本發(fā)明屬于汽車列車測試技術(shù)，尤其涉及對中置軸掛車列車行駛穩(wěn)定性(主要包括操縱穩(wěn)定性、橫向穩(wěn)定性、直線行駛穩(wěn)定性)的測試評價系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

為加快轉(zhuǎn)變交通運輸發(fā)展方式，推動道路運輸行業(yè)轉(zhuǎn)型升級，充分發(fā)揮交通運輸在物流業(yè)發(fā)展中的重要作用，交通運輸部于2013年5月發(fā)布了《交通運輸部關(guān)于交通運輸推進(jìn)物流業(yè)健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》(交規(guī)劃發(fā)〔2013〕349號)，將有效提升運輸裝備技術(shù)水平作為重要任務(wù)之一，大力發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化載貨汽車，提升運輸裝備的專業(yè)化、清潔化和標(biāo)準(zhǔn)化水平。

為貫徹落實《國務(wù)院關(guān)于促進(jìn)旅游業(yè)改革發(fā)展的若干意見》(國發(fā)〔2014〕31號)的有關(guān)要求，規(guī)范旅居掛車上路通行的政策措施，2015年4月，公安部交通管理局發(fā)布了《關(guān)于規(guī)范旅居掛車上路通行管理工作的通知》(公交管〔2015〕134號)，要求嚴(yán)格遵守《道路交通安全法》有關(guān)規(guī)定，允許旅居掛車在高速公路上通行，切實保障旅居掛車在城區(qū)、城市快速路、高架橋及主要橋隧上通行的權(quán)利。這為下一步推廣中置軸掛車列車的示范運營奠定了基礎(chǔ)。

為提高運輸組織效率、降低物流成本、促進(jìn)我國貨運物流業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，2015年6月交通運輸部對黑龍江龍運集團(以下簡稱：龍運集團)超長汽車列車試點工作進(jìn)行了批復(fù)，同意將貨車、半掛車、中置軸掛車等貨物運載單元進(jìn)行組合，組成中置軸貨車列車、超長汽車列車從事運輸作業(yè)，為提升我國貨運車輛裝備水平進(jìn)行有益探索和創(chuàng)新。

2016年7月發(fā)布實施的《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》(GB 1589-2016)中，增加了中置軸掛車列車的術(shù)語定義，并對其外廓尺寸和質(zhì)量限值進(jìn)行了規(guī)定。以上法規(guī)/政策、標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范的出臺以及示范運營工作的開展，為促進(jìn)我國中置軸掛車列車的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。目前，龍運集團已經(jīng)采購5輛中置軸掛車列車在哈爾濱至齊齊哈爾的干線公路上開展試運營工作。

由于我國目前汽車牽引車和中置軸掛車分別有不同的企業(yè)生產(chǎn)，所制定的標(biāo)準(zhǔn)要求也是只針對汽車牽引車或者中置軸掛車單獨提出，還沒有針對中置軸掛車列車的安全行駛的綜合相關(guān)檢測方法。這主要是因為汽車列車的匹配是一個復(fù)雜的過程，所構(gòu)成的汽車列車測試結(jié)果的優(yōu)劣，是由兩個不同車體的技術(shù)性能決定。如果汽車列車的技術(shù)性能不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，需要分別對牽引車輛和掛車的技術(shù)性能檢測，判別是單車的技術(shù)性能問題還是列車匹配后的技術(shù)性能問題。因此，如何對中置軸掛車列車的操縱穩(wěn)定性、橫行穩(wěn)定性、直線行駛穩(wěn)定性等行駛安全相關(guān)的性能進(jìn)行檢測，確保列車的運行安全是非常必要的現(xiàn)實問題，也是極具挑戰(zhàn)性的難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明針對中置軸掛車列車行駛穩(wěn)定性進(jìn)行研究，設(shè)計并實現(xiàn)一種能夠?qū)χ兄幂S掛車列車行駛穩(wěn)定性進(jìn)行有效測試和評價的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)具有設(shè)計簡單、結(jié)構(gòu)合理、安裝方便、便于操作等特點；利用該系統(tǒng)采用特定的方法能夠?qū)崿F(xiàn)對中置軸掛車列車操縱穩(wěn)定性、橫向穩(wěn)定性、直線行駛穩(wěn)定性等性能的測試與評價，解決了兩個車體車輛測試的難題。

因此，本發(fā)明為實現(xiàn)其中一目的而采取的技術(shù)方案是：一種中置軸掛車列車行駛穩(wěn)定性測試評價方法，其特征在于：通過同步采集牽引車和中置軸掛車的地理位置信息、車輛性能參數(shù)信息，以及包括轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角在內(nèi)的駕駛信息，由VBOX統(tǒng)一記錄并發(fā)送給PC處理終端，由PC處理終端分別對中置軸掛車列車的操縱穩(wěn)定性、橫向穩(wěn)定性、直線行駛穩(wěn)定性分析評價：

