本發(fā)明涉及車輛安全預(yù)警的方法，尤其是一種貨車側(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越受到人們的重視。一些汽車如貨車、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)域的重要問題。如公開號(hào)為cn102756686的中國專利公開了一種預(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。又如公開號(hào)為cn205177176的中國專利公開了一種貨車側(cè)翻預(yù)警系統(tǒng)，包括單片機(jī)、可變信息情報(bào)板以及若干對(duì)壓力傳感器，各對(duì)壓力傳感器沿貨車行進(jìn)方向依次設(shè)于彎道路段上，各對(duì)壓力傳感器中的兩個(gè)壓力傳感器分別位于彎道路段兩側(cè)的路面上，各對(duì)壓力傳感器的輸出端與單片機(jī)的輸入端相連接，單片機(jī)的輸出端與可變信息情報(bào)板的控制端相連接。該技術(shù)方案雖然能對(duì)貨車側(cè)翻進(jìn)行預(yù)警，但預(yù)警結(jié)果出現(xiàn)在可變信息情報(bào)板上，司機(jī)需要關(guān)注情報(bào)板上的預(yù)測(cè)結(jié)果，視線會(huì)不專注于駕駛，給駕駛帶來了危險(xiǎn)因素，因此該技術(shù)方案的實(shí)用性并不好。

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題，實(shí)現(xiàn)一種能直接得出一個(gè)方向盤轉(zhuǎn)角閾值的貨車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警裝置及方法。

本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：一種貨車側(cè)翻預(yù)警的裝置，包括車體和車廂，其特征在于：所述車體的前軸、后軸、前軸左車輪、前軸右車輪、后軸左車輪、后軸右車輪均設(shè)有負(fù)荷感應(yīng)器，所述車廂的下部設(shè)有重量感應(yīng)器，所述車體內(nèi)的方向盤設(shè)有轉(zhuǎn)角感應(yīng)器，所述車體內(nèi)設(shè)有蜂鳴器，所述負(fù)荷感應(yīng)器、所述重量感應(yīng)器、所述轉(zhuǎn)角感應(yīng)器和所述蜂鳴器均與控制單元相連。負(fù)荷感應(yīng)器能自動(dòng)將空車靜止時(shí)重心到前軸負(fù)荷m1’、空車靜止時(shí)重心到后軸負(fù)荷m2’、載貨后靜止時(shí)前軸負(fù)荷m1、載貨后靜止時(shí)后軸負(fù)荷m2的重量測(cè)得，控制單元及時(shí)計(jì)算出前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角閾值，方向盤轉(zhuǎn)角感應(yīng)器能將實(shí)際的方向盤轉(zhuǎn)角發(fā)送給控制單元，計(jì)算得出風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)預(yù)估值r，對(duì)貨車側(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，一種貨車側(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)簧載質(zhì)量的重心離地高度hs'、非簧載重量的重心離地高度hu、空車簧載重量ms'、空車整車重量mz、前輪距b1、后輪距b2、座椅中心到前軸距離a座、車載貨物等效容積重量mv、車載貨物等效總長l貨、車載貨物等效總高h(yuǎn)貨、車載貨物等效寬w貨、貨車車廂前端到前軸的水平距離a廂、貨車車廂平面離地高度h廂、座椅平面離地高度h座、空車時(shí)簧載質(zhì)量重心到前軸的水平距離as’、簧載質(zhì)量重心所在側(cè)傾平面?zhèn)葍A中心軸高度ha、整車重心到前軸的水平距離a、整車重心到后軸的水平距離b、貨車總體設(shè)計(jì)重心到前軸的水平距離a’、貨車總體設(shè)計(jì)重心到后軸的水平距離b’；系統(tǒng)測(cè)得的數(shù)據(jù)包括貨物重量m貨、前非簧載質(zhì)量mf、后非簧載質(zhì)量mr、貨車前軸左車輪負(fù)荷m1l、貨車前軸右車輪負(fù)荷m1r、貨車后軸左車輪負(fù)荷m2l、貨車后軸右車輪負(fù)荷m2r；

