LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi dưới sự
hướng dẫn của thầy hướng dẫn. Các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận
án là trung thực, khách quan và chưa từng được bảo vệ ở bất kỳ học vị nào và
chưa từng được tác giả khác công bố.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cảm
ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án đều được chỉ rõ nguồn gốc.
Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.
Hà Nội, ngày
Người hướng dẫn khoa học

tháng

năm 2018

Nghiên cứu sinh

PGS.TS. Võ Văn Hường

Nguyễn Tiến Dũng

i


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................................... i
MỤC LỤC .................................................................................................................................. ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT................................................................. v
DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ ............................................................................................viii
DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN ÁN .................................................................... xii

MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 1
Chương 1 TỔNG QUAN............................................................................................................ 4
1.1. Xu thế phát triển đoàn xe, vấn đề mất ổn định chuyển động và tính cấp thiết .................... 4
1.1.1. Xu thế phát triển đoàn xe.................................................................................................. 4
1.1.2. Tai nạn Giao thông ........................................................................................................... 5
1.1.3. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu ............................................................................... 6
1.2. Tình hình nghiên cứu của Thế giới và Việt Nam về ổn định quỹ đạo chuyển động ......... 10
1.2.1. Tình hình nghiên cứu của Thế giới................................................................................. 10
1.2.2. Tình hình nghiên cứu của Việt Nam .............................................................................. 13
1.3. Các chỉ tiêu, thông số đánh giá mất ổn định quỹ đạo chuyển động .................................. 13
1.4. Mục tiêu, đối tượng, phương pháp và phạm vi nghiên cứu ............................................... 15
1.4.1. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................................... 15
1.4.2. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................................... 16
1.4.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................ 16
1.4.4. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................................ 17
1.4.5. Cấu trúc luận án .............................................................................................................. 18
1.5. Kết luận chương 1 ............................................................................................................. 19
Chương 2 MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MOÓC NGHIÊN CỨU
CHUYỂN LÀN ĐƯỜNG......................................................................................................... 20
2.1. Phân tích cấu trúc và các giả thiết lập mô hình ................................................................. 21
2.1.1. Phân tích cấu trúc ĐXSMRM......................................................................................... 21
2.1.2. Các giả thiết khi xây dựng mô hình ................................................................................ 21
2.2. Mô hình động lực học nghiên cứu chuyển làn đường ĐXSMRM .................................... 22
2.2.1. Hệ quy chiếu ................................................................................................................... 22
2.2.2. Hệ lực và mô men ........................................................................................................... 23
2.2.3. Hệ phương trình mô tả chuyển động của xe trong mặt phẳng đường ............................ 24
2.2.4. Hệ phương trình động lực phương thẳng đứng xác định phản lực lốp-đường ............... 26
ii



