基于ABS系統(tǒng)優(yōu)化汽車制動防滑裝置的可行性分析

錢應(yīng)平 趙欣迪

[摘 要]本文結(jié)合ABS系統(tǒng)在汽車中的設(shè)計與應(yīng)用情況，提出一種通過ABS系統(tǒng)制動距離優(yōu)化來實現(xiàn)的汽車制動防護裝置優(yōu)化方案，并通過模型構(gòu)建與仿真實驗分析，對其可行性進行驗證，以為有關(guān)實踐及研究提供參考。

[關(guān)鍵詞]ABS系統(tǒng);汽車制動防滑裝置;優(yōu)化;可行性;研究

[中圖分類號]U463.526 [文獻標識碼]A

ABS（Anti-lock Brake System，汽車防抱死系統(tǒng)）系統(tǒng)作為汽車設(shè)計與制造中應(yīng)用較為廣泛的一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，結(jié)合其在汽車中的應(yīng)用實際情況，采用ABS系統(tǒng)安裝設(shè)計的汽車，在冰雪氣候下的路面制動操作時會存在距離加長的問題，對汽車路面行駛的安全和性能均存在一定的不利影響。針對這種情況，本文通過對汽車中應(yīng)用的ABS系統(tǒng)制動距離優(yōu)化的可行性研究，提出一種基于ABS系統(tǒng)的汽車制動防滑裝置優(yōu)化方案，并通過模型建立與仿真實驗，對其可行性進行驗證，為有關(guān)實踐及研究提供參考。

1 汽車ABS系統(tǒng)及應(yīng)用局限性分析

ABS系統(tǒng)在汽車設(shè)計與制造中應(yīng)用較為廣泛，它的結(jié)構(gòu)組成主要包括制動壓力調(diào)節(jié)裝置以及車輪速度傳感器、ABS警示燈、電子控制裝置等。根據(jù)ABS系統(tǒng)在汽車中的應(yīng)用情況，有研究顯示，采用ABS系統(tǒng)的汽車在特殊行駛路況與條件下存在一定的制動距離加長問題，其中以雨雪天氣下的冰雪路面行駛制動過程中表現(xiàn)最為明顯，此外，在較為平滑的干燥路面上，安裝設(shè)置有ABS系統(tǒng)的汽車制動中也存在上述問題。尤其要注意的是對雨雪天氣條件下的冰雪路面行駛制動中，不能出現(xiàn)猛烈轉(zhuǎn)彎等情況，不僅會對其制動效果產(chǎn)生不利影響，嚴重情況下甚至會引起安全事故，這是ABS系統(tǒng)在汽車中應(yīng)用研究和關(guān)注的重點問題。

針對ABS系統(tǒng)在汽車應(yīng)用中存在的上述情況與問題，對其原因分析發(fā)現(xiàn)，雖然在汽車中安裝并設(shè)置了ABS系統(tǒng)，能夠為汽車行駛時制動操作提供相應(yīng)的附加控制與轉(zhuǎn)向控制，但是，由于干燥的平滑路面與冰雪路面中對其可用牽引力較小問題并未進行改善和解決，從而導致制動距離加長發(fā)生，對其應(yīng)用效果產(chǎn)生不利影響。

2 基于ABS系統(tǒng)的汽車制動防滑裝置優(yōu)化可行性分析

結(jié)合上述對ABS系統(tǒng)及其在汽車上的應(yīng)用分析，為解決采用ABS系統(tǒng)的汽車在較光滑路面因可用牽引力較小導致的汽車制動距離加長問題，可以通過對汽車ABS系統(tǒng)的優(yōu)化，實現(xiàn)基于ABS系統(tǒng)的汽車制動防滑裝置優(yōu)化，從而促進汽車制動系統(tǒng)及其性能的改進，滿足汽車在各種行駛路況下的性能需求。

2.1 ABS系統(tǒng)仿真與優(yōu)化分析

結(jié)合ABS系統(tǒng)組成及在汽車上的應(yīng)用局限性，在對ABS系統(tǒng)進行優(yōu)化以實現(xiàn)制動距離問題解決中，主要通過增加設(shè)置一個相應(yīng)的輔助裝置，該裝置包含一個液壓缸與一塊具有較強摩擦系數(shù)的平板來實現(xiàn)。根據(jù)該優(yōu)化措施，通過對安裝ABS系統(tǒng)與同時安裝ABS系統(tǒng)輔助裝置的汽車在行駛條件下的制動性能進行對比顯示，安裝ABS輔助裝置的汽車其制動過程中具有更大的牽引力，因此，汽車制動效果更加顯著。這是由于汽車在摩擦系數(shù)較低的光滑路面行駛時，雖然汽車上安裝有ABS系統(tǒng)，但是由于其系統(tǒng)的局限性導致汽車制動性不能充分發(fā)揮，致使其在制動作用下的制動距離比沒有安裝ABS系統(tǒng)的汽車制動距離更長。而采用ABS系統(tǒng)輔助裝置的汽車，其進行光滑路面制動控制時，在車身對路面壓力不發(fā)生較大變化的情況下，根據(jù)汽車行駛的摩擦力計算公式，一旦車輛和路面相互接觸的摩擦系數(shù)增加，其制動力就能夠得到明顯提升。需要注意的是，一般情況下，汽車摩擦力計算中，車輛與地面接觸的摩擦系數(shù)為定值，需要通過增加汽車輔助裝置底部和路面接觸的摩擦系數(shù)，促進汽車在光滑路面行駛的制動力改善和提升。

