拖挂车转向控制方法、控制器、拖挂车转向系统及拖挂车的制作方法

专利名称：拖挂车转向控制方法、控制器、拖挂车转向系统及拖挂车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆转向方法，具体地，涉及一种拖挂车转向控制方法。同时，本发明涉及一种能够用于所述拖挂车转向控制方法的控制器。进一步地，本发明涉及一种用于实现所述拖挂车转向控制方法的拖挂车转向系统。此外，本发明还涉及一种包括所述拖挂车转向系统的拖挂车。
背景技术：
拖挂车主要用于承担长途运输作业或特殊设备的运输作业。随着这些车辆的体积和重量越来越大，尤其是车辆长度尺寸的增大，对车辆的载重量和总轴距要求日益增大。典型地，拖挂车主要分为全挂式拖挂车和半挂式拖挂车，例如，参见图1和图2所示，全挂式拖挂车主要由牵引车Al和挂车A2连接而成，其中，牵引车Al前轮转向，后轮驱动；挂车A2采用非转向、非驱动的承载桥，在图1中，牵引车Al与挂车A2之间采用铰接连接形式，即挂车A2相对于牵引车Al能够在地面上左右摆动；在图2中，牵引车Al与挂车A2之间采用刚性连接形式，即挂车A2不能相对于牵引车Al左右摆动。汽车长距离运输广泛采用重型牵引车拖带挂车的方式，其可以大大提高一次载运量，显著降低运输成本，提高经济效益。众所周知地，根据车辆设计理论中的阿克曼原理，为了使得车辆顺利转向，需要使得车辆的所有车轮瞬时绕一个转动中心(即转向中心)转动，这样在转向时所有车轮才能处于纯滚动或基本纯滚动状态，否则将造成车轮侧滑，轻则轮胎磨损加剧，重则导致侧翻。需要注意的是，为了简化分析，在车辆设计理论中对于车辆转向系统转向中心的分析，均是采用类似俯视形式的原理分析图，忽略前后车桥的高度差异、形状差异等因素，各个车轮的转轴、前后车轴等均简化为直线形式。对于通常的四轮车辆而言，例如前轮转向、后轮驱动的车辆，通过转向梯形的设计，可以容易地使得转向过程中各个车轮的转轴交汇于一点(即转向中心)，由于后桥左、右车轮不转向，其转轴均为后车轴，一般是左前车轮和右前车轮的转轴延伸交汇于后车轴的延伸线上的一点(即转向中心)。但是，由于拖挂车具有多根车轴，其各个车轮在转向时难以同时绕同一转向中心转动。参见图3所示，牵引车Al与挂车A2铰接，牵引车可以为前轮转向或全轮转向车辆，假设图2中牵引车Al为前轮转向、后桥驱动，在实际设计中，为了车辆在转向过程中相对保持平衡，一般通过前轮转向梯形的设计，使得转向中心0处于图3所示的转向中心位置线B (本领域技术人员也称为“转向中心线”)，需要注意的是，该转向中心位置线B仅是原理分析时的参考线，在拖挂车的设计中，一般使其平行于牵引车前轴或后轴轴线(牵引车前轴和后轴本身相互平行)，并且基本处于沿车辆纵向长度的中间位置，实际设计中就是以该转向中心位置线B作为虚拟的后轴轴线计算与前轴之间的轴距，根据阿克曼原理设计转向梯形，基本确保前轮在转向时瞬时绕一个转动中心转动。但是，由于挂车的车轮以及牵引车后轮不转向或转角很小(因悬架的扭动而形成)，其只能随动转向，因此难以使得各个车轮瞬时绕一个转动中心转动，具体地，参见图3所示，在转向过程中，根据牵引车Al的前轮偏转角度的不同，左前轮和右前轮的转轴可以在转动中心位置线B上形成转动中心Oa，Ob和Oc等，但是由于牵弓I车Al的后轮以及挂车A2的所有车轮均为非转向轴，这些车轮本身不偏转，由于牵引车Al与挂车A2之间的铰接关系，挂车A2在转向过程中只能被动地随动，牵引车Al的后轮以及挂车A2车轮的转轴的延伸线根本无法与牵引车的前轮转轴相交于同一点(即转动中心)。而且，在现有拖挂车上，牵引车的车轴数量常常超过两根，这导致各个车轮的更无法瞬时绕一个转动中心转动。也就是说，从转向系统的原理分析而言，现有拖挂车的部分车轮在转向过程中不可避免地存在程度不同的侧滑现象，这会造成严重的轮胎磨损，甚至发生事故。另外，现有技术中尽管存在全轮转向的车辆，但是这些车辆大多为二轴车辆，其无法有效地适用于拖挂车，即使在拖挂车上简单地采用全轮转向技术，由于二轴车辆为刚性车辆，因此这种简单转用必须保证拖挂车采用刚性连接形式，即牵引车与挂车之间为刚性连接，众所周知地，拖挂车的纵向长度远大于普通的二轴车辆，这种简单转用不但由于缺乏相对有效的转向控制方法和转向系统，在转向过程中难以可靠地使得各个车轮绕同一转动中心转动，而且拖挂车在转向过程中需要显著增大的转弯半径，这使得拖挂车的通过性极差，并且常常容易发生行驶事故。总体而言，现有技术的大型车辆，例如拖挂车通过挂车简单加长以后，其通过性会受到严重影响，最小转弯半径一般大大增加，具体地，在拖挂车转弯时，牵引车与挂车之间形成折角，其行驶轨迹具有较大的偏移，容易侵占相邻的车道，例如如果缺乏合理设计的转向系统和转向控制方法，拖挂车在转向过程中容易发生甩尾，其危害性远高于普通汽车。而且，现有技术中的这些拖挂车，更普遍的缺陷是转向时车轮易侧滑、轮胎易磨损，车辆行驶不稳定，容易发生事故，甚至会造成拖挂车不能正常行驶。有鉴于现有技术的上述缺陷，需要设计一种新型的拖挂车转向系统和转向控制方法。

发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是提供一种拖挂车转向控制方法，该拖挂车转向控制方法在拖挂车转向时能够优化程度地使得各个车轮绕同一个转向中心区域转动，从而减轻轮胎异常磨损，并改善拖挂车行驶稳定性和通过性。本发明所要解决的另一技术问题是提供一种控制器，该控制器能够用于拖挂车的转向控制，以改善拖挂车行驶稳定性和通过性。本发明所要解决的又一技术问题是提供一种拖挂车转向系统，该拖挂车转向系统在拖挂车转向时能够优化程度地使得各个车轮绕同一个转向中心区域转动，从而减轻轮胎异常磨损，并改善拖挂车行驶稳定性和通过性。进一步地，本发明所要解决的技术问题是提供一种拖挂车，该拖挂车在转向时能够优化程度地使得各个车轮在转向时绕同一个转向中心区域转动，从而减轻轮胎异常磨损，改善拖挂车行驶稳定性。为了解决上述技术问题，本发明提供一种拖挂车转向控制方法，所述拖挂车包括相互铰接的牵引车和挂车，该拖挂车的全部车轮均为转向轮，所述拖挂车的转向中心位置线位于所述拖挂车纵向长度的中间区域的预定位置上，并平行于所述牵引车的前轴，其中，所述拖挂车转向控制方法包括如下步骤第一，控制所述牵引车的前轮转向，并获取所述牵引车前轮中的转向内侧前轮的偏转角0 1以及所述牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间的夹角a ;第二，控制所述拖挂车的除了所述牵引车前轮之外的其它各对转向轮转向，其中，使得所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角 Q i 为arctan ((Li/Ll) tan 0 I)-3 ° < 0 i < arctan ((Li/LI) .18110 1)+3°，其中Li为所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮所对应的各自的车轴与所述转向中心位置线之间的间距，LI为牵引车前轴与所述转向中心位置线之间的间距，所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮与所述牵引车的转向内侧前轮的偏转方向相同；并且使得所述挂车上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角 9 j 为a — arctan (Z/P) _3 ° < 0 j < a — arctan (Z/P) +3 ° ,其中 Z=(Lj+h) cos a - (B/2) sin a -h，P=Ll/tan 0 I+B/2- (Lj+h) sin a — (B/2) cos a ,其
中Lj为在所述拖挂车直行状态下所述挂车上的各对转向轮所对应的各自的车轴与所述转向中心位置线之间的间距，B为轮距，h为所述牵引车与所述挂车之间的铰接枢转点到所述转向中心位置线的垂直间距，并且当所述挂车上的相应一对转向轮的内侧转向轮所对应的偏转角e j为正值时，该相应的一对转向轮的偏转方向相同，当所述挂车上的相应一对转向轮的内侧转向轮对应的偏转角9 j为负值时，该相应的一对转向轮与所述牵引车的转向内侧前轮的偏转方向相反。优选地，在所述第二步骤中，使得所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角0 i=arctan((Li/Ll) tan 0 I);以及使得所述挂车上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角0j=ct — arctan (Z/P)。典型地，所述拖挂车的各对转向轮之间连接有各自的转向梯形联动杆系。具体地，在所述第一步骤中，通过车轮偏转角传感器检测以获取所述牵引车前轮中的转向内侧前轮的偏转角9 1。具体地，通过设 置在所述牵引车与挂车的铰接枢转点处的转角传感器检测以获取所述牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间的夹角a。优选地，所述转向中心位置线位于所述拖挂车纵向长度的中点位置上。优选地，所述牵引车与挂车之间的铰接枢转点位于所述牵引车的纵向中心竖直平面内。更优选地，所述第二步骤还包括在控制所述拖挂车的除了所述牵引车前轮之外的其它各对转向轮转向时，实时地检测所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各个所述内侧转向轮的偏转角9 i和所述挂车上的各个所述内侧转向轮的偏转角9j。