2)獲得空車重心高度

mz＝m1′+m2′＝mf+mr+ms′；

3)獲得整車重心側(cè)向偏移

4)獲得貨物重心離地高度

其中：a座為車內(nèi)人員重心到前軸的水平距離(mm)，取為座椅中心到前軸距離；

車內(nèi)包括駕駛員在內(nèi)的乘員人數(shù)為n，乘員和駕駛員每人質(zhì)量按65kg計(jì)，則m人＝65n；

則堆碼貨物的等效總長為：

堆碼貨物的等效總高為：

貨物質(zhì)心離地高度h貨為：h貨＝50×h貨+h廂；

5)獲得整車重心高度

6)裝載后簧載質(zhì)量重心位置獲得：

車身由三部分組成：空車車身+車上乘員(包括駕駛員)+車載貨物，則車身總質(zhì)量ms＝ms′+m貨+m人；

則裝載后簧載質(zhì)量質(zhì)心到前軸的水平距離as為：

則裝載后簧載質(zhì)量質(zhì)心離地高度hs為：

則裝載后簧載質(zhì)量質(zhì)心側(cè)向偏移ys為：

則裝載后簧載質(zhì)量側(cè)傾角φs為：

7)獲得前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角閾值δmax，包括以下幾步：

a、貨車在高速行駛、急轉(zhuǎn)彎工況下的運(yùn)動(dòng)方程：

側(cè)向運(yùn)動(dòng)：

橫擺運(yùn)動(dòng)：

車身側(cè)傾運(yùn)動(dòng)：

獲得各車輪側(cè)向力，側(cè)偏剛度取為正值：

帶入可得：

b、獲得前輪角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向響應(yīng)狀態(tài)參數(shù)：

貨車等速行駛時(shí)，在前輪角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是等速圓周行駛，穩(wěn)態(tài)時(shí)，貨車橫擺角速度、車身側(cè)傾角均為定值，此時(shí)根據(jù)a可得：

則貨車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向時(shí)輸出的響應(yīng)參數(shù)為：

穩(wěn)態(tài)橫擺角速度為：

其中，穩(wěn)定因素

車身側(cè)傾角為：

其中，側(cè)傾因素

由轉(zhuǎn)向引起的車身側(cè)傾角為：

可見，當(dāng)貨車行駛在水平路面上，且車輛載荷沒有引起車身側(cè)傾時(shí)：

由轉(zhuǎn)向引起的車身側(cè)傾角達(dá)到最大值；

c、貨車轉(zhuǎn)彎側(cè)向穩(wěn)定條件：

貨車急速轉(zhuǎn)彎穩(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，側(cè)向穩(wěn)定的平衡條件為：

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

因此,貨車不發(fā)生側(cè)翻的條件為：

其中：

msh+mfr+mrr＝m·hg；

故，貨車不發(fā)生側(cè)翻的穩(wěn)定條件為：

d、獲得貨車側(cè)向失穩(wěn)時(shí)的前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角閾值：

當(dāng)時(shí)，可見貨車轉(zhuǎn)向時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)向方向和車身側(cè)傾方向一直時(shí)存在嚴(yán)重側(cè)翻危險(xiǎn)，不能轉(zhuǎn)向；