通過增加上述輔助裝置實現(xiàn)ABS系統(tǒng)優(yōu)化，是根據(jù)汽車在較好的路況下行駛時，車輛輪胎與路面摩擦系數(shù)具有充足的制動力，通過汽車中安裝的減速度傳感器對車輛行駛情況進行檢測判斷并向電路控制單元輸送信號，由控制單元根據(jù)信號分析結(jié)果對ABS系統(tǒng)輔助裝置是否參與工作進行控制，以對汽車正常行駛和制動需求進行滿足。此外，在較為光滑的路面行駛時，其摩擦系數(shù)減小，同時汽車中安裝的減速度傳感器會將檢測信號發(fā)送至控制單元，并根據(jù)其預設(shè)最小減速度參數(shù)進行對比，在低于相應(yīng)標準的情況下，ABS系統(tǒng)輔助裝置電路控制單元通過對發(fā)送信號的分析并輸入電磁閥，對油缸工作進行控制以使ABS系統(tǒng)輔助裝置進入工作狀態(tài)，啟動“點剎”工作模式，在短時間內(nèi)快速提升其制動力，以滿足汽車的行駛要求。

根據(jù)上述ABS系統(tǒng)優(yōu)化措施，結(jié)合汽車制動工作的有關(guān)研究理論，在汽車ABS系統(tǒng)輔助裝置啟用狀態(tài)下，輔助裝置中平板和地面的壓力最大，并且與汽車車輪與地面之間的壓力相等，為汽車的1/5車重，而冰雪路面汽車行駛時車輛與路面的摩擦系數(shù)一般為0.28，通過ABS輔助裝置作用，能夠使輔助裝置中平板和地面接觸通過特殊材料鋪設(shè)提高至0.5，因此，就表現(xiàn)為汽車制動時，只安裝ABS系統(tǒng)情況下，其摩擦力為0.28G，而增加ABS系統(tǒng)輔助裝置后，其摩擦力提升為0.324G，從而對汽車的制動效果及性能進行較好改善，以滿足汽車行駛的制動需求。

2.2 基于ABS系統(tǒng)的汽車制動防滑裝置優(yōu)化及可行性分析

根據(jù)上述對ABS系統(tǒng)的優(yōu)化分析，在實現(xiàn)ABS系統(tǒng)優(yōu)化后對基于ABS系統(tǒng)的汽車制動防滑裝置優(yōu)化，就可以通過在優(yōu)化ABS系統(tǒng)模型基礎(chǔ)上，對其電路控制進行改進，以實現(xiàn)基于ABS系統(tǒng)的汽車制動防滑裝置優(yōu)化。

在進行ABS系統(tǒng)優(yōu)化增加輔助裝置后，根據(jù)其系統(tǒng)工作過程，對其電路控制進行改進，實現(xiàn)相應(yīng)的電路控制單元工作流程設(shè)計，并對其改進效果進行試驗測試與驗證分析，即可滿足基于ABS系統(tǒng)的汽車制動防滑裝置優(yōu)化，實現(xiàn)汽車制動性能與效果的提升。

結(jié)合上述基于ABS系統(tǒng)的汽車制動防滑裝置及優(yōu)化措施，在進行優(yōu)化ABS系統(tǒng)的電路控制改進中，對其電路的基本組成及有關(guān)元件選擇，由于ABS系統(tǒng)的電路包括模擬信號產(chǎn)生電路以及復位電路、AD轉(zhuǎn)換電路、晶振電路、電源供電電路、手動控制電路等多個內(nèi)容，因此，在具體設(shè)計與元件選擇應(yīng)用，根據(jù)各電路情況，對模擬信號產(chǎn)生的電路采用10k電位器，并配置相應(yīng)的電源線與地線以滿足其電路工作要求;同時對AD轉(zhuǎn)換電路采用ADC0804芯片設(shè)計，并根據(jù)電路工作需求進行合理的電容與電阻值設(shè)置;對電源供電電路采用電壓為5V的穩(wěn)壓芯片L7805CV，同時對其電源、電容以及排針進行合理設(shè)計等，以滿足ABS系統(tǒng)各電路的工作要求，使ABS系統(tǒng)及輔助裝置在汽車制動中充分發(fā)揮相應(yīng)的作用和效果，促進汽車制動效果與性能提升。

完成上述對汽車ABS系統(tǒng)的優(yōu)化以及電路控制改進等設(shè)計后，為實現(xiàn)基于ABS系統(tǒng)的汽車制動防滑裝置優(yōu)化可行性驗證，還需要對其改進設(shè)計效果進行仿真試驗，試驗分析中通過利用電位器產(chǎn)生電壓對速度傳感器產(chǎn)生電壓進行模擬，并將其導入到輸入AD轉(zhuǎn)換器的芯片中，經(jīng)轉(zhuǎn)換與分析處理進行相應(yīng)的信號輸出，使單片機在收到信號后能夠根據(jù)程序設(shè)定進行控制實施。試驗結(jié)果顯示，該電路控制改進方案能夠滿足汽車ABS優(yōu)化與制動防滑性能要求，具有一定的可行性。

3 結(jié)語

總之，對基于ABS系統(tǒng)優(yōu)化汽車制動防滑裝置可行性的研究，有利于促進在實踐中推廣應(yīng)用，進而實現(xiàn)汽車制動防滑性能的改進提升，滿足汽車各種路況行駛的制動需求，具有十分積極的作用和意義。

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