作为上述拖挂车转向控制方法的一种变型方式，本发明提供一种拖挂车转向控制方法，所述拖挂车包括相互铰接的牵引车和挂车，所述牵引车上具有位于该牵引车前轮后方的一对非转向轮，所述拖挂车的除了该对非转向轮之外的全部车轮均为转向轮，所述拖挂车的转向中心位置线位于所述牵引车上的所述一对非转向轮所对应的车轴上，其中，所述拖挂车转向控制方法包括如下步骤第一，控制所述牵引车的前轮转向，并获取所述牵引车前轮中的转向内侧前轮的偏转角eI以及所述牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间的夹角a ;第二，控制所述拖挂车的除了所述牵引车前轮之外的其它各对转向轮转向，其中，使得所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角 Q i 为arctan ((Li/Ll) tan 0 I)-3 ° ( 0 i < arctan ((Li/LI) .18110 1)+3°，其中Li为所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮所对应的各自的车轴与所述转向中心位置线之间的间距，LI为牵引车前轴与所述转向中心位置线之间的间距，所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮与所述牵引车的转向内侧前轮的偏转方向相同；并且使得所述挂车(322)上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角为a — arctan (Z/P)_3° < 0 j < a — arctan (Z/P)+3° ,其中 Z=(Lj+h) cos a — (B/2) sin a — h, P=Ll/tan 0 l+B/2 — (Lj+h) sin a — (B/2) cos a ,其中Lj为在所述拖挂车直行状态下所述挂车上的各对转向轮所对应的各自的车轴与所述转向中心位置线之间的间距，B为轮距，h为所述牵引车与所述挂车之间的铰接枢转点到所述转向中心位置线的垂直间距，并且当所述挂车上的相应一对转向轮的内侧转向轮所对应的偏转角9 j为正值时，该相应的一对转向轮的偏转方向相同，当所述挂车上的相应一对转向轮的内侧转向轮对应的偏转角9 j为负值时，该相应的一对转向轮与所述牵引车的转向内侧前轮的偏转方向相反。优选地，在所述第二步骤中，使得所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角0 i=arctan((Li/Ll) tan 0 I);以及使得所述挂车上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角0j=ct — arctan (Z/P)。典型地，所述拖挂车的各对转向轮之间连接有各自的转向梯形联动杆系。与上述拖挂车的转向控制方法相匹配，本发明提供一种控制器，用于牵引车和挂车铰接连接的拖挂车的转向控 制，其中，该控制器包括信号接收模块，用于接收所述牵引车前轮中的转向内侧前轮的偏转角eI信号以及该牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间的夹角a信号；计算处理模块，用于根据所述偏转角0 1信号以及夹角a信号计算确定所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角9i以及所述挂车上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角9 j;以及控制模块，至少用于根据所述计算处理模块的计算处理结果输出控制信号控制所述拖挂车的除了所述牵弓I车前轮之外的其它各对转向轮转向。优选地，所述控制器包括牵引车转向控制器和挂车转向控制器，从而所述信号接收模块包括所述牵引车转向控制器的信号接收模块和挂车转向控制器的信号接收模块，所述计算处理模块包括所述牵引车转向控制器的计算处理模块和挂车转向控制器的计算处理模块，所述控制模块包括所述牵引车转向控制器的控制模块和挂车转向控制器的控制模块，其中所述牵引车转向控制器的信号接收模块至少用于接收所述牵引车前轮中的转向内侧前轮的偏转角0 I信号，所述挂车转向控制器的信号接收模块用于接收所述牵引车前轮中的转向内侧前轮的偏转角0 I信号以及该牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间的夹角a信号；所述牵引车转向控制器的计算处理模块用于根据所述偏转角9 I信号计算确定所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角9i，所述挂车转向控制器的计算处理模块用于根据所述偏转角91信号以及夹角a信号计算确定所述挂车上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角0j;以及所述牵引车转向控制器的控制模块用于根据该牵引车转向控制器的计算处理模块的计算处理结果控制所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮转向，所述挂车转向控制器的控制模块用于根据该挂车转向控制器的计算处理模块的计算处理结果控制所述挂车上的各对转向轮转向。优选地，所述计算处理模块计算确定所述牵弓I车上的除了所述牵弓I车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角Q i=arctan((Li/Ll) tan 0 I);以及所述计算处理模块计算确定所述挂车上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角0 j = ct — arctan (Z/P)。进一步地，本发明提供一种拖挂车转向系统，该拖挂车转向系统用于实现上述的拖挂车转向控制方 法，其中，所述拖挂车转向系统包括用于控制所述牵引车的前轮转向的前轮转向机构、用于对应检测所述牵引车左前轮和右前轮偏转角的第一车轮偏转角传感器、用于检测所述牵引车相对于所述挂车绕该牵引车与挂车之间的铰接枢转点转动角度的转角传感器、转向控制器、以及用于对应地驱动所述拖挂车的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮转向的电控转向驱动装置；各个所述第一车轮偏转角传感器、转角传感器以及各个所述电控转向驱动装置分别电连接于所述转向控制器，从而所述转向控制器在所述牵引车的前轮转向时能够接收所述转角传感器检测的转角信号和各个所述第一车轮偏转角传感器检测的偏转角信号，以获得所述牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间的夹角a和所述牵引车的转向内侧前轮的偏转角0 1，并且所述转向控制器通过控制各个所述电控转向驱动装置以驱动所述拖挂车的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮转向。优选地，所述转向控制器包括相互电连接的牵引车转向控制器和挂车转向控制器，其中各个所述第一车轮偏转角传感器以及所述牵引车的除该牵引车前轮之外的各对转向轮所对应的各个所述电控转向驱动装置分别电连接于所述牵引车转向控制器，所述挂车的各对转向轮所对应的各个所述电控转向驱动装置分别电连接于所述挂车转向控制器，所述转角传感器电连接于所述牵引车转向控制器和/或挂车转向控制器。具体地，所述牵引车转向控制器计算所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角9 i，并通过控制该牵引车上的各个所述电控转向驱动装置而驱动所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮转向；所述挂车转向控制器计算所述挂车上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角e j，并通过控制该挂车上的各个所述电控转向驱动装置而驱动所述挂车上的各对转向轮转向。典型地，所述牵引车转向控制器和挂车转向控制器为电子控制单元、单片机、可编程序控制器或微处理器。 典型地，所述前轮转向机构包括转向操纵机构、转向器和转向直拉杆，所述转向操纵机构包括依次连接的方向盘、转向轴、转向万向节和转向传动轴，该转向传动轴连接于转向器的输入轴，该转向器的输出轴连接于所述转向直拉杆，该转向直拉杆连接于所述牵引车左前轮的转向节的转向节臂上，所述牵引车的前轮通过连接在该牵引车前轮的左、右前轮之间的转向梯形联动杆系而形成转向联动结构。优选地，各个所述电控转向驱动装置分别包括液压缸，各个所述液压缸的活塞杆连接于所述拖挂车的相应一对转向轮中的左转向轮的转向节的转向节臂上，以通过所述活塞杆的伸缩以及该相应一对转向轮之间的转向梯形联动杆系而驱动该对转向轮转向，各个所述液压缸连接于具有电控比例换向阀的液压缸伸缩控制回路，各个所述电控转向驱动装置的电控比例换向阀电连接于所述转向控制器。
典型地，所述电控比例换向阀为电磁比例换向阀或电液比例换向阀。优选地，所述拖挂车转向系统还包括用于对应地检测所述拖挂车的除了所述牵引车前轮之外的各个转向轮偏转角的第二车轮偏转角传感器，各个所述第二车轮偏转角传感器分别电连接于所述转向控制器。此外，本发明还提供一种拖挂车，其中，该拖挂车包括上述任一项拖挂车转向系统。典型地，所述拖挂车的牵引车和挂车均为二轴车辆。通过上述技术方案，本发明的拖挂车转向控制方法及其转向系统针对牵引车和挂车相互铰接的拖挂车，通过总结大量的转向实测数据并结合阿克曼原理归纳出的控制公式，并以此修正由于牵引车和挂车之间的铰接关系所带来的转向偏差，使得拖挂车的各个车轮至少能够绕同一个转向中心区域转动，这种转向中心区域相对于体积庞大的拖挂车而言是相对较小的，与现有拖挂车在转向过程中各个车轮杂乱无章地绕各自的转动中心转动，其形成了一种技术上的巨大突破，使得拖挂车能够按照相对理想的转向形态进行转向，由于拖挂车的各个车轮至少能够绕同一个转向中心区域转动，这显著程度地减轻轮胎的异常磨损，不仅如此，由于本发明拖挂车的牵引车和挂车之间的铰接关系，本发明在改善轮胎磨损、增强转向稳定性的同时，也相对有效地利用牵引车与挂车之间的铰接关系减小了转弯半径，改善了拖挂车的通过性。具体地，第一，本发明的牵引车和挂车上的各对转向轮的偏转角控制均采用电控转向驱动装置进行驱动(牵引车前轮可以除外)，这为通过转向控制器转角进行自动控制创造了条件，在牵引车前轮转向后，通过牵引车转向内侧前轮的偏转角以及拖挂车的相关尺寸参数，通过转向控制器进行计算并针对性控制，使得拖挂车的各个车轮至少能够瞬间绕同一个转向中心区域转动，这显著程度地减轻轮胎的异常磨损；第二，本发明针对牵引车和挂车采用铰接形式的拖挂车，在车辆转向过程中，由于牵引车和挂车之间的上述铰接关系，拖挂车的尾部(即挂车)不会向外侧摆动，外摆值较小，需要的转弯场地小，转向通过性好。第三，本发明对拖挂车的各对转向轮的控制均通过相对精确的计算进行针对性控制，其有效地减轻了各个车轮由于转向中心杂乱无章而导致的侧滑等现象，基本避免了由于拖挂车的体型大、重量大而容易发生甩尾或侧倾翻车等缺陷。本发明的拖挂车包括所述拖挂车转向系统，因此同样具有上述优点。本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式
部分予以详细说明。


下列附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，其与下述的具体实施方式
一起用于解释本发明，但本发明的保护范围并不局限于下述附图及具体实施方式
。在附图中图1是现有技术的一种拖挂车的侧视示意图，其中牵引车与挂车为铰接连接形式。图2是现有技术的另一种拖挂车的侧视示意图，其中牵引车与挂车为刚性连接形式。图3是现有技术的拖挂车转向时的转向分析示意图。图4是本发明具体实施方式
