本發(fā)明涉及一種機動車偏載狀態(tài)識別及預(yù)警系統(tǒng)，系統(tǒng)的主要組成設(shè)備包括拉線式位移傳感器、ADAM模塊、工控機、穩(wěn)壓電源、報警控制器、報警設(shè)備、固定底座等。該系統(tǒng)實現(xiàn)對機動車偏載狀態(tài)的實時監(jiān)控，并提供預(yù)警功能。它屬于機動車運行安全狀態(tài)綜合監(jiān)控預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
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機動車偏載是引起機動車側(cè)翻的最直接原因。通過機動車偏載狀態(tài)識別和預(yù)警可以防止車輛發(fā)生側(cè)翻，保證車輛安全運行?，F(xiàn)有一種公路運輸車輛偏載裝置，由半導(dǎo)體激光器、光電位敏傳感器、反射鏡構(gòu)成。半導(dǎo)體激光器、光電位敏傳感器、反射鏡分別安裝于車橋兩側(cè)鋼板彈簧外側(cè)，其中的半導(dǎo)體激光器和光電位敏傳感器并排固定于同一側(cè)臨近鋼板彈簧端部附近；反射鏡的鏡面正對于光電位敏傳感器的感光面，車輛空載時半導(dǎo)體激光器發(fā)射的線激光經(jīng)反射鏡反射與光電位敏傳感器感光面中心重合，滿載時反射光線落在光電位敏傳感器的感光面內(nèi)。而其它關(guān)于可以實時監(jiān)測機動車偏載狀態(tài)并進行預(yù)警方面發(fā)明尚未見報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于提供一種機動車偏載狀態(tài)識別及預(yù)警系統(tǒng)，能夠在機動車的運行狀態(tài)下實時檢測機動車偏載狀態(tài)的需要，能克服機動車運行條件下振動多、灰塵大等不利環(huán)境條件的影響。

本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)，結(jié)合附圖說明如下：

一種機動車偏載狀態(tài)識別及預(yù)警系統(tǒng)，包括載荷檢測子系統(tǒng)、偏載狀態(tài)識別子系統(tǒng)、控制處理子系統(tǒng)、工控機、拉線式位移傳感器和報警裝置，所述的載荷檢測子系統(tǒng)由固定底座7、兩套拉線式位移傳感器6、ADAM模塊9和穩(wěn)壓電源12構(gòu)成，所述的拉線式位移傳感器6采用兩套，分別通過固定底座7對稱安裝于機動車后橋鋼板彈簧3的內(nèi)側(cè)，拉線8的一端固定于車架1上，拉線8與車輛后軸保持垂直狀態(tài)，拉線式位移傳感器分別測得車架1上拉線8的固定點和后車橋5上拉線式位移傳感器6的固定點之間相對運動的位移和方向，并通過數(shù)據(jù)線傳送給ADAM模塊9，ADAM模塊9將此信號轉(zhuǎn)化為可計量的電信號后輸入工控機10，經(jīng)偏載狀態(tài)識別子系統(tǒng)中預(yù)設(shè)的偏載狀態(tài)識別程序處理，判斷機動車的裝載量是否達到要進行偏載監(jiān)控的標準，并對達到或超過預(yù)設(shè)標準計算車輛的偏載率，對車輛的偏載狀態(tài)進行實時監(jiān)控，控制處理子系統(tǒng)按照工控機10發(fā)出的相關(guān)指令來控制報警裝置。

所述的兩套拉線式位移傳感器6采用MA38L6-A1024B3MLP拉線式位移傳感器。

所述的偏載狀態(tài)識別子系統(tǒng)包括拉線式位移傳感器6、工控機10和固化在其內(nèi)部的偏載識別程序構(gòu)成，通過偏載識別程序的運行，能夠準確識別車輛的偏載率。

所述的控制處理子系統(tǒng)嵌入在工控機10內(nèi)、其上固化有控制處理程序；一旦偏載識別子系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)車輛偏載率超過某一特定值，工控機發(fā)出指令，控制處理子系統(tǒng)執(zhí)行指令，及時發(fā)送信息給報警控制器，由報警控制器控制報警器11報警。