2.2.5. Động lực học bánh xe đàn hồi ........................................................................................ 30
2.2.6. Xác định các lực liên kết ................................................................................................ 34
2.2.7. Xác định các lực cản khí động........................................................................................ 43
2.3. Đặc trưng của mô hình ...................................................................................................... 43
2.4. Điều kiện đầu của các phương trình vi phân ..................................................................... 44
2.5. Kết luận chương 2 ............................................................................................................. 45
Chương 3 KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH QUỸ ĐẠO ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MOÓC KHI CHUYỂN
LÀN ĐƯỜNG .......................................................................................................................... 46
3.1. Mô tả điều kiện khảo sát, các phương án khảo sát và các chỉ tiêu đánh giá ..................... 46
3.1.1. Mô tả điều kiện và các phương án khảo sát.................................................................... 46
3.1.2. Các chỉ tiêu được sử dụng để đánh giá ổn định quỹ đạo chuyển động khi chuyển làn
đường ........................................................................................................................................ 51
3.2. Khảo sát ảnh hưởng của biên độ đánh lái Sin khi chuyển làn đường đơn ........................ 53
3.3. Khảo sát ảnh hưởng của tần số đánh lái khi chuyển làn đường đơn ................................. 64
3.4. Khảo sát ảnh hưởng của vận tốc xe khi chuyển làn đường đơn ........................................ 70
3.5. Xác định vùng điều khiển khi chuyển làn đường .............................................................. 76
3.6. Kết luận chương 3 ............................................................................................................. 84
Chương 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ........................................................................... 85
4.1. Mục đích, đối tượng và các thông số thí nghiệm .............................................................. 85
4.1.1. Mục đích thí nghiệm ....................................................................................................... 85
4.1.2. Đối tượng thí nghiệm...................................................................................................... 85
4.1.3. Các thông số thí nghiệm ................................................................................................. 86
4.2. Thiết bị thí nghiệm ............................................................................................................ 87
4.2.1. Cảm biến đo gia tốc MMA7361L .................................................................................. 87
4.2.2. Cảm biến Encoder .......................................................................................................... 88
4.2.3. Bộ xử lý tín hiệu và kết nối với máy tính NI USB – 6210 ............................................. 89
4.2.4. Sơ đồ liên kết cảm biến thí nghiệm ................................................................................ 90
4.3. Các phương án thí nghiệm ................................................................................................. 91
4.3.1. Mô tả thí nghiệm ............................................................................................................ 91
4.3.2. Các phương án thí nghiệm .............................................................................................. 91

4.3.3. Một số hình ảnh thí nghiệm ............................................................................................ 92
4.3.4. Thiết lập điều kiện tương quan giữa thí nghiệm và mô phỏng ....................................... 92
4.4. Kết quả thí nghiệm và so sánh với mô phỏng ................................................................... 93
4.4.1. Kết quả thí nghiệm ......................................................................................................... 93
4.4.2. So sánh kết quả thí nghiệm với kết quả mô phỏng ......................................................... 94
iii


4.5. Kết luận chương 4 ........................................................................................................... 103
KẾT LUẬN ............................................................................................................................ 104
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 106
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN .................................. 111
Phụ lục 1. Các giá trị max của các điểm giới hạn khi khảo sát với δA=30.............................. 111
Phụ lục 2. Các giá trị max của các điểm giới hạn khi khảo sát với δA=40.............................. 123
Phụ lục 3. Một số kết quả tính sai số thí nghiệm .................................................................... 134
Phụ lục 3.1. Bảng giá trị tính toán sai số khi v=28km/h ........................................................ 134
Phụ lục 3.2. Bảng giá trị tính toán sai số khi v=30km/h ........................................................ 137
Phụ lục 3.3. Bảng giá trị tính toán sai số khi v=35km/h ........................................................ 140

iv


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Đơn vị

Giải nghĩa
Hệ tọa độ cố định


G(OXYZ)
C1(C1x1y1z1)

Hệ tọa độ tại trọng tâm XĐK /Xe đầu kéo/Tractor

C2(C2x2y2z2)

Hệ tọa độ tại trọng tâm SMRM/Sơ mi rơ mooc/ Semi-Trailer

ĐXSMRM

Đoàn xe sơ mi rơ moóc (Tractor Semi-Trailer)

XĐK

Xe đầu kéo (Tractor)
Sơ mi rơ moóc (Semi-Trailer)

SMRM
LTR

Hệ số phân bố tải trọng (Load Transfer Ratio)

MBS

Hệ nhiều vật MBS (Multi Body System)
Hệ số khuếch đại gia tốc (Rearward Amplication)

RA


RA=max(ayn)/max(ay1)