的拖挂车的转向状态示意图。
图5是本发明具体实施方式
的拖挂车的转向分析示意图。图6是本发明具体实施方式
的拖挂车转向系统的控制结构框图。图7是本发明另一种变型具体实施方式
的拖挂车的侧视结构示意图，其中显示牵引车与挂车的铰接位置不同于图4所示的铰接位置。图8是本发明具体实施方式
的拖挂车转向控制方法的流程框图。图9是本发明具体实施方式
的控制器的原理结构框图。附图标记说明311牵引车前轴；312挂车前轴；321牵引车；322挂车；331牵引车后轴；332挂车后轴；343车辆转向中心位置线；4铰接枢转点。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式
仅用于说明和解释本发明，本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式
。预先说明的是，车辆转向系统的设计基点在于实现转向时使得车辆的所有车轮瞬时绕一个转动中心(即转向 中心)转动，以使得所有车轮处于纯滚动或基本纯滚动状。本发明的主要技术构思在于提供一种用于拖挂车的转向系统和转向控制方法，该拖挂车的牵引车和挂车之间采用铰接连接形式，即挂车相对于牵引车能够左右摆动。此外，就本发明的拖挂车而言，尽管附图中显示的挂车为全挂车形式，但是本发明的挂车也可以为半挂车，无论挂车为全挂车或半挂车，其均属于本发明的保护范围。有关其它一些涉及的需要注意的问题，将在下文的描述中顺带说明。为了帮助本领域技术人员理解本发明的技术方案，以下首先参照图5描述本发明的拖挂车所要实现的转向状态，在此基础上参照图4、图5和图8描述本发明的拖挂车转向控制方法，进而参照图4至图7描述本发明提供的一种用于实现所述拖挂车转向控制方法的拖挂车转向系统，在描述过程中将附带说明一些本发明相关的变型形式，这些变型形式同样属于本发明的保护范围。参见图5所示，本发明的拖挂车的主体机械结构与常见的拖挂车类似，即所述拖挂车包括牵引车321和连接于该牵引车321且位于牵引车321后方的挂车322，其中牵引车321和挂车322采用铰接的连接形式，其中铰接枢转轴线4沿竖直方向，以使得牵引车321和挂车322能够相对于彼此左右摆动。在此附加说明的是，对于本领域技术人员而言，通过以上描述将已经认识到本发明所要解决的技术问题的困难性，由于牵引车321与挂车322之间的铰接形式，牵引车321和挂车322在转向过程中的位置是相对变化，尽管这种相对位置的变化为减小车辆的转弯半径提供了可能性，但是也带来了转向过程中各个车轮绕同一转动中心转动的控制难度。实际上，上述铰接形式的拖挂车的转向设计一直属于本领域的技术难题，国内外车辆领域的技术人员迄今无法设计出适用的转向系统和转向控制方法。另外，本发明的“拖挂车”应当从广义层次进行理解，即任何车辆，其只要包含了类似于本发明的相互连接的牵引车单元和挂车单元，其均属于本发明的“拖挂车”的范围。
如图5所示，当拖挂车转向时，牵引车321从直行状态改变方向，即牵引车的牵引车前轴311和牵引车后轴331初始与挂车前轴312和挂车后轴332处于平行状态，由于牵引车311转向而使得牵引车行驶状态发生改变，牵引车前轴311和牵引车后轴331与挂车前轴312和挂车后轴332不再处于平行状态。在此情形下，例如牵引车311的内侧前轮(即图4所示的左前轮)和外侧前轮(即图4所示的右前轮)的转轴延伸线相交于转动中心位置线343上的一点01 (即转向中心，根据牵引车311的前轮各自偏转角的不同，转向中心也可以为转向中心位置线343上的02、03等其它点)，在此情形下，为了使得拖挂车转向平稳顺畅，根据车辆转向理论的阿克曼原理，需要确保拖挂车的各个车轮均围绕转向中心01转动，以避免车轮出现侧滑等导致异常磨损的状态。在图4所示的情形中，无论因为牵引车311的前轮转向而导致牵引车311在水平面(地面)上相对于挂车322偏摆的角度(即由于牵引车311与挂车322之间的铰接形式，牵引车311的车体相对于挂车322的车体绕铰接枢转轴线4转动一个角度)，理想状态下，牵引车311上的其它车轮以及挂车322上的所有车轮均需要瞬间围绕上述转向中心01转动。例如，图4所示的转向状态。因此，与现有技术的拖挂车不同的是，为了确保图4所示的转向状态，本发明的拖挂车为全轮转向车辆。尽管对于本领域技术人员容易理解，但是为了使得普通技术人员能够相对容易地理解本发明下述的技术方案，以下就一些概念进行适当的简略解释。其一，就转向中心位置线343(本领域技术人员也称为“转向中心线”)而言，其主要是参照普通二轴车辆的转向分析模型所形成的一种参考车轴线，在普通的前轮转向、后轮驱动的车辆中，后轮车轴由于不转向，因而转向中心始终处在后轴延伸线上，因而普通二轴车辆的转向中心位置线处于后轴的延伸线上。在拖挂车的转向设计中，为了确保转向的相对平稳，一般将拖挂车的转向中心位置线确定在车辆纵向长度的中间区域(优选中点位置)并平行于牵引车前轴311和牵引车后轴322 (牵引车的前、后车轴是相互平行的)，以使得转向相对稳定(参见技术标准JB/T 6042-2006《汽车起重机专用底盘》)，也就是说，在拖挂车的设计中，转向中心位置线343是在设计初始就预先确定的，其一般处在拖挂车纵向长度的中间区域并平行于牵引车前轴311和牵引车后轴322，优选处在拖挂车纵向长度的中点位置，当然偏离中点位置也是可以的。这种借鉴二轴车辆的转向分析模型而预先确定转向中心位置线，在多轴车辆设计领域已经广泛采用，对此不再赘述。其二，参见图4和图5，从中可以看到，本发明的转向分析中仅显示了拖挂车一侧(图示的左侧)车轮的转向状态，在此需要注意的是，根据车辆设计理论最基本的阿克曼原理，在车辆转向过程中，车辆任一对转向轮中的外侧车轮(例如外侧前车轮)和内侧车轮(例如内侧前车轮)的偏转角是不同的，外侧车轮的偏转角小于内侧车轮的偏转角。但是，根据阿克曼原理的公知内、外侧转向轮偏转角理想关系式，内、外侧转向轮的偏转角与轮距和轴距存在确定的函数关系，参照图4和图5中标示的参数符号，以牵引车311的左、右前轮为例，阿克曼原理的内、外侧转向轮偏转角理想关系式可以表示为cot ( 0 5) =Cot (0 1)+B/L1，其中0 I为转向时牵引车内侧前轮(即图示的左前轮)的偏转角；0 5在图5中未标示，其表示前因策外侧前轮(即图示的右前轮)的偏转角出为两侧轮距；L1为牵引车前轴311与转向中心位置线343之间的距离。其中，拖挂车的两侧轮距B对于拖挂车是确定的，在转向中心位置线预先确定的情形下，牵引车前轴311与转向中心位置线343之前的距离也是确定的，因此牵引车左、右前轮之间的存在确定的函数关系，SPcot (0 5) =cot (0 1) +B/Ll o公知地，车辆的任一对转向轮(即其中的内侧转向轮和外侧转向轮)通过内、外侧转向轮之间的转向梯形联动杆系(即转向梯形连杆机构，以下简称为“转向梯形杆系”)进行保证。有关根据阿克曼原理的内、外侧转向轮偏转角理想关系式来设计转向梯形，在车辆领域已经属于基本知识，现有车辆上的转向梯形杆系均是如此，对此不再赘述。因此，图4和图5中仅需获得内侧转向轮的偏转角，其外侧转向轮的偏转角无需关注，例如在图5中，当拖挂车转向时，牵引车的内侧前轮与外侧前轮之间通过转向梯形杆系构成联动结构关系，只要牵引车321的内侧前轮的偏转角为0 1，则外侧前轮通过转向梯形杆系的驱动会随着内侧前轮的运动而偏转一个偏转角0 5，并且满足00丨(0 5)=(0丨(0 1)+8/11。在此需要说明的是，尽管通过转向梯形满足阿克曼原理的内、外侧转向轮偏转角理想关系式仅是一种近似设计，但是现代汽车的转向梯形杆系属于一种普遍应用的结构，其能够有效地满足车辆转向的要求，这一点对车辆领域的技术人员是无需置疑的。同样地，牵引车321以及挂车322上的各对转向轮之间的偏转角关系同样符合上述阿克曼原理的内、外侧转向轮偏转角理想关系式，例如图4和图5所示的牵引车3 21的左、右后转向轮之间的偏转角关系、挂车322的左右前转向轮之间的偏转角关系、以及挂车322的左右后转向轮之间的偏转角关系，在转向中心位置线343已经确定的情形下，各对转向轮之间的偏转角关系均符合阿克曼原理的内、外侧转向轮偏转角理想关系式，在转向过程中各对转向轮之间通过各自的转向梯形杆系构成联动关系，但是在应用内、外侧转向轮偏转角理想关系式时，轴距是相应发生改变的，例如牵引车后转向轮之前的偏转角关系满足cot( 0 6) =Cot (0 2)+B/L2，其中0 6为牵引车的外侧后转向轮的偏转角(图5中未显示)，0 2为牵引车内侧后转向轮的偏转角，L2为后车轴与转向中心位置线343的间距，B为轮距(以下不再赘述)。同样地，对于挂车前转向轮之间的偏转角关系满足cot( 0 7)=cot( 0 3)+B/L3，其中0 7为挂车的外侧前转向轮的偏转角(图5中未显示)，0 3为挂车内侧前转向轮的偏转角，L3为挂车处于直行状态时前车轴与转向中心位置线343的间距。为后车轴与转向中心位置线343的间距，B为轮距(以下不再赘述)。挂车后转向轮之间的偏转角关系满足cot ( 0 8) =Cot (0 4)+B/L4，其中0 8为挂车的外侧后转向轮的偏转角(图5中未显不)，0 4为挂车内侧后转向轮的偏转角,L4为挂车处于直行状态时前车轴与转向中心位置线343的间距。在此需要说明的是，牵引车321与挂车322上的转向轮对数(对应相应的车轴数量)并不局限于图4和图5中的两个车轴的情形，根据需要，牵引车321和挂车322上的车轴数量可以更多，无论牵引车321与挂车322上的转向轮对数如何，各对转向轮之间均通过满足阿克曼原理的内、外侧转向轮偏转角理想关系式的转向梯形杆系构成联动关系。因此，在下文的描述中，本发明的转向控制仅说明各个内侧转向轮的偏转角，其对应的外侧转向轮会通过各自的转向梯形杆系随动。另外，此处再次强调是，有关拖挂车的转向在车辆领域(无论国内或国外)均构成一个难于突破的技术难题，本发明的立足点在于通过对转向系统的设计，使得拖挂车的各个车轮尽可能围绕一个转向中心区域转动，上述牵引车和挂车的各对内侧转向轮和外侧转向轮的偏转角对应关系通过传统的转向梯形设计使其符合阿克曼原理的内、外侧转向轮偏转角理想关系式，但是由于牵引车与挂车的铰接关系(即相对于彼此能够左右偏转)，使得各个车轮的转动状态一般不能达到理想状态，本申请的发明人通过总结大量的实际试验数据并结合阿克曼原理，总结归纳出下文将要描述的一些控制公式，并以此修正由于上述铰接关系带来的转向偏差，使得拖挂车的各个车轮至少能够绕同一个转向中心区域(相对于体积庞大的拖挂车，该转向中心区域的面积是可以容忍的)转动，从而能够优化程度地减轻轮胎的异常磨损，并相对有效地利用牵引车与挂车之间的铰接关系而优选程度地减小转弯半径。以下参照图4、图5和图8描述本发明的拖挂车转向控制方法的具体实施方式
