摘要：近年来，我国的各行各业的发展迅速，为改善半挂车辆的倒车及停车系统的性能，设计了一种基于自动转向系统的半挂车辆停车辅助系统。首先构建半挂车辆的停车辅助系统控制流程;然后在分析半挂式车辆结构与运动学特性的基础上，建立半挂车辆的运动学模型，并设计相应的路径跟踪控制系统;最后为验证所设计停车辅助系统的有效性，进行了不同工况的仿真试验。仿真结果表明:该停车辅助系统能使半挂车辆安全精准地停放在指定位置，在拖挂不同挂车时仍有较好的控制效果，具有良好的跟踪性和自适应性。
关键词：半挂车辆；停车辅助；系统设计
引言
半挂车是指车轴置于车辆重心（当车辆均匀受载时）后面，并且装有可将水平或垂直力传递到牵引车的联结装置的挂车。其特点是本身无动力，与牵引车共同承载，依靠牵引车牵引行驶的车辆。半挂车的制动力来源于牵引车的行车制动（脚刹）和驻车制动（手刹），本文主要针对半挂车驻车制动的原理进行探讨。在半挂车的制动系统上，手刹相当于断气刹，即压缩空气断开时产生制动，断气越彻底，制动力越大，而脚刹则属于送气刹，脚刹踩的越深，送的气就越多，制动力也就越大。保证整个半挂车的气路通畅尤其重要，一旦漏气，弹簧腔就会自动回位，推动推杆前移对车轮形成制动力，在行驶过程中极易造成牵引车与半挂车之间的脱钩事故，后果相当严重，所以半挂车必须保证气路的各个零部件和接头安全可靠，气密性良好。目前半挂车制动系统都是由两套独立的管路供气的，即双回路供气系统，将前轮和后轮分为两个管路系统，当任何一个管路发生故障而失效时，另一管路仍能使部分车轮制动，从而提高了制动系统的可靠性，使行车制动系统具备了应急功能。当然，只用其中一个管路制动时，制动效能大约要减少一半，制动距离也大约要延长一倍。
1停车辅助系统控制流程
其基本功能是正确识别半挂车停靠位置，辅助驾驶员控制车辆转向，沿着规划的路径行驶，顺利完成停车任务。工作原理:首先，驾驶员设定一个目标停车位置，停车辅助系统依靠传感器获取周围的环境信息，并判断是否有足够的停车空间。如果停车空间不足，则提示驾驶员更换停车位，如果可以停车，停车辅助系统则生成一个到目标停车位置的参考路径。停车辅助系统的自动转向机构控制半挂车的转向，并沿着规划的路径行驶。在整个过程中，驾驶员只需对半挂车的油门和制动进行控制即可，停车辅助系统会不断监测车辆位置，然后不断修正路径误差，最终安全精准地到达停车区域。
2驻车制动原理分析
2.1制动过程简介
压缩空气流通路线：空气压缩机→驻车制动阀→快速接头→储气筒→制动气室完成制动过程：拨动驻车制动阀手柄至驻车位置→切断快速接头通往半挂车储气筒的气量→气室压缩弹簧回位→推动推杆前移→推动车轮制动调整臂→调整臂推动刹车片→刹车片与制动鼓通过摩擦力制动。解除制动过程：拨动驻车制动阀手柄至解除制动位置→通过快速接头将压缩空气传至制动气室→压缩空气充满弹簧腔→弹簧被压缩拉动推杆后移→制动调整臂回位→刹车片脱离制动鼓→车轮解除制动。
2.2驻车制动阀工作原理
①介质：干燥压缩空气；②工作温度：-40℃～80℃；③最大允许压力：1MPa；④1口为进气口，接头尺寸NPT3/8；⑤2口为出气口，接头尺寸NPT3/8；⑥3口为排气口。驻车制动阀制动过程分三个状态：①解除制动状态：当驻车制动阀手柄处于最左端0～10°范围时，此时车辆处于完全解除制动状态，1口和2口开启，3口关闭，压缩空气正常流动，气室弹簧腔弹簧被顶开，车辆解除制动。②止推状态：当手柄处于10～55°范围时，此时1口关闭，2口压力P2在平衡活塞和平衡弹簧的作用下呈线性下降至零，2口关闭，控制口余气由3口排出，储气筒停止对制动气室输送压缩空气，压缩弹簧回位，车辆处于止推位置。③锁止状态：当手柄越过止推点达到73°时，手柄处于锁止位置，此时压缩空气处于平衡状态，车辆处于完全制动状态。半挂车在停车时手柄必须拉到锁止位置才能使车辆处于完全制动状态。