2bi

m

Chiều rộng cơ sở của cầu thứ i, i=1(1)4

2wi

m

Khoảng cách hai hệ thống treo cầu thứ i, (i=1(1)4)

axi

m/s2

Gia tốc dọc của vật rắn i

ayi

m/s2

Gia tốc ngang của vật rắn i

azi

m/s2


Gia tốc thẳng đứng của vật rắn i

g

m/s2

Gia tốc trọng trường, g=9,81m/s2

ij

Chỉ số bánh xe thứ i (cầu) và trái (j=1)/phải (j=2)

i=1(1)4

Chỉ số các cầu xe

j=1

Chỉ số bánh xe bên trái

j=2

Chỉ số bánh xe bên phải

l1

m

Khoảng cách từ trọng tâm XĐK đến cầu xe số 1


l2

m

Khoảng cách từ trọng tâm XĐK đến cầu xe số 2
v


l3

m

Khoảng cách từ trọng tâm SMRM đến cầu xe số 3

l4

m

Khoảng cách từ trọng tâm SMRM đến cầu xe số 4

lk1

m

Khoảng cách trọng tâm XĐK đến chốt mâm xoay

lk2

m


Khoảng cách trọng tâm SMRM đến chốt mâm xoay

m1

kg

Khối lượng được treo XĐK

m2

kg

Khối lượng được treo SMRM

mAi

kg

Khối lượng không được treo cầu i (i=1(1)4)

h1

m

Chiều cao từ mặt đường đến trọng tâm khối lượng được treo XĐK

h2

m


Chiều cao từ mặt đường đến trọng tâm khối lượng được treo SMRM

hk1, hk2

m

Chiều cao từ mặt đường đến tâm chốt và mâm xoay

exij

m

Khoảng dịch phản lực Fz phương dọc bánh xe ij

hRi

m

Chiều cao tâm quay tức thời Ri của cầu i, (i=1(1)4)

r0ij

m

Bán kính tự do của bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2)

ftij

m


Độ võng tĩnh lốp thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2)
Hệ số trượt bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2)

sij
αij

độ

Cij

N/m

Kij

N/(m/s)

CLij

N/m

Độ cứng hướng kính lốp thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2)

KLij

N/(m/s)

Hệ số cản hướng kính lốp thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2)

Jx1


kgm2

Mô men quán tính trục x của khối lượng được treo XĐK

Jx2

kgm2

Mô men quán tính trục x của khối lượng được treo SMRM

Jy1

kgm2

Mô men quán tính trục y của khối lượng được treo XĐK

Jy2

kgm2

Mô men quán tính trục y của khối lượng được treo SMRM

Góc lệch bên bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2)
Độ cứng hệ thống treo (i=1(1)4, j=1(1)2)
Hệ số cản giảm chấn hệ thống treo ij (i=1(1)4, j=1(1)2)

vi


Jz1


kgm2

Mô men quán tính trục z của XĐK

Jz2

kgm2

Mô men quán tính trục z của SMRM

JAxi

kgm2

JAyij

kgm2

MAij

Nm

Mô men chủ động bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2)

MBij

Nm

Mô men phanh bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2)


Fxij

N

Lực dọc bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2)

Fyij

N

Lực ngang bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2)

Fzij

N

Phản lực bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2)

FGij

N

Tải trọng tĩnh ứng với bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2)

FCij

N

Lực đàn hồi hệ thống treo thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2)


FKij

N

Lực cản giảm chấn hệ thống treo thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2)

FCLij

N

Lực đàn hồi hướng kính lốp thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2)

FKLij

N

Lực cản giảm chấn lốp bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2)

F’Ri

N

FRi

N

Mô men quán tính trục x của khối lượng không được treo cầu i
(i=1(1)4)
Mô men quán tính trục y bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2)


