李金璽  王云龍  曹希存

(徐工集團工程機械股份有限公司，江蘇徐州 221004)

摘　要：EBS系統通過電子元件來控制制動力大小，均勻分配各軸制動力，提高整機的制動安全性。本文利用Simulink搭建仿真模型，對比具有EBS系統和具備ABS系統的起重機制動特性并進行分析，發現EBS系統制動性能優于ABS系統。

關鍵詞：起重機；制動仿真；EBS；ABS

中圖分類號：TH213.6      文獻標識碼：B

0 引言

　　隨著國家的發展，基建數量以及規模都呈幾何倍增長，工程機械的銷量亦呈逐年上升趨勢。作為工程機械的一個重要分支，輪式起重機在地鐵、橋梁、高速等基建行業中占據重要地位。其工作環境較為惡劣，行駛路況無法預料，制動性能尤為重要。GB 7258-2017 《機動車運行安全技術條件》中規定^[1]：專項作業車應安裝符合GB/T 13594 規定的防抱死制動裝置(簡稱ABS)。隨著制動技術的進一步發展，現在重卡及客車已開始加裝電子穩定性控制系統^[2] (簡稱EBS)，對輪式起重機制動系統的升級提出了新的要求。

1 理論模型

1.1 輪胎數學模型

　　魔術公式是最常用的汽車輪胎模型^[3]，該模型中縱向附著系數與滑移率之間的關系如下：

　　μ(S)=f +Dsin{Carctan[ BS-E (BS - arctan ( BS ))]}   (1)

　　式中: μ為縱向附著系數， f 為輪胎的靜摩擦系數，B 為剛度因子，C 為曲線形狀因子，D 為峰值因子，E 為曲線曲率因子，S 為滑移率。

1.2 制動系統模型

　　制動系統分為傳動裝置和制動器。起重機傳動裝置主要指氣路系統，通常主要考慮制動力調節器的制動壓力與電磁閥電流變化的關系。由于氣路系統存在遲滯性，將制動系統中的傳動機構簡化為一個電磁閥和一個積分環節。傳遞函數表示為：

      (2)

　　制動器的建模主要考慮到制動氣壓的變化對制動器力矩改變的影響。假設制動器為理想元件，忽略滯后性帶來的影響。因此，制動器制動力矩方程為：

T_b = K_f× P       (3)

　　式中：T_b 為制動器制動力矩，K 為制動器制動系數，P 為制動氣路壓力。

1.3 滑移率模型

　　帶有EBS和ABS系統的車輛在制動過程中都是邊滾邊滑，所謂滑移率指車輛在制動過程中車輪滑動所占比率^[4]，其數學模型如下：

   (4)

　　式中：υ為車速，ω為車輪滾動角速度，R 為車輪半徑。

2 制動仿真分析

　　起重機自重大、結構形式復雜，均為多軸底盤，本文以某起重機作為目標車型，該車型主要技術參數如下：

2.1 制動仿真模型

　　利用Simulink搭建起重機的制動仿真模型，如圖1、2所示

圖1?ABS仿真模型圖

圖2?EBS仿真模型圖

2.2 仿真結果分析

　　以本文中所示起重機為仿真模型，30km/h的初始速度分別模擬裝有EBS系統、ABS系統的車型緊急制動。在相同的外界條件下，將仿真得到的實驗數據進行對比，結果如圖3、4、5所示：

圖3?車速變化曲線圖

圖4?輪速變化曲線圖

圖5 滑移率變化曲線圖

　　由圖3、4可知，裝有ABS系統的起重機從開始制動到停止，制動時間為2.43S，制動距離9.81m;裝有EBS系統的起重機從開始制動到停止，制動時間為2.01S，制動距離8.37m，相比于裝有ABS系統的車輛制動距離減小1.44m。由圖5可知，裝有ABS系統的起重機制動滑移率維持在0.26左右，裝有EBS系統的起重機制動滑移率維持在0.22，EBS系統滑移率控制效果優于ABS系統。

3 結語

　　本文利用Simulink仿真模擬某起重機的制動系統模型，并進行制動仿真測試。有仿真結果可知，裝有EBS系統相比于裝有ABS系統的的起重機，制動時間與制動距離均有所減小，且裝有EBS系統起重機的制動滑移率優于有ABS系統的起重機。

參考文獻

[1] GB7258-2017 機動車運行安全技術條件[S].

[2] 宋元磊, 謝孔旭. EBS在重型卡車上的應用[J]. 重型汽車, 2015(5):29-31.

[3] Pacejka H B, Sharp R S. Shear Force Development by Pneumatic Tyres in Steady State Conditions: A Review of Modeling Aspects. Vehicle System Dynamics, 1991,20(3-4):121-176.

[4] 趙建國. 多軸車輛制動性能仿真分析[D]. 吉林大學, 2009.

（責任編輯：休魚）