用于上述的一種機動車偏載狀態(tài)識別及預(yù)警系統(tǒng)的標定：

(1)機動車在空載時為初始狀態(tài)，計此時的位移量計為0；

(2)裝載至副簧開始起作用后，對機動車的偏載狀態(tài)進行監(jiān)控；

(3)系統(tǒng)中偏載率的計算公式：

△P1＝K1×△X+K2×(△X1-△X),△P2＝K1×△X+K2×(△X2-△X)中的K1，K2值是根據(jù)鋼板彈簧的剛度特性來確定的；

(4)偏載率超過設(shè)定的P且持續(xù)時間超過T秒，控制處理子系統(tǒng)根據(jù)工控機發(fā)出的相關(guān)指令預(yù)警。

本發(fā)明開發(fā)屬于一種主動安全技術(shù)，它是一種能夠在易振動、多塵環(huán)境下穩(wěn)定工作的機動車偏載狀態(tài)識別系統(tǒng)，實現(xiàn)對機動車偏載狀態(tài)進行實時監(jiān)控，為機動車安全運行提供一定的技術(shù)保障。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的安裝示意圖的主視圖。

圖2是本發(fā)明的安裝示意圖的側(cè)視圖。

圖3是預(yù)警算法流程圖。

圖4是預(yù)警信息處理流程圖。

圖中:1.車架 2.鋼板彈簧吊耳 3.鋼板彈簧 4.拉線位移傳感器在車架上的固定點 5.機動車后橋 6.拉線式位移傳感器 7.固定底座 8.拉線 9.ADAM模塊 10.工控機 11.報警器 12.穩(wěn)壓電源

具體實施主方式：

以下結(jié)合附圖所示實施例進一步說明本發(fā)明的具體內(nèi)容及其實施方式：

參閱圖1～4:本發(fā)明涉及一種機動車偏載狀態(tài)識別及預(yù)警系統(tǒng)，主要由載荷檢測子系統(tǒng)、偏載狀態(tài)識別子系統(tǒng)和控制處理子系統(tǒng)組成；系統(tǒng)的主要組成設(shè)備包括拉線式位移傳感器6、ADAM模塊9、工控機10、穩(wěn)壓電源12、報警器11(報警控制器和報警設(shè)備)、固定底座7；其中載荷檢測子系統(tǒng)是能夠在機動車運行過程中實時監(jiān)控機動車裝載狀態(tài)，由固定底座7、拉線式位移傳感器6、穩(wěn)壓電源12等構(gòu)成。拉線式位移傳感器6、固定底座7在汽車后車橋鋼板彈簧3的內(nèi)側(cè)對稱的各安裝一套，拉線8固定于車架1的固定點4上。安裝過程中保證傳感器拉線的運動方向與車架和后橋在載荷作用下的相對運動方向一致。車輛承載時，鋼板彈簧因受到載荷作用而變形，拉線式位移傳感器檢測到車架上拉線的固定點和后橋上拉線式位移傳感器固定點之間相對運動的位移和方向。拉線式位移傳感器6內(nèi)部彈簧保證拉線8的張緊度不變，拉線8在車架1相對于后橋5發(fā)生運動時進行伸展和收縮，以獲得傳感器所在一側(cè)車輛載荷情況。偏載狀態(tài)識別子系統(tǒng)嵌入在工控機內(nèi)部。報警器11包括報警控制器和報警設(shè)備，報警控制器按照工控機發(fā)出的相關(guān)指令來控制報警設(shè)備做出響應(yīng)。

鋼板彈簧的形變量與機動車的載質(zhì)量、鋼板彈簧的剛度特性及車輛運行速度有關(guān)，在機動車靜止或以一定速度勻速行駛時，鋼板彈簧的變形量與載質(zhì)量成正比。如果車輛載荷分布比較均勻，兩側(cè)拉線式位移傳感器檢測到的車架上拉線的固定點和后橋上拉線式位移傳感器固定點之間相對運動的位移和方向相差不大；如果偏載情況較嚴重，兩傳感器檢測的信號差值相差較大。除此之外，機動車在路面狀況不好的路面上行駛時，路面不平可能會使兩側(cè)的傳感器檢測到的信號值相差較大，但這種差異是瞬時的，所以這種情況不會被判定為偏載。只有機動車偏載率超過程序中設(shè)定的閾值，且這種偏載持續(xù)時間超過程序中設(shè)定的閾值，才會被判定為機動車偏載。