3商用半挂车制动迟滞补偿系统
由于商用半挂车的制动滞后主要是由控制阀体过多以及控制气管过长导致的，故本文采用了一种电控制动系统来取代原半挂车制动系统来实现商用半挂汽车列车的行车制动，通过电磁阀的通断来控制制动气室的充气和排气。由于电磁阀的响应时间为50ms，且电控信号的传输时间极短，远远少于控制气体的传输时间，故理论上该电控制动迟滞补偿系统能改善整车的制动迟滞，同时能使整车各车轴的制动实现同步，从而增强整车的制动效能。对原车气压制动系的压力调节机构进行改进，设计出一套与原车制动系统的压力调节机构并联连接，能够主动调节制动压力并与原车制动系统具有良好兼容性的气压电控制动迟滞补偿系统。该套商用半挂车制动迟滞补偿系统在保留整车原有的制动系统的基础上，增加了6个电磁阀，通过一对常开和常闭电磁阀的组合，来控制各轴的制动增压和减压。该迟滞补偿系统不仅能消除商用半挂车的制动迟滞现象，还能实现整车的主动制动。该套制动系统能够实现人工制动和电控制动两种形式的制动。在电控制动中，当系统接收到制动信号后，系统会同时打开常闭电磁阀2、11和13，使储气筒分别与前轴制动气室、继动阀控制气口以及半挂车上紧急继动阀的控制气口接通，从而实现整车的制动，并关闭常开电磁阀4、10和14，防止制动气体经由控制气路及制动阀体的排气口排向大气。当需要保持制动压力时，系统发出控制信号关闭常闭电磁阀2、11和13，切断储气筒与制动气室的通路，实现整车的制动强度的保持，使车辆进入稳定的制动减速阶段；当需要减弱制动强度或解除制动时，控制信号会打开常开电磁阀4、10和14，接通前轴制动气室与制动阀排气口、继动阀与制动阀排气口以及紧急继动阀与挂车阀的排气口，制动控制气体分别从上述三个阀体的排气口中排出，使制动气室的制动气压降低。采用人工制动时，六个电磁阀均处于断电状态，整个制动系统与原车的制动系统完全相同，制动过程也完全相同，故人工制动系统可用作备用的制动系统，确保在电控制动系统失效时整车能够实现有效的制动，从而满足制动系统的安全性及可靠性要求。
结语
针对半挂车倒车停放的问题，基于半挂车的结构和运动学分析，采用路径跟踪控制的方法，设计了一种基于自动转向控制的停车辅助系统。该系统主要由路径跟踪控制器和基于连接角反馈的补偿控制器两大部分组成。仿真结果表明:停车辅助系统可以实现半挂车无碰撞停车，降低了半挂车的停车操作难度，并得出如下结论:1)基于自动转向机构的停车辅助系统能在保证安全的前提下，通过路径跟踪控制器的作用，达到安全高效停车的目的。仿真结果表明:所设计的系统实现了半挂车的安全停放。2)由于挂车轴距对控制系统有较大影响，本文通过设置不同的挂车轴距进行仿真分析。仿真结果表明:停车辅助系统在不同轴距下仍能完成停车任务，具有一定的自适应性，在物流行业有广泛的应用前景。
参考文献
[1]吴振顺.气压传动与控制[M].黑龙江:哈尔滨工业大学出版社，2008
[2]田思庆，王鹍，玄子玉等.制动控制原理[M].北京:中国水利水电出版社，2006