Lực liên kết ngang khối lượng không được treo và được treo tại tâm
quay tức thời Ri (i=1(1)4) tác động từ cầu
Lực liên kết ngang khối lượng không treo và được treo tại tâm quay
tức thời Ri (i=1(1)4) tác động từ khối lượng được treo

vii


DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Phân loại đoàn xe........................................................................................................ 4
Hình 1.2. Sơ đồ tương tác Đường - ĐXSMRM - Người lái ....................................................... 6
Hình 1.3. Sự trượt ngang đoàn xe............................................................................................... 7
Hình 1.4. Sơ đồ các dạng mất ổn định ngang ĐXSMRM .......................................................... 8
Hình 1.5. Hệ số RA khi thí nghiệm chuyển làn đường [63] ..................................................... 12
Hình 1.6. Kích thước đường khi thử nghiệm ổn định ngang theo tiêu chuẩn ISO 14791:2000
.................................................................................................................................................. 14
Hình 1.7. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................... 16
Hình 2.1. Hệ quy chiếu ĐXSMRM .......................................................................................... 22
Hình 2.2. Sơ đồ lực ĐXSMRM trong mặt phẳng đường XOY ............................................... 24
Hình 2.3. Mô hình động lực học XĐK trong mặt phẳng đường .............................................. 25
Hình 2.4. Mô hình động lực học SMRM trong mặt phẳng đường ........................................... 26
Hình 2.5. Sơ đồ các lực tác động lên khối lượng được treo XĐK trong mặt phẳng XOZ ....... 27
Hình 2.6. Sơ đồ các lực tác động lên khối lượng được treo XĐK trong mặt phẳng YOZ ....... 27
Hình 2.7. Sơ đồ lực tác động lên khối lượng được treo SMRM trong mặt phẳng XOZ .......... 28
Hình 2.8. Sơ đồ lực tác động lên khối lượng được treo SMRM trong mặt phẳng YOZ .......... 29
Hình 2.9. Động lực học cầu xe thứ i ......................................................................................... 29
Hình 2.10. Động lực học bánh xe đàn hồi ................................................................................ 30
Hình 2.12. Hệ thống treo cân bằng với thanh cân bằng ........................................................... 35
Hình 2.13. Sơ đồ hệ thống treo cân bằng liên tiếp của xe sơ-mi rơmoóc ................................ 35

Hình 2.14. Mô hình hệ thống treo ............................................................................................ 36
Hình 2.15. Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo nhíp ................................................................. 36
Hình 2.16. Sơ đồ xác định lực đàn hồi hướng kính của lốp ..................................................... 38
Hình 2.17. Sơ đồ tính lực liên kết lốp đường ........................................................................... 39
Hình 2.18. Sơ đồ tính................................................................................................................ 43
Hình 3.1. Quy luật đánh lái dạng Sin đơn khi chuyển làn đường ............................................ 47
Hình 3.2. Các trạng thái chuyển làn đường .............................................................................. 52
Hình 3.3. Đồ thị góc δ11 ............................................................................................................ 53
Hình 3.4. Đồ thị gia tốc ngang ay1 ............................................................................................ 54
Hình 3.5. Đồ thị gia tốc ngang ay2 ............................................................................................ 54
Hình 3.6. Đồ thị vận tốc góc quay thân xe ψ1 .......................................................................... 54
Hình 3.7. Đồ thị vận tốc góc quay thân xe ψ 2 .......................................................................... 55
Hình 3.8. Đồ thị góc gập thân xe ψ k ...................................................................................... 55
viii


Hình 3.9. Đồ thị góc quay thân xe ψ1 ....................................................................................... 55
Hình 3.10. Đồ thị góc quay thân xe ψ2 ..................................................................................... 56
Hình 3.11. Đồ thị Fz11 ............................................................................................................... 56
Hình 3.12. Đồ thị Fz12 ............................................................................................................... 56
Hình 3.13. Đồ thị Fz21 ............................................................................................................... 57
Hình 3.14. Đồ thị Fz22 ............................................................................................................... 57
Hình 3.15. Đồ thị Fz31 ............................................................................................................... 57
Hình 3.16. Đồ thị Fz32 ............................................................................................................... 57
Hình 3.17. Đồ thị Fz41 ............................................................................................................... 57
Hình 3.18. Đồ thị Fz42 ............................................................................................................... 58
Hình 3.19. Đồ thị tọa độ ngang Y1 ........................................................................................... 58
Hình 3.20. Đồ thị tọa độ ngang Y2 ........................................................................................... 58
Hình 3.21. Đồ thị tọa độ ngang Y11 .......................................................................................... 59
Hình 3.22. Đồ thị tọa độ ngang Y21 .......................................................................................... 59

