牵引车挂车组作为由一节牵引车与多节无驱动力挂车通过刚性连接组合成的汽车列车,凭借其装载量大,高效率低成本的运输特点,在我国货运物流业中占据一席之地。由于车厢连接方式简单,车身过长等原因,存在转向半径大、列车直行时轨迹不规则等问题。同时,受载荷及挂车参数等不稳定因素的影响,转向过程中易出现折叠、甩尾、蛇形摆动等危险情况,进而影响其行驶安全性和操纵稳定性。因此选择对牵引车挂车进行轨迹优化并保证转向时的操纵稳定性。本文结合各类操纵稳定性的评价标准,针对牵引车挂车的转向特点,选择可以准确反映其转向时横摆稳定性及侧向运动特性的各项评价指标如横摆角速度后部放大系数、车厢侧倾角和侧向加速度后部放大系数等。通过虚拟建模方法建立多刚体动力学模型,开展整车试验与虚拟仿真,验证模型的准确性。分别对不同转向方式的挂车轴进行整车稳态回转试验及转角阶跃试验,对比挂车轴转向与挂车轮转向两种模式对整车操纵稳定性的影响,选择面向可控性、转向性相对较好的轮转向方式开发优化策略。研究分析牵引车挂车多个结构参数对转向时牵引车操纵稳定性的影响,运用试验优化设计理论,通过ADAMS/Insight设计试验,对多个初选变量进行两水平灵敏度分析。将筛选出的六个影响因子较大的参数作为设计变量,建立牵引车挂车操纵稳定性评分综合模型,进行响应面试验设计,拟合响应面模型。采用遗传算法对该模型进行优化,找到结构参数硬点坐标的最优匹配。结果发现:在适当减小连接点与牵引车前轴的距离,减小挂车前轴距牵引车后轴的距离等结构参数优化后,偏移距最大减小22.8%;牵引车侧向加速度、横摆角速度峰值分别降低了42.7%和13.8%,挂车车厢为36.9%和19.1%;减小了挂车车厢对牵引车横摆力偶矩,提高横摆稳定性;有效降低侧向加速度及横摆角速度峰值,行驶中的牵引车与挂车的轨迹偏移距有小幅度降低;转向特性由过度转向变为中性转向。一定程度上提高了操纵稳定性,但难以完全消除转向时挂车车厢的横摆作用,横摆稳定性及轨迹同辙性难以保证,因此选择对挂车行驶轨迹进行控制。通过对多自由度牵引车挂车转向模型进行数学分析,以数学推导的方式描述全挂汽车列车转向特性,推导出通过输出挂车转角及牵引车前轴内外转向轮转向角速度之差控制挂车轴转角的公式。通过ADAMS&Simulink联合仿真,建立挂车后轴转角比例于前轴的PID控制闭环反馈控制系统;基于比例控制算法,对挂车转向轴的车轮转角进行实时控制。结果表明:通过控制轨迹跟随的方法,添加控制策略后,偏移距最多可减少92.7%,各工况下牵引车侧向加速度、车厢侧倾角等峰值均有降低且无较大波动,整车横向稳定性明显提升。