随着我国公路运输行业的蓬勃发展,汽车列车产量增加,因此对于半挂汽车列车的制动安全性要求越来越高。与此同时,液力缓速器的市场也随之日趋成熟与壮大。随着液力缓速器制动性能的研究不断深入,其与传统的气压制动系统所构成的联合制动系统的协调控制研究显得越来越迫切。目前国内外学者在联合制动系统领域已取得了一些研究进展,但多局限于气压制动与再生制动、电磁制动、电涡流缓速器等其他形式的集成制动系统,对气压制动与液力缓速器组成的联合制动系统鲜有研究。通过对国内外文献研究分析,发现学者们通常将气压制动和液力缓速器制动作为两个独立的制动系统分别进行研究,而将两者作为一个有整体进行系统研究的成果较少。因此,针对气压制动和液力缓速器联合制动系统,本文展开以下研究:(1)建立了气压制动系统模型,通过该模型对迟滞特性进行了和仿真模拟和实车试验验证,从而验证了气压制动系统仿真模型的准确性,并为后续研究提供了基础。仿真分析了制动迟滞对汽车列车气压制动系统制动性的影响,结果表明制动迟滞对制动效能和制动时的方向稳定性有负作用。为了改善汽车列车气压制动系统制动迟滞的现象,提出气压制动系统的结构改进方案,并对方案进行了仿真分析、台架试验和道路试验。仿真和试验结果表明,本文提出的方案能够有效的改善甚至消除制动迟滞现象,并能从制动距离和制动时间两方面显著提高气压制动系统的制动效能,同时能够明显改善制动时的方向稳定性。(2)介绍了液力缓速器的结构与工作原理,建立了液力缓速器制动力矩的数学模型,并根据液力缓速器各档位的制动力矩与传动轴转速的特性曲线,建立了新的制动力矩分段函数。针对前置于变速箱的液力缓速器,本文分析了此类缓速器对汽车列车制动力分配的影响,并对液力缓速器对汽车列车制动稳定性影响进行了仿真分析和试验验证。分析结果表明,液力缓速器能够缩短汽车列车的制动距离和制动时间,但同时,液力缓速器恶化了制动系统迟滞特性,对制动时汽车列车的稳定性有负面影响,并且在低附着路面上,高档位的缓速器制动力介入可能会造成车辆的轻微抱死拖滑现象。(3)建立了气压制动与液力缓速器联合制动系统耦合非线性模型。将联合制动系统简化为双惯量系统进行分析,分别建立了液力缓速器输出转矩的动力学平衡方程、弹性轴模型和齿隙非线性模型,并分析了联合制动系统中非线性因素的产生机理。通过状态空间方程和传递函数绘制Bode图,分别分析了轴系弹性特征和齿隙非线性对联合制动系统耦合的影响,并根据联合制动系统耦合非线性机理提出了主动补偿控制目标。基于混杂理论对联合制动系统状态进行估计,采用PID算法对轴系弹性进行主动补偿控制,基于滑膜控制算法对齿隙非线性进行主动补偿控制,并对控制算法进行仿真验证。仿真结果表明,联合制动系统主动补偿控制降低了联合制动系统耦合非线性带来的负面影响,有效提高了控制精度和控制品质。(4)分析了气压制动和液力缓速器联合制动系统的混杂特性,设计了气压制动和液力缓速器联合制动混杂系统切换规律;基于Petri网模型建立了气压制动和液力缓速器联合制动混杂系统模型;证明了气压制动和液力缓速器联合制动混杂系统在切换过程中的系统稳定性;以BP神经网络逆系统理论为基础设计气压制动和液力缓速器联合制动系统解耦控制器,并结合气压制动和液力缓速器联合制动系统耦合非线性补偿控制,设计了联合制动系统控制器;对气压制动和液力缓速器联合制动系统切换控制进行了仿真验证;基于遗传模糊免疫PID算法设计了半挂汽车列车长下坡工况恒速制动控制策略,并通过仿真进行了验证了控制策略的有效性。(5)构建了联合制动系统协调控制测试平台,测试平台包括硬件部分和软件部分,实现了车辆行驶参数的检测与采集,并且实现了气压制动和液力缓速器联合制动控制策略的搭载和运行;进行了气压制动和液力缓速器联合制动系统制动模式切换实车试验。试验结果验证了本文提出的联合制动系统协调控制方案的可行性,同时验证了联合制动系统耦合非线性主动补偿算法的有效性;进行了气压制动和液力缓速器联合制动长下坡工况恒速制动试验,试验结果验证了本文提出的长下坡工况恒速制动控制策略的可行性和有效性。