Hình 3.24. Đồ thị tọa độ ngang Y41 .......................................................................................... 59
Hình 3.25. Đồ thị tọa độ ngang Y12 .......................................................................................... 60
Hình 3.26. Đồ thị tọa độ ngang Y22 .......................................................................................... 60
Hình 3.27. Đồ thị tọa độ ngang Y32 .......................................................................................... 60
Hình 3.28. Đồ thị tọa độ ngang Y42 .......................................................................................... 60
Hình 3.29. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với δA=20 .............................................................. 61
Hình 3.30. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với δA=2,50 ........................................................... 61
Hình 3.31. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với δA=30 ............................................................. 61
Hình 3.32. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với δA=3,50 ........................................................... 61
Hình 3.33. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với δA=40 .............................................................. 61
Hình 3.34. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với δA=4,50 ........................................................... 61
Hình 3.35. Đồ thị tổng hợp các chỉ tiêu theo δ ......................................................................... 63
Hình 3.36. Đồ thị góc δ11 .......................................................................................................... 64
Hình 3.37. Đồ thị vận tốc góc quay thân xe ψ1 ........................................................................ 65
Hình 3.38. Đồ thị vận tốc góc quay thân xe ψ 2 ........................................................................ 65
Hình 3.39. Đồ thị gia tốc ngang ay1 .......................................................................................... 65
Hình 3.40. Đồ thị gia tốc ngang ay2 .......................................................................................... 65
Hình 3.41. Đồ thị góc gập giữa hai thân xe .............................................................................. 66
Hình 3.42. Đồ thị tọa độ ngang Y1 ........................................................................................... 66
Hình 3.43. Đồ thị tọa độ ngang Y2 ........................................................................................... 66
ix


Hình 3.44. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với f =0,455 Hz ..................................................... 67
Hình 3.45. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với f =0,435 Hz ..................................................... 67
Hình 3.46. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với f =0,417Hz ...................................................... 67
Hình 3.47. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với f =0,4 Hz ......................................................... 67
Hình 3.48. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với f =0,385 Hz ..................................................... 67
Hình 3.49. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với f =0,370 Hz ..................................................... 67
Hình 3.50. Đồ thị các thông số đánh giá theo thời gian đánh lái ............................................. 69

Hình 3.51. Đồ thị góc δ11 .......................................................................................................... 70
Hình 3.52. Đồ thị gia tốc ngang ay1 .......................................................................................... 70
Hình 3.53. Đồ thị gia tốc ngang ay2 .......................................................................................... 71
Hình 3.54. Đồ thị vận tốc góc quay thân xe ψ1 ........................................................................ 71
Hình 3.55. Đồ thị vận tốc góc quay thân xe ψ 2 ........................................................................ 71
Hình 3.56. Đồ thị vận tốc góc gập thân xe ψ k ........................................................................ 72
Hình 3.57. Đồ thị tọa độ ngang Y1 ........................................................................................... 72
Hình 3.58. Đồ thị tọa độ ngang Y2 ........................................................................................... 72
Hình 3.59. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với v=46 km/h ....................................................... 73
Hình 3.60. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với v=48 km/h ....................................................... 73
Hình 3.61. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với v=50 km/h ....................................................... 73
Hình 3.62. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với v=52 km/h ....................................................... 73
Hình 3.63. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với v=54 km/h ....................................................... 73
Hình 3.64. Đồ thị vị trí ĐXSMRM ở t=5s với v=56 km/h ....................................................... 73
Hình 3.65. Đồ thị các thông số đánh giá theo vận tốc xe ......................................................... 75
Hình 3.66. Đồ thị vùng tốc độ đánh lái theo vận tốc xe khi δA=30........................................... 80
Hình 3.67. Đồ thị vùng tần số đánh lái theo vận tốc xe khi δA=30 ........................................... 81
Hình 3.68. Đồ thị vùng RA theo vận tốc xe khi δA=30 ............................................................. 81
Hình 3.69. Đồ thị vùng tốc độ đánh lái theo vận tốc xe khi δA=40........................................... 82
Hình 3.70. Đồ thị vùng tần số đánh lái theo vận tốc xe khi δA=40 ........................................... 83
Hình 3.71. Đồ thị vùng RA theo vận tốc xe khi δA=40 ............................................................ 83
Hình 4.1. Đoàn xe sơmi-rơmoóc thí nghiệm ............................................................................ 85
Hình 4.2. Sơ đồ vị trí gắn cảm biến .......................................................................................... 86
Hình 4.3. Cảm biến MMA7361L ............................................................................................. 87
Hình 4.4. Cảm biến đo vận tốc góc encoder ............................................................................. 88
Hình 4.5. Hộp xử lý tín hiệu & kết nối máy tính NI USB-6210 .............................................. 89
Hình 4.6a. Sơ đồ liên kết cảm biến thí nghiệm quay vòng ĐXSMRM .................................... 90
x