當(dāng)時(shí)，貨車在一定車速下不發(fā)生側(cè)翻的條件為：

前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角δmax應(yīng)滿足：

則前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角閾值為：

8)貨車側(cè)翻報(bào)警分為以下幾步：

a、駕駛員操作的方向盤轉(zhuǎn)角為δ’，i為轉(zhuǎn)向器總傳動(dòng)比，則：δ′＝δ·i；

當(dāng)貨車具有側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，方向盤轉(zhuǎn)角閾值為：δ′max＝δmax·i；

b、為判斷進(jìn)入彎道或車輛急轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)向失穩(wěn)狀態(tài),定義貨車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估函數(shù)r：

c、風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)預(yù)估值r計(jì)算完畢之后,可根據(jù)其大小分級(jí)別對(duì)駕駛員進(jìn)行報(bào)警提示，預(yù)防側(cè)翻，報(bào)警規(guī)則如下所示：

d、高級(jí)報(bào)警時(shí)，蜂鳴器以高頻發(fā)出警報(bào)；初級(jí)報(bào)警時(shí)，蜂鳴器以低頻發(fā)出警報(bào)；作為優(yōu)選，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)包括整車重心到前軸的水平距離a、整車重心到后軸的水平距離b、空車整車重心到前軸的水平距離a’、空車整車重心到后軸的水平距離b’：

1)系統(tǒng)測(cè)得空車靜止時(shí)重心到前軸負(fù)荷m1’、空車靜止時(shí)重心到后軸負(fù)荷m2’、載貨后靜止時(shí)前軸負(fù)荷m1、載貨后靜止時(shí)后軸負(fù)荷m2、整車總重量m；

2)獲得空車靜止時(shí)重心到前軸的水平距離

空車靜止時(shí)重心到后軸的水平距離

mz＝m1′+m2′；

3)獲得整車重心到前軸的水平距離

整車重心到后軸的水平距離

m＝m1+m2；

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

則，前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角閾值為：

其中，i為轉(zhuǎn)向器總傳動(dòng)比；

5)貨車側(cè)翻報(bào)警分為以下幾步：

a、駕駛員操作的方向盤轉(zhuǎn)角為δ’，i為轉(zhuǎn)向器總傳動(dòng)比，則：δ′＝δ·i；

當(dāng)貨車具有側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，方向盤轉(zhuǎn)角閾值為：δ′max＝δmax·i；

b、為判斷進(jìn)入彎道或車輛急轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)向失穩(wěn)狀態(tài),定義貨車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估函數(shù)r：

c、風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)預(yù)估值r計(jì)算完畢之后,可根據(jù)其大小分級(jí)別對(duì)駕駛員進(jìn)行報(bào)警提示，預(yù)防側(cè)翻，報(bào)警規(guī)則如下所示：

d、高級(jí)報(bào)警時(shí)，蜂鳴器以高頻發(fā)出警報(bào)；初級(jí)報(bào)警時(shí)，蜂鳴器以低頻發(fā)出警報(bào)；有益效果：本發(fā)明提供的是一種貨車側(cè)翻預(yù)警的裝置及方法，通過對(duì)車輛實(shí)際重心高度、重心水平位置、整車重心側(cè)向偏移、行車速度的分析，得出前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角閾值，對(duì)比駕駛員操作的方向盤轉(zhuǎn)角，控制單元通過實(shí)際方向盤轉(zhuǎn)角與前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角閾值的比較得到風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)預(yù)估值r，當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)預(yù)估值r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，降低貨車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)，提高駕駛安全性。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明所述一種貨車側(cè)翻預(yù)警裝置的示意圖。

1、車體；2、車廂；3、重量感應(yīng)器。

具體實(shí)施方式

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

實(shí)施例一，如圖1所示，一種貨車側(cè)翻預(yù)警的裝置，包括車體1和車廂2，所述車體1的前軸、后軸、前軸左車輪、前軸右車輪、后軸左車輪、后軸右車輪均設(shè)有負(fù)荷感應(yīng)器，所述車廂2的下部設(shè)有重量感應(yīng)器3，所述車體1內(nèi)的方向盤設(shè)有轉(zhuǎn)角感應(yīng)器，所述車體1內(nèi)設(shè)有蜂鳴器，所述負(fù)荷感應(yīng)器、所述重量感應(yīng)器3、所述轉(zhuǎn)角感應(yīng)器和所述蜂鳴器均與控制單元相連。負(fù)荷感應(yīng)器能自動(dòng)將空車靜止時(shí)重心到前軸負(fù)荷m1’、空車靜止時(shí)重心到后軸負(fù)荷m2’、載貨后靜止時(shí)前軸負(fù)荷m1、載貨后靜止時(shí)后軸負(fù)荷m2的重量測(cè)得，重量感應(yīng)器3能測(cè)得貨物的重量，控制單元及時(shí)計(jì)算出前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角閾值，方向盤轉(zhuǎn)角感應(yīng)器能將實(shí)際的方向盤轉(zhuǎn)角發(fā)送給控制單元，計(jì)算得出風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)預(yù)估值r，對(duì)貨車側(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)。