。如图4、图5和图8所示，所述拖挂车包括相互铰接的牵引车321和挂车322，该拖挂车的全部车轮均为转向轮，并且各对所述转向轮之间连接有各自的转向梯形联动杆系，所述拖挂车的转向中心位置线343位于所述拖挂车纵向长度的中间区域的预定位置上(拖挂车的纵向长度对于本领域技术人员而言普遍是指拖挂车处于直行状态的纵向长度)，并平行于所述牵引车的前轴，所述拖挂车转向控制方法包括如下步骤第一，控制所述牵引车的前轮转向，并获取所述牵引车前轮中的转向内侧前轮的偏转角9 I以及所述牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间的夹角a ;在此第一步骤中需要理解的是，牵引车的前轮由驾驶员根据路况进行操纵，其可以采用常规的前轮转向机构，最常规地，前轮转向机构一般包括转向操纵机构、转向器、转向直拉杆以及连接在牵引车左、右前轮之间的转向梯形联动杆系，其中转向操纵机构主要包括依次连接的方向盘、转向轴、转向万向节和转向传动轴，该转向传动轴连接于转向器的输入轴，转向器的输出轴连接于转向直拉杆，该转向直拉杆连接于牵引车左前轮的转向节的转向节臂上。这样，当驾驶员通过方向盘操纵牵引车前轮转向时，驾驶员的操作方向盘的转矩经由转向轴、转向传动轴和转向器，推拉转向直拉杆，转向直拉杆通过左前轮的转向节的转向节臂驱动左前轮偏转，从而使得左前轮转向，同时左前轮经由连接在左、右前轮的转向节之间的上述转向梯形联动杆系(一般包括连接于左前轮转向节的左梯形臂、连接于右前轮转向节的右梯形臂、以及连接在左梯形臂和右梯形臂之间的转向直拉杆)而同时带动右前轮转向(其它转向轮之间的转向梯形联动杆系也是类似的，均存在通过各自的符合阿克曼原理的内、外侧转向轮偏转角理想关系式的转向梯形联动杆系进实现的转向联动关系，以下不再赘述)。当然，上述前轮转向机构仅是车辆上最常用的一种转向机构，在实际车辆中根据需要一般还可以采用动力转向机构，即通过液压缸、气压缸、电动驱动装置等进行助力，在此不再赘述。优选地，通过第一车轮偏转角传感器检测以获取所述牵弓I车前轮中的内侧前轮的偏转角9 1。就车轮偏转角传感器而言，在车辆领域的电子稳定系统(即ESP系统)中已经广泛采用，例如，可以采用中国发明专利申请CN 1530271A中公开的轮胎偏转角传感器。其主要用于检测车轮在转向过程中相对于直行状态的偏转角度，在下文中描述的第二车轮偏转角传感器等，均是为了描述清楚而采用第一、第二所进行的区分，并不代表车轮偏转角传感器本身存在区别。另外，尽管对于车辆领域的技术人员是公知的，但是在此附加说明的是，在转向中心位置线343已经确定的情形下，牵引车的左、右前轮之间的转向梯形是按照阿克曼原理的内、外侧转向轮偏转角理想关系式设计的，通过转向梯形的联动关系，牵引车左、右前轮的偏转角存在对应关系，在转向过程中，牵引车左、右前轮的转轴的延伸线的交点均位于转向中心位置线343上，例如参见图5所示，当内侧前轮的偏转角0 I时，外侧前轮的偏转角0 5满足cot ( 0 5) =cot ( 0 1)+B/L1，尽管图5中并未显示牵引车外侧前轮的转轴延伸线，但是其交点是确定的，即转向中心O。当然随着牵弓I车前轮各自偏转角的改变，转向中心在转向位置线343上的位置是改变的，这也是现有二轴车辆上得到广泛验证的结构设计，牵引车本身与二轴车辆的刚性车体是类似的，其同样符合上述关系。当然，由于牵引车与挂车之间的铰接关系，挂车上各个车轮的偏转角尽管通过下文所述的公式进行修正，但试验证实挂车上的各个转向轮基本绕同一个转向中心区域转动，不过这相对于现有技术的拖挂车已经属于巨大的技术突破，其能够相对有效地减轻轮胎的异常磨损。在上述第一步骤中，就所述牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间的夹角a而言，参见图4所示，该夹角a的形成是由于牵引车321与挂车322之间为铰接关系，当牵引车相对于挂车转向时，刚性的牵引车车体相对于刚性的挂车车体偏转一个角度，即牵引车车体从初始的直行状态相对于挂车车体偏转的角度，这个角度表现为牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间的夹角a，在图4所示的俯视原理分析图中即牵引车纵向中心线与挂车纵向中心线之间的夹角，需要注意的是，根据夹角的定义，两个平面或两条直线之间的夹角一般指的是两者之间所夹的锐角，这与车辆转向的实际状况也是相符的，车辆的转向轮的偏转角一般不会超过90°。典型地，通过设置在所述牵引车与挂车的铰接枢转点4处的转角传感器检测以获取所述牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间的夹角a。有关转角传感器在车辆领域是常用的，最典型地是车辆电子稳定系统(即ESP系统)中设置在转向管柱与转向轴之间的转角传感器，其通过感测相对转动而检测转角，例如霍尔转角传感器等，从而获得驾驶员操纵方向盘的转角，这种用于检测相对转角的转角传感器在车辆的其它部位也是广泛采用的，当转角传感器检测到牵引车的车体从直行状态转动的角度时，该角度即为牵引车车体从初始的直行状态相对于挂车车体偏转的角度，这个角度表现为牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间的夹角a。 另外，在车辆转向时，任一对转向轮之间的转向内侧车轮与转向外侧车轮的区分对于本领域技术人员是显然地，即相对靠近转向中心一侧的转向轮为内侧车轮，另一侧的转向轮即为外侧车轮，例如，在图4和图5中，牵引车的左前轮即为内侧前轮，另一侧的前轮即为外侧前轮，相应地，就拖挂车的其它各对转向轮而言，此时与牵引车前轮中的内侧前轮处于同一侧即为相应一对转向轮中的内侧转向轮。

第二，控制所述拖挂车的除了所述牵引车前轮之外的其它各对转向轮转向，其中，使得所述牵引车321上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角Q i为arctan ((Li/Ll) tan 0 1)-3° <arctan ((Li/Ll) tan 0 1)+3° ;其中Li为所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮所对应的各自的车轴与所述转向中心位置线343之间的间距，LI为牵引车前轴311与所述转向中心位置线343之间的间距，所述牵引车321上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮与所述牵引车内侧前轮的偏转方向相同；并且使得所述挂车322上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角0 j为a — arctan (Z/P)-3。< 0j< a — arctan (Z/P)+3。；其中Z= (Lj+h) cos a — (B/2) sin a — h ；P=Ll/tan 0 l+B/2 — (Lj+h) sin a — (B/2) cos a ；
其中Lj为在所述拖挂车直行状态下所述挂车上的各对转向轮所对应的各自的车轴与所述转向中心位置线343之间的间距，B为轮距，h为所述牵引车与所述挂车之间的铰接枢转点4到所述转向中心位置线343的垂直间距(显然地这些参数对于拖挂车而言均是已知值，可以预置到下文所述的转向控制器内)，并且当所述挂车上的相应的内侧转向轮所对应的偏转角9 j为正值时，该相应的内侧转向轮与所述牵引车的内侧前轮的偏转方向相同；当所述挂车上的相应的内侧转向轮对应的偏转角0 j为负值时，该相应的内侧转向轮与所述牵弓I车的内侧前轮的偏转方向相反。在上述第二步骤中，需要理解的是，在控制所述拖挂车的除了所述牵引车前轮之外的其它各对转向轮转向时，使得所述牵引车321上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角9 i符合arctan ((Li/LI) tan 0 I)-3° < 0 i < arctan((Li/Ll) tan 0 I)+3° ,并使得所述挂车(322)上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角9 j符合ct — arctan(Z/P)-3° ( 0 j < a — arctan(Z/P )+3°，即只要0i和0j在上述计算确定的取值范围内，经过转向实际测试过程证实，其已经能够基本实现本发明的转向控制目的，即使得拖挂车的各个车轮至少能够绕同一个转向中心区域转动拖挂车，从而能够按照相对理想的转向形态进行转向。但是，更优选地，在上述第二步骤中，使得所述牵引车321上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角0 i=arctan( (Li/Ll) tan 0 I);以及使得所述挂车(322)上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角9j=a - arctan (Z/P)，这能够使得本发明拖挂车的转向控制更加精确可靠，其中上述Q i=arctan((Li/Ll) tan 0 I)以及0 j = a — arctan(Z/P)，该两个计算式属于本申请的发明人根据车辆设计理论中的阿基曼原理，结合图5所示的理想转向状态并通过大量`转向实测数据进行验证而总结出来的公式。例如，参见图4和图5所示，图中所示的牵引车为二轴车辆，即仅包括前轮和后轮，在此情形下，上述Q i=arctan( (Li/Ll) tan 0 I)中，0 i具体为后轮中的内侧后轮的偏转角0 2，0 2=arctan((L2/Ll) tan 0 I)，其中L2为所述牵引车上的转向后轮所对应的车轴(即牵引车后轴331)与所述转向中心位置线343之间的间距，LI为牵引车前轴311与所述转向中心位置线343之间的间距。相应地，当牵引车上存在其它转向轮时，各对转向轮的内侧转向轮的偏转角同样可以通过上述公式计算获得。此外，如上所述，优选地，在上述第二步骤中，同时使得所述挂车322上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角0」为0」=ct 一 arctan(Z/P);其中Z=(Lj+h)*cos a —(B/2) sin a — h ;P=Ll/tan 0 l+B/2 — (Lj+h) sin a — (B/2) .cos a。在该公式中，Z和P仅是计算的中间参数，并无实际意义，对于挂车上不同的内侧转向轮，其具体数值需要通过上述后续的公式计算。