本發(fā)明涉及一種機(jī)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(jī)、穩(wěn)壓電源、報(bào)警控制器、報(bào)警設(shè)備、固定底座等。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對機(jī)動車偏載狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控，并提供預(yù)警功能。它屬于機(jī)動車運(yùn)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(jī)動車偏載是引起機(jī)動車側(cè)翻的最直接原因。通過機(jī)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(yùn)行?，F(xiàn)有一種公路運(yùn)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(shí)時監(jiān)測機(jī)動車偏載狀態(tài)并進(jìn)行預(yù)警方面發(fā)明尚未見報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)動車偏載狀態(tài)識別及預(yù)警系統(tǒng)，能夠在機(jī)動車的運(yùn)行狀態(tài)下實(shí)時檢測機(jī)動車偏載狀態(tài)的需要，能克服機(jī)動車運(yùn)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(shí)現(xiàn)，結(jié)合附圖說明如下：

一種機(jī)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(jī)、拉線式位移傳感器和報(bào)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(jī)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(diǎn)和后車橋5上拉線式位移傳感器6的固定點(diǎn)之間相對運(yùn)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(jì)量的電信號后輸入工控機(jī)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(jī)動車的裝載量是否達(dá)到要進(jìn)行偏載監(jiān)控的標(biāo)準(zhǔn)，并對達(dá)到或超過預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算車輛的偏載率，對車輛的偏載狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，控制處理子系統(tǒng)按照工控機(jī)10發(fā)出的相關(guān)指令來控制報(bào)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(jī)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(yùn)行，能夠準(zhǔn)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(jī)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(jī)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(bào)警控制器，由報(bào)警控制器控制報(bào)警器11報(bào)警。

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

(1)機(jī)動車在空載時為初始狀態(tài)，計(jì)此時的位移量計(jì)為0；

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

(3)系統(tǒng)中偏載率的計(jì)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(jī)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(jī)動車偏載狀態(tài)識別系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對機(jī)動車偏載狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，為機(jī)動車安全運(yùn)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(diǎn) 5.機(jī)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(jī) 11.報(bào)警器 12.穩(wěn)壓電源

具體實(shí)施主方式：

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

參閱圖1～4:本發(fā)明涉及一種機(jī)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(jī)10、穩(wěn)壓電源12、報(bào)警器11(報(bào)警控制器和報(bào)警設(shè)備)、固定底座7；其中載荷檢測子系統(tǒng)是能夠在機(jī)動車運(yùn)行過程中實(shí)時監(jiān)控機(jī)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(diǎn)4上。安裝過程中保證傳感器拉線的運(yùn)動方向與車架和后橋在載荷作用下的相對運(yùn)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(diǎn)和后橋上拉線式位移傳感器固定點(diǎn)之間相對運(yùn)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(yùn)動時進(jìn)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(jī)內(nèi)部。報(bào)警器11包括報(bào)警控制器和報(bào)警設(shè)備，報(bào)警控制器按照工控機(jī)發(fā)出的相關(guān)指令來控制報(bào)警設(shè)備做出響應(yīng)。

鋼板彈簧的形變量與機(jī)動車的載質(zhì)量、鋼板彈簧的剛度特性及車輛運(yùn)行速度有關(guān)，在機(jī)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(diǎn)和后橋上拉線式位移傳感器固定點(diǎn)之間相對運(yùn)動的位移和方向相差不大；如果偏載情況較嚴(yán)重，兩傳感器檢測的信號差值相差較大。除此之外，機(jī)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(jī)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(jī)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(yùn)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(jī)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(jī)動車的裝載量是否達(dá)到要進(jìn)行偏載監(jiān)控的標(biāo)準(zhǔn)值，如果未達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)，則不對機(jī)動車的偏載率進(jìn)行監(jiān)控；如果已經(jīng)達(dá)到或超過該標(biāo)準(zhǔn)，則計(jì)算車輛的偏載率，對車輛的偏載狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。當(dāng)機(jī)動車的偏載狀態(tài)達(dá)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(jī)發(fā)出的信號發(fā)送控制信號給報(bào)警控制裝置。

控制處理子系統(tǒng)在按照工控機(jī)發(fā)出的相關(guān)指令來控制報(bào)警設(shè)備做出響應(yīng)。其中工控機(jī)安裝在機(jī)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(bào)警控制器發(fā)出指令等。

工控機(jī)10內(nèi)置偏載狀態(tài)計(jì)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)翻的可能性較小；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(jìn)行實(shí)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(jì)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(dāng)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(jī)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(jī)動車兩側(cè)偏移量，根據(jù)標(biāo)定過程分別計(jì)算出機(jī)動車兩側(cè)的偏載量△P1和△P2，按照橫向偏載率計(jì)算公式計(jì)算得出機(jī)動車的橫向載荷轉(zhuǎn)移率△P。對比計(jì)算得到的機(jī)動車橫向載荷轉(zhuǎn)移率與設(shè)定的偏載狀態(tài)報(bào)警閾值，如果機(jī)動車橫向載荷轉(zhuǎn)移率的計(jì)算值小于報(bào)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(jī)動車的偏載狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測；機(jī)動車橫向載荷轉(zhuǎn)移率大于或等于偏載狀態(tài)報(bào)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(jì)算值已降至設(shè)定的偏載狀態(tài)報(bào)警閾值之下，則認(rèn)定車輛為瞬時偏載，工控機(jī)不發(fā)報(bào)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(jī)動車偏載情況；如果機(jī)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(bào)警閾值，同時累積時間t大于設(shè)定的門限值T，工控機(jī)發(fā)出報(bào)警控制信號給控制報(bào)警器從而實(shí)現(xiàn)預(yù)警。