本發(fā)明涉及車輛安全預(yù)警的方法，尤其是一種大型客車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)汽車工業(yè)的不斷發(fā)展和道路交通設(shè)施的改善，汽車行駛速度不斷提高，導(dǎo)致大量交通事故的發(fā)生，造成人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此，汽車行駛的安全性越來(lái)越受到人們的重視。一些汽車如大型客車、中重型貨車、重型半掛車等由于其質(zhì)心位置高、質(zhì)量和體積較大等特點(diǎn)，在高速轉(zhuǎn)彎和彎道直徑較小時(shí)極易發(fā)生側(cè)翻事故。側(cè)翻事故造成的損失嚴(yán)重，是道路交通安全和車輛安全研究領(lǐng)域的重要問(wèn)題。如公開(kāi)號(hào)為cn102756686的中國(guó)專利公開(kāi)了一種預(yù)警車輛側(cè)翻的方法及裝置，利用傳感器檢測(cè)在行駛過(guò)程中車輛的橫向載荷轉(zhuǎn)移率及側(cè)向加速度值，傳感器將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)發(fā)送至微處理單元中，微處理單將橫向載荷轉(zhuǎn)移率及側(cè)向加速度值分別與它們的預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，當(dāng)它們超過(guò)預(yù)設(shè)閾值后，處理器將控制報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警。但是，該技術(shù)方案中提到的橫向載荷轉(zhuǎn)移率是受車輛重心高度的影響的，而本技術(shù)方案中并沒(méi)有對(duì)車輛重心高度進(jìn)行考慮，因此降低了側(cè)翻檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性不夠的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)一種能直接得出一個(gè)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角閾值的大型客車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警裝置及方法。

本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的：一種大型客車側(cè)翻預(yù)警裝置，包括車廂，所述車廂的行李艙底部設(shè)有重量感應(yīng)器，所述車廂的前后軸設(shè)有負(fù)荷感應(yīng)器，所述車廂的進(jìn)口設(shè)有稱重裝置，所述車廂內(nèi)的方向盤(pán)上設(shè)有轉(zhuǎn)角感應(yīng)器，所述車廂內(nèi)設(shè)有蜂鳴器，所述重量感應(yīng)器、負(fù)荷感應(yīng)器、稱重裝置、轉(zhuǎn)角感應(yīng)器和蜂鳴器均與控制單元相連。重量感應(yīng)器、負(fù)荷感應(yīng)器和稱重裝置能自動(dòng)將行李艙行李總重量me、乘員總重量mm、前非簧載重量mu1、后非簧載重量mu2的重量測(cè)得，并將這些數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸給控制單元，控制單元及時(shí)計(jì)算出方向盤(pán)轉(zhuǎn)角閾值，對(duì)大型客車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)及時(shí)預(yù)估。當(dāng)存在側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，控制單元發(fā)出信號(hào)給蜂鳴器，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)，提醒駕駛員安全操作，提高安全系數(shù)。

首先在不考慮整車質(zhì)心水平會(huì)發(fā)生位移的情況下，一種大型客車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估的方法分為以下幾步：

1）系統(tǒng)預(yù)存數(shù)據(jù)包括空車時(shí)車身重心離地高度hs'、非簧載重量的重心離地高度hu、空車車身重量ms'、行李艙行李的等效總高h(yuǎn)x、行李的平均容積重量mv、行李艙行李的總長(zhǎng)度lx、行李艙平面離地高度h廂、乘員重心離地高度hm；系統(tǒng)測(cè)得的數(shù)據(jù)包括行李艙行李總重量me、乘員總重量mm、前非簧載重量mu1、后非簧載重量mu2；

2）獲得空車重心高度；

3）獲得行李艙行李的重心高度；

則行李艙總重心離地高度；

4）載客后，客車總重分為自重、乘員重量、和行李艙行李總重量四部分。則整車總重量=汽車自重+乘員重量+行李艙行李總重量，即：；

則整車重心離地高度：；

；

5）載客后，客車車身重量=空車車身重量+乘員重量+行李艙行李重量，即：；

則載客后車身重量重心到前軸的水平距離as：

（mm）；

則車身重心離地高度hs為：

（mm）；

6）獲得駕駛員操作的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角閾值，包括以下幾步

a．客車轉(zhuǎn)彎、車身側(cè)傾時(shí)運(yùn)動(dòng)微分方程為

；

推得：

；

b．客車在前輪轉(zhuǎn)角階躍輸入下的車輛穩(wěn)態(tài)響應(yīng)狀態(tài)參數(shù)計(jì)算公式為

；

推得：

；

c．通過(guò)ab兩步，得到客車轉(zhuǎn)向靈敏度—穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益為：