在此需要注意的是，上述公式属于本申请的发明人根据车辆设计理论中的阿基曼原理结合图5所示的理想转向状态所总结出现的公式，在上述公式的总结过程中，其关键在于使得所述牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间的夹角a参与挂车上的各个内侧转向轮的偏转角的计算，以尽可能地修正由于牵引车与挂车之间的铰接关系而导致非刚性车体对转向的影响，另外，由于过挂车的转向过程并不严格符合理想偏转状态，因此综合了大量转向实测数据进行了适应性的修正和验证，也就是说，上述公式并不严格符合理想偏转状态，而是采用的是近似设计方法，但是经过实车试验数据验证，其能够使得拖挂车的各个车轮至少能够绕同一个转向中心区域(相对于体积庞大的拖挂车，该转向中心区域的面积是可以容忍的)转动，从而能够优化程度地减轻轮胎的异常磨损，并相对有效地利用牵引车与挂车之间的铰接关系而优选程度地减小转弯半径。为了帮助本领域技术人员简略理解上述公式的来源，以下参照图5显示的转向状态进行分析，需要注意的是，图5所示的转向状态仅是一种近似状态(其中对拖挂车的相关结构进行了简化抽象，以便于分析)，相应地下述的推导过程也仅是一种近似的推导，在尽可能符合转向几何关系的情形下并不排除一些近似计算。在上述公式的总结过程中，所要分析的转向状态是非常繁杂的，图5所示的一种转向状态仅是为了帮助理解而进行的近似推导过程。例如，在图5中，挂车322也为两轴车辆，即其仅包括两对转向轮，当需要计算挂车的内侧前轮偏转角9 3 (即上述0j具体为图5所示的0 3)时，即在牵引车的前轮已经偏转而挂车的前轮尚未偏转，并且由于牵引车的转向已经使得牵引车车体与挂车车体之间形成夹角a的状态下，参见图5，其中a即为所述牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间的夹角，^为挂车的内侧前轮的转轴中心与上述状态下的转向中心0的连线与转向中心位置线343的夹角(由于车辆转向分析在俯视原理图上进行分析，P也可以表述为挂车的内侧前轮的接地点 与上述状态下的转向中心0的连线与转向中心位置线343的夹角)，在图5所示的状态下，牵引车与挂车之间的铰接连接结构简化为一根铰接杆，该铰接杆相对于挂车固定且与直行状态的挂车的车轮平行，在此情形下，由于需要使得挂车的内侧前轮从直行状态偏转到垂直于上述挂车的内侧前轮的接地点与上述状态下的转向中心0的连线(在此状态下内侧前轮才能绕转向中心0处于滚动状态)，其需要偏转的角度0 3根据图5所示的几何关系可以推导出0 3= a - P，其中0 =arctan (Z/P)；Z=x — y — h ；P=R+B/2 — m — n ；R=LI/tan 0 I ；X= (L3+h) cos a ；y= (B/2) sin a ；m= (L3+h) sin a ；n= (B/2) cos a ；在上述各步的等式中基本均符合图5所示的几何关系或近似几何关系，但不排除在图5所示的转向状态之外的其它大量转向状态中采用近似几何关系进行推导，本领域技术人员可以参照图5验证上述各步等式,其中，Z、P、x、y、m、n等均是在图5所示的几何关系中为了便于计算而现实的中间参数；h为牵引车与挂车的铰接枢转点4到转向中心位置线343的垂直距离；R为转向中心0与牵弓丨车的内侧前轮的接地点在沿所述牵弓I车的横向方向上的距离，R=LI/tan 0 I ；B为轮距，在拖挂车上认为各对转向轮之间的轮距B相等；L1、0 I的含义上文已经描述，在此不再赘述；L3为在所述拖挂车直行状态下所述挂车上的前轮所对应的车轴与所述转向中心位置线343之间的间距，此处L3就是上述Lj的具体化，例如当要计算挂车上的内侧后轮偏转角时，Lj可以具体化为图5中的L4。通过上述各步格式，可以归纳出9 3= a — arctan (Z/P),其中 Z= (L3+h) cos a — (B/2) sin a — h ；P=L1/tan 0 l+B/2 — (L3+h) sin a — (B/2)* cos a。另外,该挂车的内侧前轮的偏转方向与牵引车的内侧前轮的转向偏转方向的关系，在上文已经描述，在此不再赘述。同样地，当要通过上述公式计算挂车的内侧后轮偏转角04时，也可以经由9 4=a - y推算出上述类似的等式，其中Y为挂车的内侧后轮的转轴中心与上述状态下的转向中心0的连线与转向中心位置线343的夹角(也可以表述为挂车的内侧后轮的接地点与上述状态下的转向中心0的连线与转向中心位置线343的夹角)。通过对上述拖挂车转向控制方法的描述，如上文所述，该拖挂车转向控制方法针对的拖挂车已经特定化，即所述拖挂车包括相互铰接的牵引车321和挂车322，该拖挂车的全部车轮均为转向轮，并且各对所述转向轮之间连接有各自的转向梯形联动杆系，所述拖挂车的转向中心位置线343位于所述拖挂车纵向长度的中间区域的预定位置上，并平行于所述牵引车的前轴。但是，在此需要考虑一种特殊情形，由于转向中心位置线343是根据二轴车辆转向分析模型预先确定的，只要其处于所述拖挂车纵向长度的中间区域并平行于所述牵引车的前轴即可，在此情形下，转向中心位置线343可能会与牵引车321上的除前轮之外的一对车轮的车轴轴线重合，此时该对车轮无需设置为转向轮。因此，作为本发明上述转向控制方法的一种简单变型方式，本发明上述拖挂车转向控制方法还可以适用于另一种形式的拖挂车，即该拖挂车包括相互铰接的牵引车321和挂车322，所述牵引车321上具有位于该牵引车前轮后方的一对非转向轮，所述拖挂车的除了所述非转向轮之外的全部车轮均为转向轮，并且各对所述转向轮之间连接有各自的转向梯形联动杆系，所述拖挂车的转向中心位置线343位于所述牵引车上的所述一对非转向轮所对应的车轴上。除此之外，该拖挂车转向控制方法的主要内容与上述参照图4、图5和图8的拖挂车转向控制方法相同。在此也需要注意的是，实际上上述参照图4、图5和图8的拖挂车转向控制方法已经包含了此处所述的特殊情形，即在上述9 i=arctan((Li/LI) tan 0 I)中，Li为0的情形，相应的9 i也为零，即相应的一对转向轮无需转向，但是由于该对车轮在结构上属于转向轮，上述拖挂车转向控制方法并未囊括该对车轮可以为非转向轮的情形，但是这种拖挂车转向控制方法的简单变型形式也属于本发明的技术构思，其同样属于本发明的保护范围 。另外，在此还需要注意的是，由于转向中心位置线借鉴二轴车辆转向分析模型预先确定，二轴车辆属于刚性车体，而本发明中挂车相对于牵引车铰接，即在转向过程中挂车的车轴与牵引车的车轴不会处于平行状态，而转向中心位置线343以牵引车前轴作为参考车轴确定，其平行于牵引车前轴，因此在转向过程中转向中心位置线不存在与挂车任一车轴重合的情形，挂车上的全部车轮应当均为转向轮。另外，上述拖挂车各对转向轮之间通过传统的转向梯形联动杆系实现转向过程中各对转向轮的内、外侧车轮的联动，但是各对转向轮并不限于采用转向梯形联动杆系，例如各对转向轮为独立转向轮，在此情形下，各对转向轮设置各自独立的转向驱动装置，在上述牵引车和挂车的各对转向轮的内侧转向轮的偏转角0 i和0 j获得情况下，可以容易地通过上述阿克曼原理的内、外侧转向轮偏转角理想关系式的cot( 0 m) =cot ( 0 i或0 j)+B/Li或Lj计算获得各对转向轮中相应的外侧转向轮的偏转角0 m,从而通过相应的转向驱动装置控制外侧转向轮偏转到位。独立转向形式在车辆领域广泛采用，这种形式与上述通过转向梯形联动杆系的本质构思是相同的，因此也属于本发明的保护范围。总之，无论拖挂车本身的具体转向形式如何，只要其包含本发明的上述两个步骤或本质技术内容相同的两个步骤，其均属于本发明的保护范围。以上描述了本发明的拖挂车转向控制方法的一些具体实施方式
和变型方式，在此基础上，可以具有一些更加优选的技术方案，例如，所述转向中心位置线处于所述拖挂车纵向长度的中点位置上。所述牵引车321与挂车322之间的铰接枢转点4位于所述牵引车的纵向中心竖直平面内(铰接枢转点4实际是铰接枢转轴在俯视平面图上形成的，即铰接枢转轴的中心轴线位于牵引车的纵向中心竖直平面内)。另外，参见图4和图5所示，所述牵引车和挂车可以均为二轴车辆，即各自具有两对车轮，当然根据需要，牵引车可以具有多根车轴，挂车也可以具有一根车轴(即半挂车的形式)。优选地，在上述第二步骤中，当控制所述拖挂车的除了所述牵引车前轮之外的其它各对转向轮转向时，还可以包括实时地检测所述牵引车上的各个所述内侧转向轮的偏转角Qi和所述挂车上的各个所述内侧转向轮的偏转角0j。这种实时检测可以为控制器停止对相应转向轮的转向提供依据，当然在现代电控转向驱动装置中，通过精确的流量控制和行程控制，即使不进行实时检测，也能够将各个内侧转向轮转向到所需的偏转角。与上述拖挂车转向控制方法相对应，参见图9所示，本发明提供一种控制器，用于牵引车321和挂车322铰接连接的拖挂车的转向控制，其中，该控制器包括信号接收模块，用于接收所述牵引车前轮中的转向内侧前轮的偏转角ΘI信号以及该牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间的夹角α信号；计算处理模块，用于根据所述偏转角Θ I信号以及夹角α信号计算确定所述牵引车321上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角Θ i以及所述挂车322上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角Θ j ;以及控制模块，其至少用于根据所述计算处理模块的计算处理结果输出控制信号控制所述拖挂车的除了所述牵引车前轮之外的其它各对转向轮转向。显然地，控制器的控制模块用于向电控转向驱动装置输出控制信号，例如下述的采用电控比例换向阀的电控转向驱动装置，通过控制模 块向电控比例换向阀发送电流控制信号，即可实现转向驱动控制。在本发明控制器的技术构思范围内，控制器并不限于采用单一控制器，为了使得转向控制的响应更加快捷可靠，增强动态响应的及时性，其还可以为复合控制器，例如参见图6所示，本发明的控制器可以包括牵引车转向控制器和挂车转向控制器，从而所述信号接收模块包括所述牵引车转向控制器的信号接收模块和挂车转向控制器的信号接收模块，所述计算处理模块包括所述牵引车转向控制器的计算处理模块和挂车转向控制器的计算处理模块，所述控制模块包括所述牵引车转向控制器的控制模块和挂车转向控制器的控制模块，其中所述牵引车转向控制器的信号接收模块至少用于接收所述牵引车前轮中的转向内侧前轮的偏转角Θ I信号，所述挂车转向控制器的信号接收模块用于接收所述牵引车前轮中的转向内侧前轮的偏转角ΘI信号以及该牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间的夹角α信号；所述牵引车转向控制器的计算处理模块用于根据所述偏转角Θ I信号计算确定所述牵引车321上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角9i，所述挂车转向控制器的计算处理模块用于根据所述偏转角Θ1信号以及夹角α信号计算确定所述挂车322上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角0j;以及所述牵引车转向控制器的控制模块用于根据该牵引车转向控制器的计算处理模块的计算处理结果控制所述牵引车321上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮转向，所述挂车转向控制器的控制模块用于根据该挂车转向控制器的计算处理模块的计算处理结果控制所述挂车322上的各对转向轮转向。