Hình 4.6b Sơ đồ chân kết nối cảm biến thí nghiệm quay vòng ĐXSMRM ............................ 90
Hình 4.7. Sơ đồ vị trí thí nghiệm .............................................................................................. 91
Hình 4.8. Cân xác định tải trọng trước khi thí nghiệm ............................................................. 92
Hình 4.9. Xe tưới nước cho trường hợp đường ướt................................................................. 92
Hình 4.10. Đồ thị so sánh vận tốc xe ........................................................................................ 95
Hình 4.11. Đồ thị so sánh góc δ11 ............................................................................................. 95
Hình 4.12. Đồ thị so sánh ayP1 .................................................................................................. 96
Hình 4.13. Đồ thị so sánh ayP2 .................................................................................................. 96
Hình 4.14. Đồ thị so sánh ayP3 .................................................................................................. 96
Hình 4.15. Đồ thị so sánh ayP4 .................................................................................................. 97
Hình 4.16. Đồ thị so sánh vận tốc xe ........................................................................................ 98
Hình 4.17. Đồ thị so sánh góc δ11 ............................................................................................. 98
Hình 4.18. Đồ thị so sánh ayP1 .................................................................................................. 98
Hình 4.19. Đồ thị so sánh ayP2 .................................................................................................. 99
Hình 4.20. Đồ thị so sánh ayP3 .................................................................................................. 99
Hình 4.21. Đồ thị so sánh ayP4 .................................................................................................. 99
Hình 4.22. Đồ thị so sánh vận tốc xe ...................................................................................... 100
Hình 4.23. Đồ thị so sánh góc δ11 ........................................................................................... 100
Hình 4.24. Đồ thị so sánh ayP1 ................................................................................................ 101
Hình 4.25. Đồ thị so sánh ayP2 ................................................................................................ 101
Hình 4.26. Đồ thị so sánh ayP3 ................................................................................................ 101
Hình 4.27. Đồ thị so sánh ayP4 ................................................................................................ 102

xi


DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN ÁN
Bảng 1.1. Số tai nạn do xe tải lớn chuyển làn đường theo mức độ nghiêm trọng ở Mỹ từ 2001
đến 2005 ................................................................................................................................... 10
Bảng 1.2. Hệ số bám của một số loại đường theo R. W. Allen [52] ........................................ 18

