Active Control of Tractor Semi-trailer and Long Combination Vehicles
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Aktiv styrning av dragbilar, semitrailers och långa fordonskombinationer (Swedish)
Abstract [en]
This report presents a comprehensive analysis of the lateral stability of vehicle combinations, focusing on tractor-semi-trailer and double A configurations during lane-change/evasive manoeuvres. Initially, frequency response studies were conducted to evaluate vehicle behaviour at longitudinal speeds of 50 km/h and 70 km/h using sine steering inputs. The findings reveal critical insights into yaw rate, roll, and lateral acceleration amplifications towards the rear units in Long Combination Vehicles (LCVs). At 70 km/h, a yaw amplification of 15% was noted in the tractor-semi-trailer configuration, indicating a potential for trailer instability. Conversely, the A-double combination demonstrated negligible lateral movements at 50 km/h but exhibited significant rearward amplification at 70 km/h, raising concerns about rollover or slide-out risks.
Further investigations employed simulation models to replicate lane-change manoeuvres, validating the results with real-world testing at Volvo Proving Grounds at Hällered. The report highlights the effectiveness of the suspension controller intervention in enhancing stability, particularly in A-Double vehicle combination which is prone to lateral instability. The proposed suspension control strategy aims to mitigate the risks associated with trailer instability and improve overall vehicle safety. The analysis demonstrate that the control method proposed is effective in reducing the risk of rollovers in A-double combination and improve stability in tractor-semi-trailer combination during a lane change manoeuvre. Future work is outlined to refine the controller through extensive testing and hardware modifications, aiming to implement this safety solution effectively in next-generation LCVs.
Abstract [sv]
I denna rapport presenteras en omfattande analys av fordonskombinationers stabilitet, med fokus på traktor-semitrailer och dubbel-A konfigurationer under körfältsbyten och undanmanövrar. Inledningsvis genomfördes frekvensresponsstudier för att utvärdera fordonsbeteendet vid longitudinella hastigheter på 50 km/h och 70 km/h med sinusformade styrinmatningar. Resultaten ger viktiga insikter om förstärkningar av girhastighet, rullning och sidoacceleration mot de bakre enheterna i fordon med lång kombination. Vid 70 km/h noterades en gir-förstärkning på 15% i konfigurationen traktor-semitrailer, vilket indikerar en potential för instabilitet hos trailern. Omvänt uppvisade kombinationen med dubbel A försumbara rörelser i sidled vid 50 km/h men en betydande förstärkning bakåt vid 70 km/h, vilket väckte farhågor om risker för vältning eller avåkning.
Ytterligare undersökningar använde simuleringsmodeller för att efterlikna körfältsbytesmanövrar och validerade resultaten med verkliga tester vid Volvo’s Testbana i Hällered. Rapporten belyser hur effektiv styrningen av fjädringen är när det gäller att förbättra stabiliteten, särskilt i fordonskombinationen ADouble som är benägen för instabilitet i sidled. Den föreslagna styrstrategin för fjädring syftar till att minska riskerna med släpvagnsinstabilitet och förbättra den övergripande fordonssäkerheten. Analysen visar att denföreslagna reglermetoden är effektiv när det gäller att minska risken för vältning i A-double-kombinationer och förbättra stabiliteten i traktor semi-trailer-kombinationer under en filbytesmanöver. Framtida arbete beskrivs för att förfina styrenheten genom omfattande tester och hårdvarumodifieringar, med målet att implementera denna säkerhetslösning effektivt i nästa generations fordon med långa kombinationer.
Place, publisher, year, edition, pages
2024.
Series
TRITA-SCI-GRU ; 2024:396
Keywords [en]
Rearward Amplification, Long Combination Vehicles, Tractor Semi-Trailer, Double A Combination, Trailer Stability
Keywords [sv]
Bakåtförstärkning, långa fordonskombinationer, traktor-semitrailer, Dubbel A kombination, släpvagnsstabilitet
National Category
Vehicle and Aerospace Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-360083OAI: oai:DiVA.org:kth-360083DiVA, id: diva2:1938126
External cooperation
Volvo Group Trucks Technology
Subject / course
Vehicle Engineering
Educational program
Master of Science - Vehicle Engineering
Supervisors
Examiners
2025-02-172025-02-172025-02-17Bibliographically approved