在此情形下，控制器为包括牵引车转向控制器和挂车转向控制器的复合控制器，其中牵引车转向控制器专用于控制牵引车，挂车控制器专用于控制挂车，这极大地增加转向控制的响应速度，改善了转向控制的可靠性和响应及时性。与上述的转向控制方法相匹配，优选地，所述计算处理模块通过如下方式计算确定所述牵引车321上的除了所述牵弓I车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角Θ i arctan((Li/Ll) *tan θ I)-3。< θ i < arctan((Li/Ll) *tan θ I)+3。，其中 Li 为所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮所对应的各自的车轴与所述转向中心位置线343之间的间距，LI为牵引车前轴311与所述转向中心位置线343之间的间距，所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮与所述牵引车的转向内侧前轮的偏转方向相同；以及所述计算处理模块通过如下方式计算确定所述挂车(322)上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角Qj :α — arctan (Ζ/Ρ)_3° ( Θ j < α — arctan (Z/P)+3。，其中 Z= (Lj+h) · cos a — (B/2) · sin a — h, P=Ll/tan θ l+B/2 — (Lj+h) · sin a —(B/2Vcosa，其中Lj为在所述拖挂车直行状态下所述挂车上的各对转向轮所对应的各自的车轴与所述转向中心位置线343之间的间距，B为轮距，h为所述牵引车与所述挂车之间的铰接枢转点4到所述转向中心位置线343的垂直间距，并且当所述挂车上的相应一对转向轮的内侧转向轮所对应的偏转角Θ j为正值时，该相应的一对转向轮的偏转方向相同，当所述挂车上的相应一对转向轮的内侧转向轮对应的偏转角Θ j为负值时，该相应的一对转向轮与所述牵引车的转向内侧前轮的偏转方向相反。更优选地，所述计算处理模块计算确定所述牵引车321上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角Θ i=arctan((Li/Ll) · tan θ I);以及所述计算处理模块计算确定所述挂车322上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角0j = α —arctan (Z/P)。以下参照图4、图6和图7描述本发明的拖挂车转向系统的具体实施方式
。需要注意的是，图6所示的转向系 统仅是一种典型实施形式，但是本发明的拖挂车转向系统可以具有多种变型方式，以下首先描述本发明的拖挂车转向系统的基本实施方式。就本发明拖挂车转向系统的基本实施方式而言，其用于实现上述拖挂车转向控制方法(上述拖挂车转向控制方法的具体实施方式
以及变型实施方式中涉及的拖挂车的特定结构特征以及控制特征在此不再赘述，其可以直接或间接地限定本发明的拖挂车转向系统)，具体地，所述拖挂车转向系统包括用于控制所述牵引车的前轮转向的前轮转向机构、用于对应检测所述牵引车左前轮和右前轮偏转角的第一车轮偏转角传感器、用于检测所述牵引车相对于所述挂车绕该牵引车与挂车之间的铰接枢转点4转动角度的转角传感器、转向控制器以及用于对应地驱动所述拖挂车的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮转向的电控转向驱动装置，各个所述第一车轮偏转角传感器、转角传感器以及各个所述电控转向驱动装置分别电连接于所述转向控制器，从而所述转向控制器在所述牵引车的前轮转向时能够接收所述转角传感器检测的转角信号和各个所述第一车轮偏转角传感器检测的偏转角信号，以获得所述牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间夹角α和所述牵引车的转向内侧前轮的偏转角Θ 1，并且所述转向控制器根据该夹角α和偏转角Θ I安装上述控制方法的第二步骤进行计算，并进而控制各个所述电控转向驱动装置，以驱动所述拖挂车的除了所述牵弓I车前轮之外的各对转向轮转向。在此需要说明的是，本发明的拖挂车转向系统用于实现上文所述的拖挂车转向控制方法，转向控制器根据该夹角α和偏转角Θ I通过相关的公式计算各对转向轮的内侧转向轮所要求的偏转角并进行控制的相关特征、各对转向轮之间的转向梯形联动杆系已经隐含在该拖挂车转向系统中，在此无需赘述。另外，牵引车前轮的转向控制由驾驶员通过前轮转向机构进行控制对于本领域技术人员是常用的。所述转角传感器用于检测所述牵引车相对于所述挂车绕该牵引车与挂车之间的铰接枢转点4转动的角度，即牵引车从直行状态相对于所述挂车绕铰接枢转点4转动的角度，其实际上就是牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间夹角α，转角传感器典型地为霍尔转角传感器或其它公知形式的转角传感器，典型地其通过电流或电压信号的强弱反应角度的大小，优选地，所述转角传感器设置在所述牵引车与挂车的铰接枢转点4处。转角传感器的设置结构是公知的，例如，典型地霍尔转角传感器一般安装为使其转子能够跟随例如牵引车的铰接件传动，该转子切割转向传感器内的磁体产生磁力线从而产生强度不同的电流信号。另外，阻抗型转角传感器则通过电阻的变化来影响电流或电压的大小从而反应不同的转角。这些公知转角传感器不再赘述。就第一车轮偏转角传感器而言，正如上文所述，其在车辆领域的电子稳定系统(gpESP系统)中已经广泛采用，例如，可以采用中国发明专利申请CN153027IA中公开的轮胎偏转角传感器。在此需要注意的是，牵引车321的左、右前轮均需要对应地设置第一车轮偏转角传感器。由于拖挂车在转向过程中既可能是左转向，也可能是右转向，在转向过程中内侧前轮的偏转角大于外侧前轮的偏转角，转向控制器通过比较两个第一车轮偏转角传感器检测的左、右前轮的偏转角大小，即可判断出牵引车的转向方向以及左、右前轮中的转向内侧前轮。在本发明的拖挂车转向系统的上述基本实施方式的基础上，其可以具有多种具体实施方式
，例如，就上述转向控制器而言，其可以仅包括一个转向控制器，在此情形下，全部计算以及控制电控转向驱 动装置的工作均由该转向控制器完成。优选地，参见图6所示，上述转向控制器可以包括相互电连接的牵引车转向控制器和挂车转向控制器，其中各个所述第一车轮偏转角传感器、转角传感器以及所述牵引车的除左、右前轮之外的各对转向轮所对应的各个所述电控转向驱动装置分别电连接于所述牵引车转向控制器，所述挂车的各对转向轮所对应的各个所述电控转向驱动装置分别电连接于所述挂车转向控制器。在此情形下，牵引车转向控制器接收第一车轮偏转角传感器和转角传感器的信号，其中所述牵引车转向控制器计算所述牵引车321上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角Θ i，并控制该牵引车上的各个所述电控转向驱动装置而驱动所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮转向，同时该牵引车转向控制器可以将上述夹角α和偏转角Θ I发送给挂车转向控制器，所述挂车转向控制器计算所述挂车322上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角Θ j，并控制该挂车上的各个所述电控转向驱动装置而驱动所述挂车上的各对转向轮转向。这种优选形式的优点在于，所述转向控制器包括两个控制器，即牵引车转向控制器和挂车转向控制器，这使得两个控制器可以分别针对性控制牵引车和挂车上的转向轮，从而使得各个控制器承担的计算和控制工作量减少，从而可以有效地改善转向过程中响应的及时性和转向灵敏性。当然，在存在两个转向控制器的情形下，其变型形式众多，例如就图6而言，所述转角传感器还可以电连接于挂车转向控制器或同时电连接于牵引车转向控制器和挂车转向控制器，这样牵引车转向控制器就可以仅将牵引车转向内侧前轮的偏转角ΘI发送给挂车转向控制器。总之，无论上述转向控制器包括一个或多个控制器，其要相关的电控转向驱动装置、车轮偏转角传感器和转角传感器与其存在电连接关系，其均属于本发明的保护范围。上述转向控制器(例如牵引车转向控制器和挂车转向控制器)，其可以采用工程机械领域专用的电子控制单元、单片机、可编程序控制器(PLC)、微处理器等。就用于供驾驶员操纵以控制牵引车前轮转向的前轮转向机构而言，其可以采用常规的机械转向机构，也可以采用现有车辆上广泛采用的液压动力转向机构、气压动力转向机构、电控动力转向机构等。例如，典型地，所述前轮转向机构可以包括转向操纵机构、转向器、转向直拉杆以及所述牵引车左、右前轮之间的所述转向梯形联动杆系，所述转向操纵机构主要包括依次连接的方向盘、转向轴、转向万向节和转向传动轴，该转向传动轴连接于转向器的输入轴，转向器的输出轴连接于转向直拉杆，该转向直拉杆连接于牵引车左前轮的转向节的转向节臂上。这样，当驾驶员通过方向盘操纵牵引车前轮转向时，驾驶员的操作方向盘的转矩经由转向轴、转向传动轴和转向器，推拉转向直拉杆，转向直拉杆通过左前轮的转向节的转向节臂驱动左前轮偏转。就各个电控转向驱动装置而言，最简单地，例如，各个所述电控转向驱动装置可以分别包括液压缸，所述液压缸的活塞杆连接于相应一对转向轮中的左转向轮的转向节的转向节臂上(在此情形下液压缸的活塞杆之际上相当于传统机械转向机构中的转向直拉杆)，该液压缸连接于具有电控比例换向阀的液压缸伸缩控制回路，各个所述电控转向驱动装置的电控比例换向阀电连接于所述转向控制器，例如在图6中，所述牵引车上的各个所述电控转向驱动装置的电控比例换向阀电连接于牵引车转向控制器，所述挂车上的各个电控转向驱动装置的电控比例换向阀可以电连接于该挂车转向控制器。有关液压缸的伸缩控制液压回路是液压领域公知的，但是该伸缩控制液压回路中采用的换向阀在本发明中需要为电控比例换向阀，以便于转向控制器进行控制。典型地，电控比例换向阀可以采用电磁比例换向阀或电液比例换向阀，其能够`通过精确的流量控制实现液压缸行程的精确控制。