Bảng 3.1. Các phương án khảo sát ........................................................................................... 48
Bảng 3.2. Các thông số khảo sát khi đầy tải và không tải ........................................................ 49
Bảng 3.3. Bảng tổng hợp các chỉ tiêu theo biên độ góc lái ...................................................... 62
Bảng 3.4. Bảng tổng hợp các chỉ tiêu theo tần số đánh lái ....................................................... 68
Bảng 3.5. Bảng tổng hợp các chỉ tiêu theo vận tốc xe.............................................................. 74
Bảng 3.6. Vùng khảo sát chuyển làn đường theo tần số lái và vận tốc xe ở δA bằng 30 .......... 77
Bảng 3.7. Vùng khảo sát chuyển làn đường theo tần số lái và vận tốc xe ở δA bằng 40 .......... 78
Bảng 3.8. Giá trị các thông số điều khiển và phản ứng với δA=30 ........................................... 80
Bảng 3.9. Giá trị các thông số điều khiển và phản ứng với δA=40 ........................................... 82
Bảng 4.1. Các thông số thí nghiệm ........................................................................................... 86
Bảng 4.2. Bảng các phương án thí nghiệm ............................................................................... 92
Bảng 4.3. Các chỉ tiêu so sánh giữa thí nghiệm và mô phỏng khi vận tốc xấp xỉ 28km/h....... 97
Bảng 4.4. Chỉ tiêu hệ số tương quan Pearson giữa mô phỏng và thí nghiệm......................... 102
Bảng 4.5. Chỉ số RMSE giữa mô phỏng và thí nghiệm ......................................................... 103

xii


MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của luận án
Để nâng cao công suất vận chuyển trên một đơn vị công suất động cơ, với sự phát triển
của hệ thống giao thông, các nước Tây Âu, Mỹ và Nhật Bản đã thiết kế nhiều loại đoàn xe.
Với kích thước và khối lượng lớn, đoàn xe đã cho thấy hiệu quả của việc vận chuyển các loại
hàng hóa, đặc biệt là đối với hàng hóa chuyên dùng. Ở Việt Nam, đoàn xe sơ mi rơ moóc (gọi
tắt là ĐXSMRM) bao gồm xe đầu kéo (XĐK) và sơ mi rơ moóc (SMRM) là loại đoàn xe
được sử dụng tương đối phổ biến. Khi quay vòng, ĐXSMRM thường dễ bị mất ổn định
ngang. Mất ổn định ngang gồm: (i) mất ổn định hướng (Yaw Instability), (ii) mất ổn định lật
ngang (Roll Instability). Tai nạn giao thông xảy ra đối với ĐXSMRM do nhiều nguyên nhân,
trong đó chủ yếu là do đoàn xe mất ổn định chuyển động trên đường khi tăng tốc, khi phanh,
khi vượt xe, tránh chướng ngại vật, khi chạy trên đường có hệ số bám thấp hoặc khi đoàn xe

đi vào đường vòng. Hành lang chuyển động của đoàn xe cũng là yếu tố quan trọng khi thiết kế
đường. Giữa XĐK và SMRM có quan hệ liên kết động lực học qua khớp nối, thường người
lái khó nhận biết phản ứng của SMRM nên nhiều khi không có khả năng điều khiển nhằm
giảm sự mất ổn định chuyển động khi chuyển làn. Vì vậy việc nghiên cứu động lực học đoàn
xe nói chung và nghiên cứu mất ổn định khi chuyển làn của đoàn xe nói riêng là vấn đề có ý
nghĩa cấp bách hiện nay ở Việt Nam.
Mục tiêu nghiên cứu
Khi chuyển làn đường, biên độ góc quay bánh xe dẫn hướng, tần số góc quay bánh xe
dẫn hướng, vận tốc đoàn xe không phù hợp có thể dẫn đến vi phạm làn đường: dịch chuyển
thừa (overshoot) và chuyển làn thiếu (undershoot). Quá trình này có thể dẫn đến một trong
các cụm cầu của đoàn xe va chạm lề đường, là tiền đề có thể dẫn đến lật và gọi là lật vấp
(Tripped Rollover). Nghiên cứu xác định vùng điều khiển để đoàn xe sơ mi rơ moóc khi
chuyển làn mà không bị vi phạm làn đường có thể làm cơ sở khi thiết kế các hệ thống cảnh
báo và hệ thống điều khiển làm tăng tính ổn định chuyển động; hạn chế vi phạm làn đường.
Đối tượng nghiên cứu
Đoàn xe sơ mi rơ moóc 4 cầu gồm gồm XĐK 2 cầu MAZ 543203-220 [3] và SMRM 2
cầu có ký hiệu DV-CSKS-400NA [4] được chọn làm đối tượng nghiên cứu.
Phương pháp nghiên cứu
Để nghiên cứu xác định trạng thái ổn định quỹ đạo chuyển động ĐXSMRM, luận án
tiến hành kết hợp hai phương pháp:

