基于空氣懸架的汽車超載自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的研究

[摘 ?要]隨著我國公路的快速發(fā)展，汽車超載越來越嚴(yán)重，造成越來越多的交通事故和公路損壞。實(shí)時(shí)汽車超載檢測系統(tǒng)的空缺，給監(jiān)管部門帶來很大監(jiān)管難度。本文介紹一種汽車超載自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，可對行駛中的汽車進(jìn)行實(shí)時(shí)稱重，并且當(dāng)車輛超載時(shí)能自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，這對治理超載、保護(hù)公路等具有重要意義。

[關(guān)鍵詞]報(bào)警系統(tǒng);超載;空氣懸架;實(shí)時(shí)稱重

中圖分類號(hào)：U463.33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）22-0117-01

引言：

近年來，我國公路建設(shè)步伐不斷加快，公路通車?yán)锍滩粩嘌由?，公路等?jí)不斷提高。截止2013年底，我國高速公路總里程已經(jīng)突破10萬公里，位居全球第一。隨著高速公路的發(fā)展，公路運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也越來越快，然而汽車超載是面臨的重要問題。公路汽車超載是造成公路路面結(jié)構(gòu)破壞和交通事故的重要原因。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國高速公路部門每年因超載運(yùn)輸產(chǎn)生的額外道路維護(hù)費(fèi)用高達(dá)幾百億元。治理汽車超載的重中之重是源頭治理，設(shè)置自動(dòng)檢測系統(tǒng)，借助互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)力量，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的監(jiān)管。

1.汽車超載自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)-OAAS簡介

OAAS是Overload Automatic Alarm System的簡稱。OAAS汽車超載自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是一種車輛行駛稱重系統(tǒng)（Weigh in Motion，WIM），利用空氣懸架本身再輔助壓力傳感器，可以實(shí)現(xiàn)對汽車的實(shí)時(shí)稱重。技術(shù)上有本質(zhì)區(qū)別。駕駛者可以通過安裝在汽車上的OAAS汽車超載自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)時(shí)的檢測了解汽車的載重，并且一旦超載OAAS系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

2.OAAS系統(tǒng)組件

OAAS汽車超載自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的組件包括：數(shù)字顯示器、ECU、高精度壓力傳感器、一個(gè)報(bào)警器。

3.OAAS工作原理

3.1 理論模型

假設(shè)汽車空載時(shí)車身質(zhì)量為m，空氣懸架空氣彈簧內(nèi)的氣體壓強(qiáng)為P0，汽車滿載時(shí)總質(zhì)量為M，空氣彈簧內(nèi)的氣體壓強(qiáng)為P1，前后的壓強(qiáng)差可以通過壓力傳感器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出，再通過汽車ECU分析，即可得出此時(shí)汽車的載重量L。這就是OAAS的基本理論原理。

計(jì)算過程;

假設(shè)汽車空氣懸架的正向受壓總面積為S，并且假設(shè)汽車在平直公路上行駛，則汽車在垂直路面方向受力平衡。G為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，通常取g=9.8m/s2。

空載時(shí) ：P0S=mg----------

滿載時(shí)：P1S=Mg-----------

汽車載重量：L=M-m--------

根據(jù)式可以得出：L=（P1S-P0S）/g

這就是OAAS的基本理論原理。

3.2 實(shí)驗(yàn)論證

3.2.1實(shí)際實(shí)驗(yàn)存在問題

（a）壓力傳感器與空氣彈簧的加工存在問題。無法在保證密封性的前提下將壓力傳感器安裝到空氣彈簧內(nèi)部。

（b）空氣彈簧內(nèi)部壓強(qiáng)的變化量是否與汽車載重量成線性關(guān)系。

3.2.2實(shí)際模型簡化

（c）采用橡膠氣球輔助一定的裝置代替空氣彈簧將壓力傳感器安裝其中進(jìn)行理論實(shí)驗(yàn)，解決問題（a）。為了和空氣懸架實(shí)際情況接近，必須保證橡膠氣球的正向受壓面積變化微弱，這樣是橡膠氣球內(nèi)部壓強(qiáng)的變化量與外部加載量成線性關(guān)系的前提。

（d）進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，得出橡膠氣球內(nèi)部壓強(qiáng)的變化量與外部加載量變化所對應(yīng)的曲線，探究橡膠氣球內(nèi)部壓強(qiáng)的變化量與外部加載量的關(guān)系，解決問題（b）。

3.3 實(shí)際工作原理

根據(jù)空氣懸架的特點(diǎn)，隨著承載重量的變化，空氣懸架氣囊內(nèi)的壓力隨之變化，并且在壓力變化的過程中可以忽略空氣懸架氣囊橫截面的微小變化。

OAAS安裝在配備全空氣懸架的汽車上，它把轉(zhuǎn)向橋、驅(qū)動(dòng)橋、第3橋空氣懸架氣囊內(nèi)的壓力，實(shí)時(shí)的通過安裝在氣囊內(nèi)高靈敏度的壓力傳感器傳給汽車的ECU，非常的準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換成為轉(zhuǎn)向橋、驅(qū)動(dòng)橋、第3橋承載的重量。汽車的限重可以通過程序設(shè)定，在實(shí)際重量超過限重時(shí)，超載報(bào)警器就會(huì)自動(dòng)報(bào)警。

4.OAAS系統(tǒng)的科學(xué)性和先進(jìn)性

現(xiàn)在普遍使用的檢測車輛超重的技術(shù)主要有：靜態(tài)稱重技術(shù)和動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)，這兩種技術(shù)都是通過在公路的特定位置設(shè)定關(guān)卡，安裝地磅使用壓力傳感器、電阻應(yīng)變式傳感器等等來檢測車輛是否超重，測量結(jié)果比較精確，但這兩種技術(shù)有一些共同的缺點(diǎn)：

（a）傳感器易受損，檢測系統(tǒng)使用壽命短。

（b）只能在特定位置設(shè)定關(guān)卡，不利于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控。

（c）監(jiān)管范圍有限，存在很多監(jiān)管盲區(qū)。

該項(xiàng)技術(shù)克服了現(xiàn)有檢測車輛超載技術(shù)的主要缺點(diǎn)?，F(xiàn)有稱重技術(shù)和動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)，都是在公路特定位置設(shè)定關(guān)卡，安裝地磅使用壓力傳感器、電阻應(yīng)變式傳感器等來檢測載重，這種方式易損壞傳感器，并且有很多監(jiān)管不到位的地方。通過空氣彈簧和壓力傳感器的超載自測系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對車輛載重的實(shí)時(shí)監(jiān)測，嚴(yán)格控制超載車輛的運(yùn)行。

5.前景及市場預(yù)測

隨著空氣懸架的普及，未來越來越多的汽車有安裝OAAS系統(tǒng)的潛能，并且該系統(tǒng)為監(jiān)管部門實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)管提供了可能。該系統(tǒng)有望在將來的客車、公交車、貨運(yùn)汽車中實(shí)現(xiàn)大量普及，并實(shí)現(xiàn)與監(jiān)管部門的聯(lián)網(wǎng)。

參考文獻(xiàn)

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[3] 丘文未.實(shí)時(shí)智能汽車超載報(bào)警系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì).機(jī)械制造，2010;第556期.

作者簡介

李小軍;出生年月：1994年09月;性別：男;民族：漢族;籍貫：陜西省安康市;學(xué)歷：本科在讀。