另外，在各对转向轮的左、右车轮独立转向的情形下，各个所述电控转向驱动装置可以包括用于驱动相应一对转向轮中的两个车轮独立转向的两个液压缸，各个液压缸分别连接于具有电控比例换向阀的液压缸伸缩控制回路，各个所述电控转向驱动装置中的电控比例换向阀电连接于上述转向控制器。这种通过液压缸驱动车轮独立转向的机械连接结构是公知的，一般是液压缸的一端铰接于车轮的转向节的转向节臂上，另一端铰接到车架或相应的车轴上(有时需要通过车架或车轴上的安装支架)。有关独立转向的情形虽然属于本发明的保护范围，但是本发明的重点并在于其细节结构，只要其具备本发明的拖挂车转向系统的基本实施方式中所述的技术特征，无论各对转向轮的具体转向形式如何，其均属于本发明的保护范围。另外，作为一种优选形式，所述拖挂车转向系统还包括用于对应地检测所述拖挂车的左前轮和右前轮之外的各个转向轮偏转角的第二车轮偏转角传感器，各个所述第二车轮偏转角传感器分别电连接于上述转向控制器，例如所述牵引车上的各个所述第二车轮偏转角传感器可以电连接于所述牵引车转向控制器，所述挂车上的各个所述第二车轮偏转角传感器可以电连接于所述挂车转向控制器。通过第二车轮偏转角传感器可以检测拖挂车的其它各个转向轮的偏转角，从而检测相应的转向轮是否偏转到位。在上述拖挂车转向系统的技术方案的基础上，本发明提供一种拖挂车，该拖挂车包括上述的拖挂车转向系统。在此需要说明的是，例如参见图4、图5和图7，拖挂车的牵引车321和挂车322之间的铰接枢转点4并不局限于特定的位置，而是可以根据需要进行设置。优选地，一般可以使得铰接枢转点4位于牵引车的纵向中心竖直平面上。另外，在此需要说明的是，在上文描述的拖挂车转向控制方法以及拖挂车转向系统均是以相互铰接的牵引车和挂车作为对象进行描述，这种形式的拖挂车构成最小单元，任何拖挂车，只要其包含了牵引车和铰接在该牵引车上的一节挂车，并且采用本发明的上述拖挂车转向控制方法或拖挂车转向系统，其均属于本发明的保护范围。通过以上描述可以看出，本发明的拖挂车转向控制方法及其转向系统针对牵引车和挂车相互铰接的拖挂车，通过总结大量的转向实测数据并结合阿克曼原理归纳出的控制公式，并以此修正由于牵引车和挂车之间的铰接关系所带来的转向偏差，在实际使用中已经证实其能够使得拖挂车的各个车轮至少能够绕同一个转向中心区域转动，这种转向中心区域相对于体积庞大的拖挂车而言是相对较小的，与现有拖挂车在转向过程中各个车轮杂乱无章地绕各自的转动中心转动相比，其形成了一种技术上的巨大突破，使得拖挂车能够按照相对理想的转向形态进行转向，由于拖挂车的各个车轮至少能够绕同一个转向中心区域转动，这显著程度地减轻轮胎的异常磨损，不仅如此，由于本发明拖挂车的牵引车和挂车之间的铰接关系，本发明在改善轮胎磨损、增强转向稳定性的同时，也相对有效地利用牵引车与挂车之间的铰接关系减小了转弯半径，改善了拖挂车的通过性。具体地，第一，本发明的牵引车和挂车上的各对转向轮的偏转角控制均采用电控转向驱动装置进行驱动(牵引车前轮可以除外)，这为通过转向控制器转角进行自动控制创造了条件，在牵引车前轮转向后，通过牵引车转向内侧前轮的偏转角以及拖挂车的相关尺寸参数，通过转向控制器进行计算并针对性控制，使得拖挂车的各个车轮至少能够瞬间绕同一个转向中心区域转动，这显著程度地减轻轮胎的异常磨损；第二，本发明针对牵引车和挂车采用铰接形式的拖挂车，在车辆转向过程中，由于牵引车和挂车之间的上述铰接关系，拖挂车的尾部(即挂车)不会向外侧摆动，外摆值较小，需要的转弯场地小，转向通过性好。第三，本发明对拖挂车的各对转向轮的控制均通过相对精确的计算进行针对性控制，其有效地减轻了各个车轮由于转向中心杂乱无章而导致的侧滑等现象，基本避免了由于拖挂车的体型大、重量大而容易发生甩尾或侧倾翻车等缺陷。以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式
中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
权利要求
1.拖挂车转向控制方法，所述拖挂车包括相互铰接的牵引车(321)和挂车(322)，该拖挂车的全部车轮均为转向轮，所述拖挂车的转向中心位置线(343)位于所述拖挂车纵向长度的中间区域的预定位置上，并平行于所述牵引车的前轴，其中，所述拖挂车转向控制方法包括如下步骤 第一，控制所述牵引车的前轮转向，并获取所述牵引车前轮中的转向内侧前轮的偏转角9 I以及所述牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间的夹角a ; 第二，控制所述拖挂车的除了所述牵引车前轮之外的其它各对转向轮转向，其中， 使得所述牵引车(321)上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角Q i为arctan ((Li/Ll) tan 0 1)-3° <arctan ((Li/Ll) tan 0 1)+3°， 其中Li为所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮所对应的各自的车轴与所述转向中心位置线(343)之间的间距，LI为牵引车前轴(311)与所述转向中心位置线(343)之间的间距，所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮与所述牵引车的转向内侧前轮的偏转方向相同；并且 使得所述挂车(322)上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角e j为 a — arctan (Z/P)-3。< 0j< a — arctan (Z/P)+3。，其中 Z= (Lj+h) cos a — (B/2) sin a — h,P=Ll/tan 0 I+B/2 — (Lj+h) sin a — (B/2) cos a , 其中Lj为在所述拖挂车直行状态下所述挂车上的各对转向轮所对应的各自的车轴与所述转向中心位置线(343)之间的间距，B为轮距，h为所述牵引车与所述挂车之间的铰接枢转点(4)到所述转向中心位置线(343)的垂直间距，并且当所述挂车上的相应一对转向轮的内侧转向轮所对应的偏转角9 j为正值时，该相应的一对转向轮的偏转方向相同，当所述挂车上的相应一对转向轮的内侧转向轮对应的偏转角9 j为负值时，该相应的一对转向轮与所述牵引车的转向内侧前轮的偏转方向相反。
2.根据权利要求1所述的拖挂车转向控制方法，其中，在所述第二步骤中，使得所述牵引车(321)上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角0 i=arctan( (Li/Ll) *tan 0 I);以及使得所述挂车(322)上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角 Qj=a — arctan (Z/P)。
3.根据权利要求1所述的拖挂车转向控制方法，其中，所述拖挂车的各对转向轮之间连接有各自的转向梯形联动杆系。
4.根据权利要求1所述的拖挂车转向控制方法，其中，在所述第一步骤中，通过车轮偏转角传感器检测以获取所述牵引车前轮中的转向内侧前轮的偏转角e I。
5.根据权利要求1所述的拖挂车转向控制方法，其中，通过设置在所述牵引车与挂车的铰接枢转点(4)处的转角传感器检测以获取所述牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间的夹角a。
6.根据权利要求1所述的拖挂车转向控制方法，其中，所述转向中心位置线(343)位于所述拖挂车纵向长度的中点位置上。
7.根据权利要求1所述的拖挂车转向控制方法，其中，所述牵引车(321)与挂车(322)之间的铰接枢转点位于所述牵引车的纵向中心竖直平面内。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的拖挂车转向控制方法，其中，所述第二步骤还包括在控制所述拖挂车的除了所述牵引车前轮之外的其它各对转向轮转向时，实时地检测所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各个所述内侧转向轮的偏转角0 i和所述挂车上的各个所述内侧转向轮的偏转角0j。
9.拖挂车转向控制方法，所述拖挂车包括相互铰接的牵引车(321)和挂车(322)，所述牵引车(321)上具有位于该牵引车前轮后方的一对非转向轮，所述拖挂车的除了该对非转向轮之外的全部车轮均为转向轮，所述拖挂车的转向中心位置线(343)位于所述牵引车上的所述一对非转向轮所对应的车轴上，其中，所述拖挂车转向控制方法包括如下步骤 第一，控制所述牵引车的前轮转向，并获取所述牵引车前轮中的转向内侧前轮的偏转角9 I以及所述牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间的夹角a ; 第二，控制所述拖挂车的除了所述牵引车前轮之外的其它各对转向轮转向，其中， 使得所述牵引车(321)上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角Q i为arctan ((Li/Ll) tan 0 1)-3° <arctan ((Li/Ll) tan 0 1)+3°， 其中Li为所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮所对应的各自的车轴与所述转向中心位置线(343)之间的间距，LI为牵引车前轴(311)与所述转向中心位置线(343)之间的间距，所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮与所述牵引车的转向内侧前轮的偏转方向相同；并且 使得所述挂车(322)上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角e j为 a — arctan (Z/P)-3。< 0j< a — arctan (Z/P)+3。，其中 Z= (Lj+h) cos a — (B/2) sin a — h,P=Ll/tan 0 I+B/2 — (Lj+h) sin a — (B/2) cos a , 其中Lj为在所述拖挂车直行状态下所述挂车上的各对转向轮所对应的各自的车轴与所述转向中心位置线(343)之间的间距，B为轮距，h为所述牵引车与所述挂车之间的铰接枢转点(4)到所述转向中心位置线(343)的垂直间距，并且当所述挂车上的相应一对转向轮的内侧转向轮所对应的偏转角9 j为正值时，该相应的一对转向轮的偏转方向相同，当所述挂车上的相应一对转向轮的内侧转向轮对应的偏转角9 j为负值时，该相应的一对转向轮与所述牵引车的转向内侧前轮的偏转方向相反。