其中，穩(wěn)定因素；

客車車身側(cè)傾靈敏度—車身側(cè)傾角增益為：

；

其中，側(cè)傾因素；

d．當(dāng)大客車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向時(shí)，有側(cè)向加速度（離心力）和車身側(cè)傾，車輪垂直載荷發(fā)生橫向轉(zhuǎn)移，此時(shí)，客車側(cè)向穩(wěn)定的平衡條件為：

)；

當(dāng)客車側(cè)傾失穩(wěn)條件時(shí)，內(nèi)側(cè)車輪垂直載荷為零，即fz1=0，fz3=0時(shí)，客車具有側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)，而此時(shí)垂向載荷轉(zhuǎn)移為最大值：

；

；

從而得到大客車不發(fā)生側(cè)翻的平衡條件為：

；

即：

；

e．最后獲得客車轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角閾值為：

客車車速一定條件下，不發(fā)生側(cè)翻的前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角應(yīng)滿足：

；

則，駕駛員操作的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角閾值為：

；

式中：i為轉(zhuǎn)向器總傳動(dòng)比；

作為優(yōu)選，考慮到實(shí)際情況中，載客位置的情況會(huì)影響整車重心到前軸和后軸的水平位置，從而影響到客車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估的準(zhǔn)確性，所述的整車重心會(huì)發(fā)生水平位移，該水平位置的指標(biāo)包括整車質(zhì)心到前軸的水平距離a和整車質(zhì)心到后軸的水平距離b：

1）系統(tǒng)測(cè)得客車載客后靜止時(shí)前軸負(fù)荷m1、客車載客后靜止時(shí)后軸負(fù)荷m2、整車總質(zhì)量m；

2）獲得整車質(zhì)心到前軸的水平距離；

整車質(zhì)心到后軸的水平距離；

；

3）因此，客車車速一定條件下，不發(fā)生側(cè)翻的前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角應(yīng)滿足：

；

則，駕駛員操作的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角閾值為：

；

其中，i為轉(zhuǎn)向器總傳動(dòng)比。

有益效果：本發(fā)明提供的是一種大型客車側(cè)翻預(yù)警的裝置及方法，通過(guò)對(duì)車輛實(shí)際質(zhì)心高度和水平位置，行車速度的分析，得出駕駛員操作的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角閾值，更直接的體現(xiàn)出怎么樣的操作是安全的，使得駕駛員更能體會(huì)的到安全的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角，提高駕駛安全性。當(dāng)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角超出安全范圍時(shí)，控制單元發(fā)出信號(hào)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，提醒駕駛員安全操作，降低客車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)。

附圖說(shuō)明

附圖1是本發(fā)明所述一種大型客車側(cè)翻預(yù)警裝置的示意圖。

1、車廂；2、重量感應(yīng)器；3、稱重裝置。

附圖2是本發(fā)明參數(shù)說(shuō)明。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。

實(shí)施例一，一種大型客車側(cè)翻預(yù)警裝置，包括車廂1，所述車廂1的行李艙底部設(shè)有重量感應(yīng)器2，所述車廂1的前后軸設(shè)有負(fù)荷感應(yīng)器，所述車廂1的進(jìn)口設(shè)有稱重裝置3，所述車廂1內(nèi)的方向盤(pán)上設(shè)有轉(zhuǎn)角感應(yīng)器，所述車廂1內(nèi)設(shè)有蜂鳴器，所述重量感應(yīng)器2、負(fù)荷感應(yīng)器、稱重裝置3、轉(zhuǎn)角感應(yīng)器和蜂鳴器均與控制單元相連。重量感應(yīng)器2、負(fù)荷感應(yīng)器和稱重裝置3能自動(dòng)將行李艙行李總重量me、乘員總重量mm、前非簧載重量mu1、后非簧載重量mu2的重量測(cè)得，并將這些數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸給控制單元，控制單元及時(shí)計(jì)算出方向盤(pán)轉(zhuǎn)角閾值，對(duì)大型客車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)及時(shí)預(yù)估。當(dāng)存在側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，控制單元發(fā)出信號(hào)給蜂鳴器，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)，提醒駕駛員安全操作，提高安全系數(shù)。