車輛承載時，鋼板彈簧3因受到載荷作用而變形，拉線式位移傳感器6可以檢測汽車后車橋5與車架1相對運動的位移和方向，ADAM模塊9將測量值轉(zhuǎn)化為電信號后輸入工控機10，經(jīng)偏載狀態(tài)識別子系統(tǒng)中預(yù)設(shè)的偏載狀態(tài)識別程序處理，判斷機動車的裝載量是否達到要進行偏載監(jiān)控的標準值，如果未達到該標準，則不對機動車的偏載率進行監(jiān)控；如果已經(jīng)達到或超過該標準，則計算車輛的偏載率，對車輛的偏載狀態(tài)進行實時監(jiān)控。當機動車的偏載狀態(tài)達到預(yù)設(shè)的預(yù)警閾值，控制處理子系統(tǒng)根據(jù)工控機發(fā)出的信號發(fā)送控制信號給報警控制裝置。

控制處理子系統(tǒng)在按照工控機發(fā)出的相關(guān)指令來控制報警設(shè)備做出響應(yīng)。其中工控機安裝在機動車的駕駛室內(nèi)，其系統(tǒng)采用嵌入式開發(fā)，是偏載狀態(tài)識別和控制處理子系統(tǒng)的核心部件，用于完成系統(tǒng)中載荷信息的識別、數(shù)據(jù)處理、向報警控制器發(fā)出指令等。

工控機10內(nèi)置偏載狀態(tài)計算程序的工作原理如下：

在鋼板彈簧3的副彈不起作用的時候，車輛的載荷較小，車輛因偏載發(fā)生側(cè)翻的可能性較??；只有在鋼板彈簧3的副簧起作用后車輛的載質(zhì)量較大)，才開始對車輛的偏載狀態(tài)進行實時監(jiān)控，預(yù)防車輛因偏載而發(fā)生側(cè)翻。車輛的橫向載荷轉(zhuǎn)移率△P為：

△P＝(P1-P2)/(P1+P2)

車輛的橫向載荷轉(zhuǎn)移率計算公式可簡化為

△P＝(△P1-△P2)/(△P1+△P2)

其中：P1—后軸重載一側(cè)簧載質(zhì)量；

P2—后軸輕載一側(cè)簧載質(zhì)量；

△P1—后軸重載一側(cè)簧載質(zhì)量的變化量；

△P2—后軸輕載一側(cè)簧載質(zhì)量的變化量。

△P1和△P2分別為：

△P1＝K1×△X+K2×(△X1-△X)

△P2＝K1×△X+K2×(△X2-△X)

其中：K1，K1―兩側(cè)鋼板彈簧的彈性系數(shù)

車輛的橫向載荷轉(zhuǎn)移率在-1到+1之間，當其絕對值為1時，則說明其一側(cè)車輪離地，車輛正在開始側(cè)翻。

工控機10內(nèi)置偏載狀態(tài)識別算法流程參閱圖3所示。拉線式位移傳感器6測得的機動車兩側(cè)偏移量，根據(jù)標定過程分別計算出機動車兩側(cè)的偏載量△P1和△P2，按照橫向偏載率計算公式計算得出機動車的橫向載荷轉(zhuǎn)移率△P。對比計算得到的機動車橫向載荷轉(zhuǎn)移率與設(shè)定的偏載狀態(tài)報警閾值，如果機動車橫向載荷轉(zhuǎn)移率的計算值小于報警閾值，將偏載累積時間t設(shè)為0，繼續(xù)按照傳感器的測量頻率對機動車的偏載狀態(tài)進行實時監(jiān)測；機動車橫向載荷轉(zhuǎn)移率大于或等于偏載狀態(tài)報警閾值，程序開始累積時間t，如果在累積時間t還未超過設(shè)定的門限值T時橫向載荷轉(zhuǎn)移率的計算值已降至設(shè)定的偏載狀態(tài)報警閾值之下，則認定車輛為瞬時偏載，工控機不發(fā)報警指令，同時將偏載累積時間t設(shè)為0，繼續(xù)監(jiān)測傳感器數(shù)據(jù)即監(jiān)測機動車偏載情況；如果機動車橫向載荷轉(zhuǎn)移率大于或等于設(shè)定的偏載狀態(tài)報警閾值，同時累積時間t大于設(shè)定的門限值T，工控機發(fā)出報警控制信號給控制報警器從而實現(xiàn)預(yù)警。