1)針對操縱穩(wěn)定性，在所述轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角固定的情況下，如果隨著列車運行速度的增加，測量的所述牽引車和中置軸掛車的運行軌跡半徑在不斷地變大，則說明列車具有明顯的不足轉(zhuǎn)向特性，中置軸掛車列車具有良好的操縱穩(wěn)定性；所述運行軌跡由每一時刻的地理位置信息擬合而成；

2)針對橫向穩(wěn)定性，是對某一時刻測量的所述中置軸掛車和牽引車側(cè)向加速度進(jìn)行比較分析，如果所述中置軸掛車與牽引車側(cè)向加速度絕對值最大值的比值≤2.0，則說明中置軸掛車列車具有良好的橫向穩(wěn)定性；

3)針對直線行駛穩(wěn)定性，是對某一時刻測量的所述牽引車前軸中心點的位置信息和中置軸掛車后軸中心點的位置信息比較分析，如果這兩個點之間的距離始終≤110mm，則說明中置軸掛車列車具有良好的直線行駛穩(wěn)定性。

進(jìn)一步地，同步采集牽引車和中置軸掛車的地理位置信息、車輛性能參數(shù)信息的方法是：在所述牽引車和中置軸掛車上分別設(shè)置一RT陀螺儀，由兩所述RT陀螺儀實時采集所述牽引車和中置軸掛車的性能參數(shù)，包括側(cè)向加速度、橫擺角速度、側(cè)傾角，同時兩所述RT陀螺儀均與GPS基站通訊，由GPS基站對所述牽引車和中置軸掛車的位置進(jìn)行精準(zhǔn)定位；所述列車上設(shè)置一CAN模塊，兩所述RT陀螺儀將各自測得的性能參數(shù)信息和位置信息同步發(fā)送到所述CAN模塊。

進(jìn)一步地，由所述VBOX統(tǒng)一記錄各信息的方法是：設(shè)置一數(shù)據(jù)采集模塊，同時采集由CAN模塊接收并發(fā)送過來的所述牽引車和中置軸掛車的地理位置信息、車輛性能參數(shù)信息，以及由轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角測量儀發(fā)送過來的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信息；然后由所述數(shù)據(jù)采集模塊統(tǒng)一發(fā)送到VBOX。

進(jìn)一步地，所述VBOX還同時采集列車的加速或制動駕駛信息。

進(jìn)一步地，所述VBOX計算車輛的運行速度，一并發(fā)送給所述PC處理終端。

本發(fā)明另一目的提供一種中置軸掛車列車行駛穩(wěn)定性測試評價系統(tǒng)，其特征在于：包括在列車牽引車上安裝的轉(zhuǎn)向盤測量儀、RT陀螺儀、CAN模塊、數(shù)據(jù)采集模塊以及VBOX數(shù)據(jù)采集器，還包括在中置軸掛車上安裝的RT陀螺儀，還包括遠(yuǎn)程的GPS基站、PC處理終端；

所述轉(zhuǎn)向盤測量儀一方面與車輛轉(zhuǎn)向盤相連接，另一方面與所述數(shù)據(jù)采集模塊相連；

所述牽引車上的RT陀螺儀和所述中置軸掛車上的RT陀螺儀，均是一方面與GPS基站相連，另一方面與CAN模塊相連；

所述CAN模塊與所述數(shù)據(jù)采集模塊相連，所述數(shù)據(jù)采集模塊與所述VBOX數(shù)據(jù)采集器相連；

所述VBOX數(shù)據(jù)采集器與所述PC處理終端相連。

進(jìn)一步地，所述VBOX數(shù)據(jù)采集器選擇VBOX3以上版本。

進(jìn)一步地，所述VBOX數(shù)據(jù)采集器還與制動模塊、加速模塊相連。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1.本發(fā)明有效的將慣性傳感器、GPS高精定位、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與顯示融合為一個系統(tǒng)，為簡單有效的評價中置軸掛車行駛穩(wěn)定性能提供了一個良好的平臺。

2.本發(fā)明有效的填補了雙車體車輛行駛穩(wěn)定性的測量與評價，同時該測試系統(tǒng)可以擴充，實現(xiàn)三車體或者更多車體車輛性能的測試。

3.本發(fā)明該中置軸掛車行駛穩(wěn)定性能測試評價系統(tǒng)能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確地開展列車性能測試，使用方便、快捷。

4.此外，該系統(tǒng)還可以直接對列車的最高車速、加速時間、加速距離等動力性能直接進(jìn)行測試。通過簡單的測試模塊的擴展，如增加制動踏板力傳感器和制動觸發(fā)條，可以實現(xiàn)列車?yán)鋺B(tài)制動性能的測試，通過增加加速踏板信息可以實現(xiàn)加速性能的測試，所以該測試系統(tǒng)具有很好的擴展性。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。