一種貨車側(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，一種貨車側(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)簧載質(zhì)量的重心離地高度hs'、非簧載重量的重心離地高度hu、空車簧載重量ms'、空車整車重量mz、前輪距b1、后輪距b2、座椅中心到前軸距離a座、車載貨物等效容積重量mv、車載貨物等效總長l貨、車載貨物等效總高h(yuǎn)貨、車載貨物等效寬w貨、貨車車廂前端到前軸的水平距離a廂、貨車車廂平面離地高度h廂、座椅平面離地高度h座、空車時(shí)簧載質(zhì)量重心到前軸的水平距離as’、簧載質(zhì)量重心所在側(cè)傾平面?zhèn)葍A中心軸高度ha、整車重心到前軸的水平距離a、整車重心到后軸的水平距離b、貨車總體設(shè)計(jì)重心到前軸的水平距離a’、貨車總體設(shè)計(jì)重心到后軸的水平距離b’；系統(tǒng)測(cè)得的數(shù)據(jù)包括貨物重量m貨、前非簧載質(zhì)量mf、后非簧載質(zhì)量mr、貨車前軸左車輪負(fù)荷m1l、貨車前軸右車輪負(fù)荷m1r、貨車后軸左車輪負(fù)荷m2l、貨車后軸右車輪負(fù)荷m2r；

2)獲得空車重心高度

mz＝m1′+m2′＝mf+mr+ms′；

3)獲得整車重心側(cè)向偏移

4)獲得貨物重心離地高度

其中：a座為車內(nèi)人員重心到前軸的水平距離(mm)，取為座椅中心到前軸距離；

車內(nèi)包括駕駛員在內(nèi)的乘員人數(shù)為n，乘員和駕駛員每人質(zhì)量按65kg計(jì)，則m人＝65n；

則堆碼貨物的等效總長為：

堆碼貨物的等效總高為：

貨物質(zhì)心離地高度h貨為：h貨＝50×h貨+h廂；

5)獲得整車重心高度

6)裝載后簧載質(zhì)量重心位置獲得：

車身由三部分組成：空車車身+車上乘員(包括駕駛員)+車載貨物，則車身總質(zhì)量ms＝ms′+m貨+m人；

則裝載后簧載質(zhì)量質(zhì)心到前軸的水平距離as為：

則裝載后簧載質(zhì)量質(zhì)心離地高度hs為：

則裝載后簧載質(zhì)量質(zhì)心側(cè)向偏移ys為：

則裝載后簧載質(zhì)量側(cè)傾角φs為：

7)獲得前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角閾值δmax，包括以下幾步：

a、貨車在高速行駛、急轉(zhuǎn)彎工況下的運(yùn)動(dòng)方程：

側(cè)向運(yùn)動(dòng)：

橫擺運(yùn)動(dòng)：

車身側(cè)傾運(yùn)動(dòng)：

獲得各車輪側(cè)向力，側(cè)偏剛度取為正值：

帶入可得：

b、獲得前輪角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向響應(yīng)狀態(tài)參數(shù)：

貨車等速行駛時(shí)，在前輪角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是等速圓周行駛，穩(wěn)態(tài)時(shí)，貨車橫擺角速度、車身側(cè)傾角均為定值，此時(shí)根據(jù)a可得：