一種大型客車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估的方法，首先在不考慮整車質(zhì)心水平會(huì)發(fā)生位移的情況下，一種大型客車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估的方法分為以下幾步：

1）系統(tǒng)預(yù)存數(shù)據(jù)包括空車時(shí)車身重心離地高度hs'、非簧載重量的重心離地高度hu、空車車身重量ms'、行李艙行李的等效總高h(yuǎn)x、行李的平均容積重量mv、行李艙行李的總長(zhǎng)度lx、行李艙平面離地高度h廂、乘員重心離地高度hm；系統(tǒng)測(cè)得的數(shù)據(jù)包括行李艙行李總重量me、乘員總重量mm、前非簧載重量mu1、后非簧載重量mu2；

2）獲得空車重心高度；

3）獲得行李艙行李的重心高度；

則行李艙總重心離地高度；

4）載客后，客車總重分為自重、乘員重量、和行李艙行李總重量四部分。則整車總重量=汽車自重+乘員重量+行李艙行李總重量，即：；

則整車重心離地高度：；

；

5）載客后，客車車身重量=空車車身重量+乘員重量+行李艙行李重量，即：；

則載客后車身重量重心到前軸的水平距離as：

（mm）；

則車身重心離地高度hs為：

（mm）；

6）獲得駕駛員操作的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角閾值，包括以下幾步

a．客車轉(zhuǎn)彎、車身側(cè)傾時(shí)運(yùn)動(dòng)微分方程為

；

；

推得：

；

b．客車在前輪轉(zhuǎn)角階躍輸入下的車輛穩(wěn)態(tài)響應(yīng)狀態(tài)參數(shù)計(jì)算公式為

；

；

推得：

；

c．通過(guò)ab兩步，得到客車轉(zhuǎn)向靈敏度—穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益為：

其中，穩(wěn)定因素；

客車車身側(cè)傾靈敏度—車身側(cè)傾角增益為：

；

其中，側(cè)傾因素；

d．當(dāng)大客車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向時(shí)，有側(cè)向加速度（離心力）和車身側(cè)傾，車輪垂直載荷發(fā)生橫向轉(zhuǎn)移，此時(shí)，客車側(cè)向穩(wěn)定的平衡條件為：

)；

當(dāng)客車側(cè)傾失穩(wěn)條件時(shí)，內(nèi)側(cè)車輪垂直載荷為零，即fz1=0，fz3=0時(shí)，客車具有側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)，而此時(shí)垂向載荷轉(zhuǎn)移為最大值：

；

；

從而得到大客車不發(fā)生側(cè)翻的平衡條件為：

；

即：

；

e．最后獲得客車轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角閾值為：

客車車速一定條件下，不發(fā)生側(cè)翻的前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角應(yīng)滿足：

；

則，駕駛員操作的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角閾值為：

；

式中：i為轉(zhuǎn)向器總傳動(dòng)比。

本發(fā)明中的所有參數(shù)見(jiàn)附圖2。

有益效果，本發(fā)明提供的是一種大型客車側(cè)翻預(yù)警的裝置及方法，通過(guò)對(duì)車輛實(shí)際質(zhì)心高度，行車速度的分析，得出駕駛員操作的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角閾值，更直接的體現(xiàn)出怎么樣的操作是安全的，使得駕駛員更能體會(huì)的到安全的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角，提高駕駛安全性。當(dāng)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角超出安全范圍時(shí)，控制單元發(fā)出信號(hào)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，提醒駕駛員安全操作，降低客車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)。

實(shí)施例二，考慮到實(shí)際情況中，載客位置的情況會(huì)影響整車重心到前軸和后軸的水平位置，從而影響到客車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估的準(zhǔn)確性，所述的整車重心會(huì)發(fā)生水平位移。

一種大型客車側(cè)翻預(yù)警裝置，包括車廂1，所述車廂1的行李艙底部設(shè)有重量感應(yīng)器2，所述車廂1的前后軸設(shè)有負(fù)荷感應(yīng)器，所述車廂1的進(jìn)口設(shè)有稱重裝置3，所述車廂1內(nèi)的方向盤(pán)上設(shè)有轉(zhuǎn)角感應(yīng)器，所述車廂1內(nèi)設(shè)有蜂鳴器，所述重量感應(yīng)器2、負(fù)荷感應(yīng)器、稱重裝置3、轉(zhuǎn)角感應(yīng)器和蜂鳴器均與控制單元相連。重量感應(yīng)器2、負(fù)荷感應(yīng)器和稱重裝置3能自動(dòng)將行李艙行李總重量me、乘員總重量mm、前非簧載重量mu1、后非簧載重量mu2的重量測(cè)得，并將這些數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸給控制單元，控制單元及時(shí)計(jì)算出方向盤(pán)轉(zhuǎn)角閾值，對(duì)大型客車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)及時(shí)預(yù)估。當(dāng)存在側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，控制單元發(fā)出信號(hào)給蜂鳴器，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)，提醒駕駛員安全操作，提高安全系數(shù)。