1


-

Nghiên cứu lý thuyết: Mô hình hóa đoàn xe theo phương pháp hệ nhiều vật; sử dụng
mô hình mô phỏng nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến mất ổn định quỹ
đạo ĐXSMRM khi chuyển làn đường;


-

Nghiên cứu thực nghiệm: Thí nghiệm động lực học đoàn xe trên đường phẳng khi
đánh lái hình Sin để kiểm chứng mô hình động lực học ĐXSMRM đã thiết lập.

Phạm vi nghiên cứu
Sự mất ổn định quỹ đạo có thể xảy ra khi xe quay vòng hoặc chuyển làn đường. Trong
khuôn khổ của luận án, NCS khảo sát quá trình chuyển làn đường và xác định sự vi phạm làn
đường nhằm tránh quá trình lật vấp dẫn tới tai nạn. Luận án lựa chọn phạm vi nghiên cứu là
sự vi phạm làn đường với loại đường có hệ số bám φxmax bằng 0,5 làm đầu vào cho các
phương án khảo sát đến xác định vùng chuyển động an toàn khi chuyển làn tránh va chạm.
Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số sử dụng như góc quay bánh xe dẫn hướng,
tần số đánh lái của quy luật đánh lái hình Sin và vận tốc xe ổn định dẫn tới vi phạm làn đường
của ĐXSMRM khi chuyển làn trên đường phẳng có hệ số bám thấp và hệ số bám hai bên
giống nhau. Từ đó, nghiên cứu phương pháp xác định vùng chuyển làn đường thừa, chuyển
làn đường thiếu và chuyển làn đường đủ làm cơ sở để thiết kế các hệ thống điều khiển hoặc
hệ thống cảnh báo sau này.
Nội dung luận án
Bố cục của luận án được trình bày theo 4 chương như sau:
-

Chương 1: Tổng quan

-

Chương 2: Mô hình động lực học ĐXSMRM nghiên cứu chuyển làn đường

-

Chương 3: Khảo sát ổn định quỹ đạo ĐXSMRM khi chuyển làn đường


-

Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm

Những kết quả mới của luận án
1. Luận án đã xây dựng được mô hình 28 bậc tự do cho đoàn xe sơ mi rơ moóc với XĐK
2 cầu và SMRM 2 cầu. Mô hình có thể khảo sát được các trạng thái ổn định quỹ đạo
với các quy luật đánh lái khác nhau;
2. Luận án đã khảo sát được ảnh hưởng của các thông số như biên độ góc quay bánh xe
dẫn hướng, tần số đánh lái và vận tốc xe khi chuyển làn đường đến sự vi phạm làn
đường ĐXSMRM chuyển làn;
3. Luận án đã xác định được vùng điều khiển theo hai thông số là tần số đánh lái và vận
tốc xe ở một biên độ góc quay bánh xe dẫn hướng cụ thể làm cơ sở để thiết kế các hệ
thống cảnh báo và điều khiển khi ĐXSMRM chuyển làn đường;
4. Luận án đã lựa chọn được phương pháp và xây dựng hệ thống thí nghiệm để kiểm
chứng mô hình ĐXSMRM khi chuyển làn đường.
2


Luận án đủ ở file: Luận án full