Ph

ng ph p thực nghiệm cần phải có xe mẫu đ ờng thử và hệ thống thí nghiệm.

Ngoài ra, thí nghiệm đoàn xe trên đ ờng là nguy hi m cần có giải ph p an toàn. Thí
nghiệm phanh cho kết quả s t thực tế nh ng kết quả đó chỉ đúng với một loại xe một loại
đ ờng và ứng với một t nh huống phanh của l i xe nhất định. T nh huống phanh trên
đ ờng của l i xe là qu tr nh không th nhắc lại đ ợc. Do đó đ nghiên cứu phanh đoàn xe
th tốt nhất phải kết hợp gi a nghiên cứu lý thuyết bằng mô h nh và thí nghiệm nhằm ph t
uy nh ng u đi m của ph

ng ph p nghiên cứu lý thuyết bằng mô h nh và đảm bảo độ tin

cậy của c c kết quả tính to n.
Ở Việt Nam hiện nay thiết bị thí nghiệm về ĐXSMRM rất hạn chế đoàn xe có kết
cấu kh phức tạp khối l ợng và kích th ớc lớn. Nên luận n chọn ph

ng ph p nghiên

cứu lý thuyết bằng mô h nh không gian phi tuyến và thực nghiệm phanh ĐXSMRM trên
đ ờng đ x c định thông số đầu vào cho mô h nh khảo s t và ki m chứng mô h nh động
lực học phanh ĐXSMRM.
Đoàn xe SMRM là hệ nhiều vật liên kết phức tạp. Do đó mô h nh động lực học
phanh ĐXSMRM là mô h nh tích hợp hay mô h nh lai (Hybrid Model) gồm mô hình cơ
học h nhi u v t đ ợc mô tả bằng hệ ph
lực li n

ng tr nh Newton-Euler và các mô hình xác định

t nh mô h nh hệ thống treo mô h nh khớp yên ngựa (mâm xoay) và mô h nh

lốp nh h nh (1.6). C c mô h nh liên kết đ ợc Christoph Halfmann [36] gọi là mô h nh
thích nghi (Adaptive Model). Mô hình thích nghi là dạng mô h nh biết qui luật vật lý

nh ng tham số cấu trúc thay đổi tu thuộc vào từng đối t ợng cụ th ; Mô h nh thích nghi
13


th ờng đ ợc thiết lập bằng lý thuyết và thực nghiệm đ x c định c c tham số hiệu chỉnh
cho ph hợp với từng đối t ợng; Trong ĐXSMRM mô h nh lốp là mô h nh thích nghi biết
đ ợc qui luật vật lý nh ng ch a biết c c tham số của mô h nh; c c tham số này cần phải thí
nghiệm đ x c định chính x c theo từng loại liên kết lốp-đ ờng cụ th .
Phương pháp
lý thuyết

Phương pháp
thực nghiệm

- Biết qui
lu t v t lý
- Không biết
thông s

- Biết qui lu t v t lý
- Biết thông s

Mô hình lý thuyết

- Đo tín hi u
vào/ra

Mô hình thích nghi

- Cơ học h nhi u v t MBS

- Phương tr nh Newton-Euler

- Mô h nh l p
- Lý thuyết + thực nghi m

- Không biết mô h nh cấu
trúc
- Không biết qui lu t v t lý
và thông s
- Đo tín hi u vào/ra

Mô hình thực nghiệm
- Định lượng
- Thực nghi m

Mô hình tích h p
Mô hình lai - Hydrid Model
Mô h nh lý thuyết + Mô hình thích nghi

Mô hình động lực học ĐXSMRM
- Mô h nh cơ học h nhi u v t MBS (Mô hình
lý thuyết)
- Mô h nh l p (Mô hình thích nghi)

Hình 1.6 Cấu trúc các dạng mô hình [36]

Đ nghiên cứu hiệu quả phanh ĐXSMRM ta cần phải x c định c c thông số động
lực học nh : gia tốc dọc gia tốc ngang góc lệch gi a thân XĐK và thân SMRM quỹ đạo
chuy n động của đoàn xe hệ số tr ợt phản lực thẳng đứng của đ ờng t c dụng lên các
bánh xe bên tr i và bên phải lực phanh ở c c b nh xe bên tr i và bên phải ...v.v. Do đó

luận n chọn mô h nh không gian đ có th mô tả đầy đủ cấu trúc ĐXSMRM và đ p ứng
đ ợc mục tiêu nghiên cứu.
(i) Ph

ng ph p lý thuyết: Sử dụng ph

và mô tả toán học bằng hệ Ph

ng ph p t ch cấu trúc Hệ nhiều vật MBS

ng tr nh Newton-Euler. Các lực liên kết gi a các

vật của c hệ là phi tuyến đ ợc mô tả bằng các mô hình thích nghi (adaptive
model). Mô hình lốp là mô h nh thích nghi. Nh vậy mô h nh động lực học
phanh đoàn xe là mô hình lai (Hybrid model) gồm mô h nh c học và mô hình
thích nghi
14


(ii) Ph

ng ph p thí nghiệm: đo động lực học phanh trên đ ờng (ch

ng 4).

1.4 Nội dung nghiên cứu và cấu trúc luận án
1.4.1 Nội dung nghiên cứu
Đ đạt đ ợc mục tiêu nghiên cứu đã đề ra nội dung nghiên cứu của luận n gồm các
phần chính nh sau:
- Nghiên cứu tổng quan về hiệu quả phanh ô tô các tiêu chí tiêu chuẩn đ nh gi hiệu

quả phanh ô tô;
- Phân tích cấu trúc và lập mô h nh không gian đ mô tả động lực học phanh
ĐXSMRM 6 cầu;
- Thiết lập hệ ph

ng tr nh động lực học phanh ĐXSMRM;

- Mô phỏng c c qu tr nh phanh đặc tr ng trên đ ờng thẳng và trong đ ờng vòng;
- Thí nghiệm x c định hàm hệ số b m dọc theo hệ số tr ợt x(sx) khi phanh của b nh
xe trên đ ờng khô và ớt;
- Đ nh gi hiệu quả phanh của ĐXSMRM thông qua c c ph

ng n khảo s t;

1.4.2 Giới hạn của đề tài
Phanh đoàn xe là lĩnh vực rất rộng gồm (i) tối u kết cấu hệ thống phanh tối u
tham số bố trí chung đoàn xe (ii) động lực học đoàn xe và (iii) điều khi n phanh đoàn xe.
Trong khuôn khổ hạn chế Luận n chỉ nghiên cứu động lực học đoàn xe: nghiên cứu c c
yếu tố ảnh h ởng của đ ờng nh hệ số b m kỹ thuật vận hành nh tốc độ bắt đầu phanh,
c ờng độ phanh góc quay vô lăng đến hiệu quả phanh ĐXSMRM.
1.4.3 B c c luận án
Nội dung luận n đ ợc bố cục gồm 4 ch

ng nh sau:

Mở đầu
Ch

ng 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Ch

ng 2. Mô h nh động lực học phanh ĐXSMRM

Ch

ng 3. Khảo s t động lực học phanh ĐXSMRM

Ch

ng 4. Thí nghiệm phanh ĐXSMRM

Kết luận và kiến nghị
15