一種大型客車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估的方法，所述的整車質(zhì)心會(huì)發(fā)生水平位移，該水平位置的指標(biāo)包括整車質(zhì)心到前軸的水平距離a和整車質(zhì)心到后軸的水平距離b：

1）系統(tǒng)預(yù)存數(shù)據(jù)包括整車總質(zhì)量m、空車時(shí)車身重心離地高度hs'、非簧載重量的重心離地高度hu、空車車身重量ms'、行李艙行李的等效總高h(yuǎn)x、行李的平均容積重量mv、行李艙行李的總長(zhǎng)度lx、行李艙平面離地高度h廂、乘員重心離地高度hm；系統(tǒng)測(cè)得的數(shù)據(jù)包括行李艙行李總重量me、乘員總重量mm、前非簧載重量mu1、后非簧載重量mu2、客車載客后靜止時(shí)前軸負(fù)荷m1、客車載客后靜止時(shí)后軸負(fù)荷m2；

2）獲得整車質(zhì)心到前軸的水平距離；

整車質(zhì)心到后軸的水平距離；

；

3）獲得空車質(zhì)心高度；

4）獲得隨身行李質(zhì)心高度；

則行李艙行李質(zhì)心離地高度；

5）載客后，客車總重分為自重、乘員重量、和行李艙行李總重量四部分。則整車總重量=汽車自重+乘員重量+行李艙行李總重量，即：；

則整車重心離地高度：；

；

6）載客后，客車車身重量=空車車身重量+乘員重量+行李艙行李重量，即：；

則載客后車身重量重心到前軸的水平距離as：

（mm）；

則車身重心離地高度hs為：

（mm）；

6）獲得駕駛員操作的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角閾值，包括以下幾步

a．客車轉(zhuǎn)彎、車身側(cè)傾時(shí)運(yùn)動(dòng)微分方程為

；

；

推得：

；

b．客車在前輪轉(zhuǎn)角階躍輸入下的車輛穩(wěn)態(tài)響應(yīng)狀態(tài)參數(shù)計(jì)算公式為

；

；

推得：

；

c．通過(guò)ab兩步，得到客車轉(zhuǎn)向靈敏度—穩(wěn)態(tài)橫擺角速度增益為：

其中，穩(wěn)定因素；

客車車身側(cè)傾靈敏度—車身側(cè)傾角增益為：

；

其中，側(cè)傾因素；

d．當(dāng)大客車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向時(shí)，有側(cè)向加速度（離心力）和車身側(cè)傾，車輪垂直載荷發(fā)生橫向轉(zhuǎn)移，此時(shí)，客車側(cè)向穩(wěn)定的平衡條件為：

)；

當(dāng)客車側(cè)傾失穩(wěn)條件時(shí)，內(nèi)側(cè)車輪垂直載荷為零，即fz1=0，fz3=0時(shí)，客車具有側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)，而此時(shí)垂向載荷轉(zhuǎn)移為最大值：

；

；

從而得到大客車不發(fā)生側(cè)翻的平衡條件為：

；

即：

；

e．最后獲得客車轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角閾值為：

客車車速一定條件下，不發(fā)生側(cè)翻的前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角應(yīng)滿足：

；

則，駕駛員操作的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角閾值為：

；

式中：i為轉(zhuǎn)向器總傳動(dòng)比。

本發(fā)明中的所有參數(shù)見(jiàn)附圖2。

有益效果：本發(fā)明提供的是一種大型客車側(cè)翻預(yù)警的裝置及方法，通過(guò)對(duì)車輛實(shí)際質(zhì)心高度和水平位置，行車速度的分析，得出駕駛員操作的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角閾值，更直接的體現(xiàn)出怎么樣的操作是安全的，使得駕駛員更能體會(huì)的到安全的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角，提高駕駛安全性。當(dāng)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角超出安全范圍時(shí)，控制單元發(fā)出信號(hào)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出警報(bào)聲，提醒駕駛員安全操作，降低客車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)。