10.根据权利要求9所述的拖挂车转向控制方法，其中，在所述第二步骤中，使得所述牵引车(321)上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角0 i=arctan( (Li/Ll) *tan 0 I);以及使得所述挂车(322)上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角 Qj= a — arctan (Z/P)。
11.根据权利要求9所述的拖挂车转向控制方法，其中，所述拖挂车的各对转向轮之间连接有各自的转向梯形联动杆系。
12.控制器，用于牵引车(321)和挂车(322)铰接连接的拖挂车的转向控制，其中，该控制器包括 信号接收模块，用于接收所述牵引车前轮中的转向内侧前轮的偏转角0 I信号以及该牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间的夹角a信号； 计算处理模块，用于根据所述偏转角0 1信号以及夹角a信号计算确定所述牵引车(321)上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角0i以及所述挂车(322)上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角0 j ;以及 控制模块，至少用于根据所述计算处理模块的计算处理结果输出控制信号控制所述拖挂车的除了所述牵弓I车前轮之外的其它各对转向轮转向。
13.根据权利要求12所述的控制器，其中，所述控制器包括牵引车转向控制器和挂车转向控制器，从而所述信号接收模块包括所述牵引车转向控制器的信号接收模块和挂车转向控制器的信号接收模块，所述计算处理模块包括所述牵引车转向控制器的计算处理模块和挂车转向控制器的计算处理模块，所述控制模块包括所述牵引车转向控制器的控制模块和挂车转向控制器的控制模块， 其中所述牵引车转向控制器的信号接收模块至少用于接收所述牵引车前轮中的转向内侧前轮的偏转角0 I信号，所述挂车转向控制器的信号接收模块用于接收所述牵引车前轮中的转向内侧前轮的偏转角9 I信号以及该牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间的夹角a信号； 所述牵引车转向控制器的计算处理模块用于根据所述偏转角0 I信号计算确定所述牵引车(321)上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角0 i，所述挂车转向控制器的计算处理模块用于根据所述偏转角e I信号以及夹角a信号计算确定所述挂车(322)上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角0 j ;以及 所述牵引车转向控制器的控制模块用于根据该牵引车转向控制器的计算处理模块的计算处理结果控制所述牵引车(321)上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮转向，所述挂车转向控制器的控制模块用于根据该挂车转向控制器的计算处理模块的计算处理结果控制所述挂车(322)上的各对转向轮转向。
14.根据权利要求12所述的控制器，其中，所述计算处理模块通过如下方式计算确定所述牵引车(321)上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角`0 i arctan ((Li/Ll) tan 0 1)-3° <arctan ((Li/Ll) tan 0 1)+3°， 其中Li为所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮所对应的各自的车轴与所述转向中心位置线(343)之间的间距，LI为牵引车前轴(311)与所述转向中心位置线(343)之间的间距，所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮与所述牵引车的转向内侧前轮的偏转方向相同；以及 所述计算处理模块通过如下方式计算确定所述挂车(322 )上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角9 j a — arctan (Z/P)-3。< 0j< a — arctan (Z/P)+3。，其中 Z= (Lj+h) cos a — (B/2) sin a — h,P=Ll/tan 0 I+B/2 — (Lj+h) sin a — (B/2) cos a , 其中Lj为在所述拖挂车直行状态下所述挂车上的各对转向轮所对应的各自的车轴与所述转向中心位置线(343)之间的间距，B为轮距，h为所述牵引车与所述挂车之间的铰接枢转点(4)到所述转向中心位置线(343)的垂直间距，并且当所述挂车上的相应一对转向轮的内侧转向轮所对应的偏转角9 j为正值时，该相应的一对转向轮的偏转方向相同，当所述挂车上的相应一对转向轮的内侧转向轮对应的偏转角9 j为负值时，该相应的一对转向轮与所述牵引车的转向内侧前轮的偏转方向相反。
15.根据权利要求14所述的控制器，其中，所述计算处理模块计算确定所述牵引车(321)上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角0 i=arctan( (Li/Ll) *tan 0 I);以及所述计算处理模块计算确定所述挂车(322)上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角0j=ct — arctan (Z/P)。
16.拖挂车转向系统，该拖挂车转向系统用于实现根据权利要求1-7、9-11中任一项所述的拖挂车转向控制方法，其中，所述拖挂车转向系统包括用于控制所述牵引车的前轮转向的前轮转向机构、用于对应检测所述牵引车左前轮和右前轮偏转角的第一车轮偏转角传感器、用于检测所述牵引车相对于所述挂车绕该牵引车与挂车之间的铰接枢转点(4)转动角度的转角传感器、转向控制器、以及用于对应地驱动所述拖挂车的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮转向的电控转向驱动装置； 各个所述第一车轮偏转角传感器、转角传感器以及各个所述电控转向驱动装置分别电连接于所述转向控制器，从而所述转向控制器在所述牵引车的前轮转向时能够接收所述转角传感器检测的转角信号和各个所述第一车轮偏转角传感器检测的偏转角信号，以获得所述牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间的夹角a和所述牵引车的转向内侧前轮的偏转角9 1，并且所述转向控制器通过控制各个所述电控转向驱动装置以驱动所述拖挂车的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮转向。
17.根据权利要求16所述的拖挂车转向系统，其中，所述转向控制器包括相互电连接的牵引车转向控制器和挂车转向控制器，其中各个所述第一车轮偏转角传感器以及所述牵引车的除该牵引车前轮之外的各对转向轮所对应的各个所述电控转向驱动装置分别电连接于所述牵引车转向控制器，所述挂车的各对转向轮所对应的各个所述电控转向驱动装置分别电连接于所述挂车转向控制器，所述转角传感器电连接于所述牵引车转向控制器和/或挂车转向控制器。
18.根据权利要求17所述的拖挂车转向系统，其中，所述牵引车转向控制器计算所述牵引车(321)上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角0 i，并通过控制该牵引车上的各个所述电控转向驱动装置而驱动所述牵引车上的除了所述牵引车前轮之外的各对转向轮转向；所述挂车转向控制器计算所述挂车(322)上的各对转向轮中的内侧转向轮的偏转角9 j，并通过控制该挂车上的各个所述电控转向驱动装置而驱动所述挂车上的各对转向轮转向。
19.根据权利要求17所述的拖挂车转向系统，其中，所述牵引车转向控制器和挂车转向控制器为电子控制单元、单片机、可编程序控制器或微处理器。
20.根据权利要求16所述的拖挂车转向系统，其中，所述前轮转向机构包括转向操纵机构、转向器和转向直拉杆，所述转向操纵机构包括依次连接的方向盘、转向轴、转向万向节和转向传动轴，该转向传动轴连接于转向器的输入轴，该转向器的输出轴连接于所述转向直拉杆，该转向直拉杆连接于所述牵引车左前轮的转向节的转向节臂上，所述牵引车的前轮通过连接在该牵引车前轮的左、右前轮之间的转向梯形联动杆系而形成转向联动结构。
21.根据权利要求16所述的拖挂车转向系统，其中，各个所述电控转向驱动装置分别包括液压缸，各个所述液压缸的活塞杆连接于所述拖挂车的相应一对转向轮中的左转向轮的转向节的转向节臂上，以通过所述活塞杆的伸缩以及该相应一对转向轮之间的转向梯形联动杆系而驱动该对转向轮转向，各个所述液压缸连接于具有电控比例换向阀的液压缸伸缩控制回路，各个所述电控转向驱动装置的电控比例换向阀电连接于所述转向控制器。
22.根据权利要求21所述的拖挂车转向系统，其中，所述电控比例换向阀为电磁比例换向阀或电液比例换向阀。
23.根据权利要求16至22中任一项所述的拖挂车转向系统，其中，所述拖挂车转向系统还包括用于对应地检测所述拖挂车的除了所述牵引车前轮之外的各个转向轮偏转角的第二车轮偏转角传感器，各个所述第二车轮偏转角传感器分别电连接于所述转向控制器。
24.拖挂车，其中，该拖挂车包括根据权利要求16至23中任一项所述的拖挂车转向系统。
25.根据权利要求22所述的拖挂车，其中，所述拖挂车的牵引车和挂车均为二轴车辆。
全文摘要
拖挂车转向控制方法，包括第一，控制牵引车的前轮转向，并获取牵引车前轮中的转向内侧前轮的偏转角θ1以及牵引车纵向中心竖直平面与挂车纵向中心竖直平面之间的夹角α；第二，控制拖挂车的其它各对转向轮转向，其中，使得牵引车上的其它各内侧转向轮的偏转角arctan((Li/L1)·tanθ1)-3°≤θi≤arctan((Li/L1)·tanθ1)+3°；并且使得挂车上的各内侧转向轮的偏转角α－arctan(Z/P)-3°≤θj≤α－arctan(Z/P)+3°。此外，本发明还提供一种控制器、拖挂车转向系统以及拖挂车。本发明能够使得拖挂车的各个车轮至少能够绕同一个转向中心区域转动，显著程度地减轻轮胎的异常磨损，增强了转向稳定性，改善了拖挂车的通过性。
文档编号B62D6/00GK103057586SQ20131003168
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月28日 优先权日2013年1月28日
发明者张虎, 王启涛, 蒋浩中, 谭友建 申请人:中联重科股份有限公司