則貨車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向時(shí)輸出的響應(yīng)參數(shù)為：

穩(wěn)態(tài)橫擺角速度為：

其中，穩(wěn)定因素

車身側(cè)傾角為：

其中，側(cè)傾因素

由轉(zhuǎn)向引起的車身側(cè)傾角為：

可見，當(dāng)貨車行駛在水平路面上，且車輛載荷沒有引起車身側(cè)傾時(shí)：

由轉(zhuǎn)向引起的車身側(cè)傾角達(dá)到最大值；

c、貨車轉(zhuǎn)彎側(cè)向穩(wěn)定條件：

貨車急速轉(zhuǎn)彎穩(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，側(cè)向穩(wěn)定的平衡條件為：

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

因此,貨車不發(fā)生側(cè)翻的條件為：

其中：

msh+mfr+mrr＝m·hg；

故，貨車不發(fā)生側(cè)翻的穩(wěn)定條件為：

d、獲得貨車側(cè)向失穩(wěn)時(shí)的前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角閾值：

當(dāng)時(shí)，可見貨車轉(zhuǎn)向時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)向方向和車身側(cè)傾方向一直時(shí)存在嚴(yán)重側(cè)翻危險(xiǎn)，不能轉(zhuǎn)向；

當(dāng)時(shí)，貨車在一定車速下不發(fā)生側(cè)翻的條件為：

前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角δmax應(yīng)滿足：

則前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角閾值為：

8)貨車側(cè)翻報(bào)警分為以下幾步：

a、駕駛員操作的方向盤轉(zhuǎn)角為δ’，i為轉(zhuǎn)向器總傳動(dòng)比，則：δ′＝δ·i；

當(dāng)貨車具有側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，方向盤轉(zhuǎn)角閾值為：δ′max＝δmax·i；

b、為判斷進(jìn)入彎道或車輛急轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)向失穩(wěn)狀態(tài),定義貨車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估函數(shù)r：

c、風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)預(yù)估值r計(jì)算完畢之后,可根據(jù)其大小分級(jí)別對(duì)駕駛員進(jìn)行報(bào)警提示，預(yù)防側(cè)翻，報(bào)警規(guī)則如下所示：

d、高級(jí)報(bào)警時(shí)，蜂鳴器以高頻發(fā)出警報(bào)；初級(jí)報(bào)警時(shí)，蜂鳴器以低頻發(fā)出警報(bào)；車輛側(cè)翻模型參數(shù)表：

有益效果：本發(fā)明提供的是一種貨車側(cè)翻預(yù)警的裝置及方法，通過對(duì)車輛實(shí)際重心高度、重心水平位置、整車重心側(cè)向偏移、行車速度的分析，得出前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角閾值，對(duì)比駕駛員操作的方向盤轉(zhuǎn)角，控制單元通過實(shí)際方向盤轉(zhuǎn)角與前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角閾值的比較得到風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)預(yù)估值r，當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)預(yù)估值r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，降低貨車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)，提高駕駛安全性。

實(shí)施例二，如圖1所示，一種貨車側(cè)翻預(yù)警的裝置，包括車體1和車廂2，所述車體1的前軸、后軸、前軸左車輪、前軸右車輪、后軸左車輪、后軸右車輪均設(shè)有負(fù)荷感應(yīng)器，所述車廂2的下部設(shè)有重量感應(yīng)器3，所述車體1內(nèi)的方向盤設(shè)有轉(zhuǎn)角感應(yīng)器，所述車體1內(nèi)設(shè)有蜂鳴器，所述負(fù)荷感應(yīng)器、所述重量感應(yīng)器3、所述轉(zhuǎn)角感應(yīng)器和所述蜂鳴器均與控制單元相連。負(fù)荷感應(yīng)器能自動(dòng)將空車靜止時(shí)重心到前軸負(fù)荷m1’、空車靜止時(shí)重心到后軸負(fù)荷m2’、載貨后靜止時(shí)前軸負(fù)荷m1、載貨后靜止時(shí)后軸負(fù)荷m2的重量測(cè)得，重量感應(yīng)器3能測(cè)得貨物的重量，控制單元及時(shí)計(jì)算出前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角閾值，方向盤轉(zhuǎn)角感應(yīng)器能將實(shí)際的方向盤轉(zhuǎn)角發(fā)送給控制單元，計(jì)算得出風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)預(yù)估值r，對(duì)貨車側(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)。

