[发明专利]一种液罐车罐体防侧翻控制方法

摘要

本发明公开了一种液罐车罐体防侧翻控制方法，方法包括如下步骤：(1)构建液罐车罐体防侧翻控制系统；(2)由位移传感器计算罐体侧倾角；(3)计算液罐车侧翻指标，侧翻指标为准静态侧翻阈值K；(4)当实时监测的侧翻指标高于设置的阈值时，报警控制单元和制动控制单元工作；当实时监测的侧翻指标低于设置的阈值后，报警控制单元和制动控制单元解除。本发明通过传感器对车辆进行实时监测，能够及时防止车辆发生侧翻。

主权项

1.一种液罐车罐体防侧翻控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)构建液罐车罐体防侧翻控制系统；液罐车罐体防侧翻控制系统包括：罐体侧倾角测量单元、报警控制单元、制动控制单元和防侧翻控制单元；罐体侧倾角测量单元包括位移传感器和液位传感器；防侧翻控制单元包括防侧翻控制器；位移传感器安装在罐体底部架和挂车后轴上，液位传感器安装在罐体内底部，并对安装部位进行密封；各传感器的输出信号作为罐体侧倾角测量单元的输入信号，并由侧倾角测量单元向防侧翻控制单元输入控制信号，防侧翻控制单元分别控制报警控制单元和制动控制单元；(2)由罐体侧倾角测量单元计算罐体侧倾角；由罐体侧倾角测量单元计算罐体侧倾角具体为：通过在底盘中心点建立三维坐标，车辆前进方向为X轴正方向，车辆前进方向左侧为Y轴正方向，竖直向上为Z轴正方向,车辆水平静止时，测量罐体高度的位移传感器分别安装在底盘上A1、B1、C1、D1四点，车轴上所对应位置分别为A0、B0、C0、D0四点，罐体在发生侧倾后，位移传感器的位置在原坐标系下变化为A2、B2、C2、D2，根据位移传感器测量数据的变化，可由侧倾角测量单元计算出此时的侧倾角；设罐体侧翻所绕向量为(u,v,0)，u∈(‑1,1),v∈(‑1,1)，传感器安装点所围成矩形的长为2b，宽为2a，绕旋转向量逆时针旋转的角度设为θ；其中，A1点坐标为(‑b,‑a,0)，B1点坐标为(‑b,a,0),C1点坐标为(b,‑a,0)，D1点坐标为(b,a,h)，A0点坐标为(‑b,‑a,‑h)，B0点坐标为(‑b,a,‑h)，C0点坐标为(b,‑a,‑h)，D0点坐标为(b,a,‑h)；在三维坐标系中，任意点绕所设向量进行旋转的变换矩阵P为：由所述变换矩阵P，A1、B1、C1、D1经过旋转变换后可得到A2、B2、C2、D2的坐标；当车辆处于水平静止状态时，四个位移传感器的数值即坐标系中的A0A1、B0B1、C0C1、D0D1为同一值，设为h；当车辆发生侧倾时，四点传感器数值发生变化，现设A0A2为l₁，B0B2为l₂，C0C2为l₃，D0D2为l₄，可以通过坐标两点间距离等于传感器测量值来建立等式，方程如下：其中，u,v为所设的旋转向量坐标(u,v,0)，θ为绕旋转向量逆时针旋转的角度，h为当车辆位于初始状态时，四点位移传感器的数值，l₁为A点位移传感器的测量值，l₂为B点位移传感器的测量值，l₃为C点位移传感器的测量值，l₄为D点位移传感器的测量值；由于三点便能在三维空间中确定一个平面，所以A、B、C、D四点中只需要其中任意三点的方程便可以计算出旋转向量的横纵坐标u,v和旋转角度θ，另外一点为备用点，以便其他位移传感器发生故障时保证系统正常工作；(3)计算液罐车侧翻指标，侧翻指标为准静态侧翻阈值K；侧翻指标为准静态侧翻阈值K具体为：其中，h_roll表示液罐车侧翻时的罐体质心高度，h_stable表示液罐车在水平路面稳态时的质心高度；以液罐车在水平路面上静止时的质心位置作为坐标原点建立坐标系，牵引车方向的罐长作为X轴，顺时针旋转90°的方向为Y轴，竖直向上为Z轴，假设圆柱体罐体半径为R，车轴长为L；液罐车稳态时的罐体质心高度：h_stable＝R‑Δh+h₂+h₁其中，Δh为坐标原点到质心的距离，h₂为罐体连接车架中心点到侧翻旋转点的距离，h₁为侧翻旋转点到地面的距离；液罐车侧翻时的罐体质心高度：h_roll＝(R+h₂)cosθ‑Δh+h₁其中，θ为罐体侧倾角；液罐车稳态时液面与Z轴的交点P的坐标：x_P＝0y_P＝0z_P≈H‑R；罐体在稳态时的质心M0坐标为：x_M0＝0y_M0＝0故，(3.1)一级侧翻阈值K1液罐车发生侧翻时，罐体安装架触碰到车辆底盘之前为一级侧翻；当罐体安装架和车辆底盘接触时，罐体质心M1的坐标为：x_M1＝0y_M1＝(R+h₂)sinθ故，(3.2)二级侧翻阈值K2液罐车发生侧翻时，罐体安装架和车辆底盘接触后，同时一侧车轮离地之前时，此时为二级侧翻，当车辆一侧车轮离地瞬间，罐体质心M2的坐标为：x_M2＝0y_M2＝(R+h₂)sinθ+L(1‑cosα)   ＝(R+h₂)sinθ+L‑h₃+h₄其中，α为车辆一侧车轮离地时车轴相对于水平面的倾角，h₃为罐体侧倾前挂车后轴一侧高度，分别由第五位移传感器11或第六位移传感器12测得；h₄为罐体侧倾后挂车后轴同侧高度，分别由第五位移传感器11或第六位移传感器12测得；故，分别设置阈值K1、K2对应于两个侧翻指标，当K达到阈值K1时，触发报警控制系统进行报警，提醒驾驶员谨慎驾驶；当K达到K2时，同时触发报警控制单元和制动控制单元，切断节气门开度信号的传输，并输入制动信号，控制制动系统进行制动，辅助液罐车进行紧急停车避免发生侧翻；(4)当实时监测的侧翻指标高于设置的阈值时，报警控制单元和制动控制单元工作；当实时监测的侧翻指标低于设置的阈值后，报警控制单元和制动控制单元解除。