一種貨車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估的方法，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)包括整車重心到前軸的水平距離a、整車重心到后軸的水平距離b、空車整車重心到前軸的水平距離a’、空車整車重心到后軸的水平距離b’：

1)系統(tǒng)預(yù)存數(shù)據(jù)包括空車時(shí)簧載質(zhì)量的重心離地高度hs'、非簧載重量的重心離地高度hu、空車簧載重量ms'、空車整車重量mz、前輪距b1、后輪距b2、座椅中心到前軸距離a座、車載貨物等效容積重量mv、車載貨物等效總長l貨、車載貨物等效總高h(yuǎn)貨、車載貨物等效寬w貨、貨車車廂前端到前軸的水平距離a廂、貨車車廂平面離地高度h廂、座椅平面離地高度h座、空車時(shí)簧載質(zhì)量重心到前軸的水平距離as’、簧載質(zhì)量重心所在側(cè)傾平面?zhèn)葍A中心軸高度ha、整車重心到前軸的水平距離a、整車重心到后軸的水平距離b、貨車總體設(shè)計(jì)重心到前軸的水平距離a’、貨車總體設(shè)計(jì)重心到后軸的水平距離b’；系統(tǒng)測(cè)得的數(shù)據(jù)包括貨物重量m貨、前非簧載質(zhì)量mf、后非簧載質(zhì)量mr、貨車前軸左車輪負(fù)荷m1l、貨車前軸右車輪負(fù)荷m1r、貨車后軸左車輪負(fù)荷m2l、貨車后軸右車輪負(fù)荷m2r、空車靜止時(shí)重心到前軸負(fù)荷m1’、空車靜止時(shí)重心到后軸負(fù)荷m2’、載貨后靜止時(shí)前軸負(fù)荷m1、載貨后靜止時(shí)后軸負(fù)荷m2、整車總重量m；

2)獲得空車靜止時(shí)重心到前軸的水平距離

空車靜止時(shí)重心到后軸的水平距離

mz＝m1′+m2′；

3)獲得整車重心到前軸的水平距離

整車重心到后軸的水平距離

m＝m1+m2；

4)獲得空車重心高度

mz＝m1′+m2′＝mf+mr+ms′；

5)獲得整車重心側(cè)向偏移

6)獲得貨物重心離地高度

其中：a座為車內(nèi)人員重心到前軸的水平距離(mm)，取為座椅中心到前軸距離；

車內(nèi)包括駕駛員在內(nèi)的乘員人數(shù)為n，乘員和駕駛員每人質(zhì)量按65kg計(jì)，則m人＝65n；

則堆碼貨物的等效總長為：

堆碼貨物的等效總高為：

貨物質(zhì)心離地高度h貨為：h貨＝50×h貨+h廂；

7)獲得整車重心高度

8)裝載后簧載質(zhì)量重心位置獲得：

車身由三部分組成：空車車身+車上乘員(包括駕駛員)+車載貨物，則車身總質(zhì)量ms＝ms′+m貨+m人；

則裝載后簧載質(zhì)量質(zhì)心到前軸的水平距離as為：

則裝載后簧載質(zhì)量質(zhì)心離地高度hs為：

則裝載后簧載質(zhì)量質(zhì)心側(cè)向偏移ys為：

則裝載后簧載質(zhì)量側(cè)傾角φs為：

9)獲得前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角閾值δmax，包括以下幾步：

a、貨車在高速行駛、急轉(zhuǎn)彎工況下的運(yùn)動(dòng)方程：

側(cè)向運(yùn)動(dòng)：

橫擺運(yùn)動(dòng)：

車身側(cè)傾運(yùn)動(dòng)：

獲得各車輪側(cè)向力，側(cè)偏剛度取為正值：

帶入可得：

b、獲得前輪角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向響應(yīng)狀態(tài)參數(shù)：

貨車等速行駛時(shí)，在前輪角階躍輸入下進(jìn)入的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)是等速圓周行駛，穩(wěn)態(tài)時(shí)，貨車橫擺角速度、車身側(cè)傾角均為定值，此時(shí)根據(jù)a可得：

則貨車穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)向時(shí)輸出的響應(yīng)參數(shù)為：

穩(wěn)態(tài)橫擺角速度為：

其中，穩(wěn)定因素

車身側(cè)傾角為：

其中，側(cè)傾因素

由轉(zhuǎn)向引起的車身側(cè)傾角為：

可見，當(dāng)貨車行駛在水平路面上，且車輛載荷沒有引起車身側(cè)傾時(shí)：

由轉(zhuǎn)向引起的車身側(cè)傾角達(dá)到最大值；

c、貨車轉(zhuǎn)彎側(cè)向穩(wěn)定條件：

貨車急速轉(zhuǎn)彎穩(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，側(cè)向穩(wěn)定的平衡條件為：

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

因此,貨車不發(fā)生側(cè)翻的條件為：

其中：

msh+mfr+mrr＝m·hg；

故，貨車不發(fā)生側(cè)翻的穩(wěn)定條件為：

d、獲得貨車側(cè)向失穩(wěn)時(shí)的前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角閾值：

當(dāng)時(shí)，可見貨車轉(zhuǎn)向時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)向方向和車身側(cè)傾方向一直時(shí)存在嚴(yán)重側(cè)翻危險(xiǎn)，不能轉(zhuǎn)向；

當(dāng)時(shí)，貨車在一定車速下不發(fā)生側(cè)翻的條件為：

前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角δmax應(yīng)滿足：

則前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角閾值為：

其中：i為轉(zhuǎn)向器總傳動(dòng)比。

10)貨車側(cè)翻報(bào)警分為以下幾步：

a、駕駛員操作的方向盤轉(zhuǎn)角為δ’，i為轉(zhuǎn)向器總傳動(dòng)比，則：δ′＝δ·i；

當(dāng)貨車具有側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，方向盤轉(zhuǎn)角閾值為：δ′max＝δmax·i；

b、為判斷進(jìn)入彎道或車輛急轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)向失穩(wěn)狀態(tài),定義貨車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估函數(shù)r：

c、風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)預(yù)估值r計(jì)算完畢之后,可根據(jù)其大小分級(jí)別對(duì)駕駛員進(jìn)行報(bào)警提示，預(yù)防側(cè)翻，報(bào)警規(guī)則如下所示：

d、高級(jí)報(bào)警時(shí)，蜂鳴器以高頻發(fā)出警報(bào)；初級(jí)報(bào)警時(shí)，蜂鳴器以低頻發(fā)出警報(bào)；車輛側(cè)翻模型參數(shù)表：

有益效果：本發(fā)明提供的是一種貨車側(cè)翻預(yù)警的裝置及方法，通過對(duì)車輛實(shí)際重心高度、重心水平位置、整車重心側(cè)向偏移、行車速度的分析，得出前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角閾值，對(duì)比駕駛員操作的方向盤轉(zhuǎn)角，控制單元通過實(shí)際方向盤轉(zhuǎn)角與前轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角閾值的比較得到風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)預(yù)估值r，當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)預(yù)估值r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，降低貨車側(cè)翻風(fēng)險(xiǎn)，提高駕駛安全性。