附圖說明

附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。

圖1——本發(fā)明系統(tǒng)框架示意；

圖2——GPS基站連接框圖；

圖3——轉(zhuǎn)向盤測量儀連接框圖；

圖4——RT陀螺連接框圖；

圖5——數(shù)據(jù)采集模塊連接框圖；

圖6——VBOX3連接框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述，其中，附圖構(gòu)成本申請一部分，并與本發(fā)明的實施例一起用于闡釋本發(fā)明。但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道，以下實施例并不是對本發(fā)明技術(shù)方案作的唯一限定，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案精神實質(zhì)下所做的任何等同變換或改動，均應(yīng)視為屬于本發(fā)明的保護范圍。

一種中置軸掛車列車行駛穩(wěn)定性測試評價方法，通過在列車的牽引車上安裝轉(zhuǎn)向盤測量儀、VBOX、RT陀螺儀，在中置軸掛車上安裝RT陀螺儀，然后利用RT陀螺儀向GPS基站提供高精位置信息，分別實現(xiàn)對牽引車、中置軸掛車側(cè)向加速度、橫擺角速度、側(cè)傾角等狀態(tài)變量和行駛軌跡的采集和測量。另外，利用CAN模塊實現(xiàn)牽引車和中置軸掛車RT陀螺儀測試數(shù)據(jù)的同步采集，并利用數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)轉(zhuǎn)向盤測量儀和整車的數(shù)據(jù)由VBOX3統(tǒng)一記錄。

因此，本發(fā)明提供一種中置軸掛車列車行駛穩(wěn)定性測試評價系統(tǒng)，如圖1所示，具體包括在列車牽引車上安裝的轉(zhuǎn)向盤測量儀1、RT陀螺儀2、CAN模塊3、數(shù)據(jù)采集模塊4以及VBOX采集器5，還包括在中置軸掛車上安裝的RT陀螺儀6，還包括遠(yuǎn)程的GPS基站7、PC處理終端8，系統(tǒng)可由獨立的供電系統(tǒng)供電或統(tǒng)一供電。其中，VBOX數(shù)據(jù)采集器5可優(yōu)選VBOX3以上版本。

該系統(tǒng)的架構(gòu)為：轉(zhuǎn)向盤測量儀1與轉(zhuǎn)向盤相連接，采集轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)(轉(zhuǎn)向盤測量儀1中內(nèi)含有轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)采集模塊)；轉(zhuǎn)向盤測量儀1同時與牽引車中的數(shù)據(jù)采集模塊4相連，將轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰囕v系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集模塊4。牽引車中的RT陀螺儀2一方面通過GPS天線與GPS基站7通訊，另一方面與CAN模塊3相連，向CAN模塊3傳送側(cè)向加速度、橫擺角速度、側(cè)傾角等車輛性能參數(shù)以及經(jīng)GPS校正過的位置信息。中置軸掛車上的RT陀螺儀6，也同樣是一方面與直接通過GPS天線將位置信息發(fā)送到GPS基站7，另一方面與CAN模塊3相連，向CAN模塊3傳送側(cè)向加速度、橫擺角速度、側(cè)傾角等車輛性能參數(shù)。CAN模塊3與數(shù)據(jù)采集模塊4相連，數(shù)據(jù)采集模塊4與VBOX數(shù)據(jù)采集器5相連。VBOX數(shù)據(jù)采集器5與PC處理終端8相連，并可通過SD存儲卡存儲數(shù)據(jù)，VBOX數(shù)據(jù)采集器5還可與其他設(shè)備9(如制動模塊、加速模塊)相連傳輸其他數(shù)據(jù)，VBOX數(shù)據(jù)采集器5亦通過GPS天線向GPS基站7發(fā)送所有數(shù)據(jù)。兩個RT陀螺儀2、6的數(shù)據(jù)通過CAN模塊3進(jìn)入到數(shù)據(jù)采集模塊4中，數(shù)據(jù)采集模塊4將其他數(shù)據(jù)和CAN模塊3的數(shù)據(jù)一起輸入到VBOX數(shù)據(jù)采集器5中，VBOX數(shù)據(jù)采集器5最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成。

本系統(tǒng)通過在列車牽引車上安裝轉(zhuǎn)向盤測量儀、VBOX、RT陀螺儀，在中置軸掛車上安裝RT陀螺儀，利用RT陀螺儀為GPS基站提供位置信息，分別實現(xiàn)對貨車牽引車、中置軸掛車側(cè)向加速度、橫擺角速度、側(cè)傾角等狀態(tài)變量和行駛軌跡的測量(行駛軌跡是通過實時的位置信息體現(xiàn)的)。利用CAN模塊實現(xiàn)列車牽引車和中置軸掛車RT陀螺儀測試數(shù)據(jù)的同步采集，并利用數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)轉(zhuǎn)向盤測量儀和整車的數(shù)據(jù)由VBOX統(tǒng)一記錄。

高精度的整輛列車的運行軌跡是通過RT陀螺儀2、6與GPS基站7實現(xiàn)的，如圖2所示，RT陀螺儀2、6的信息通過GPS天線傳回GPS基站7，GPS基站7將計算后的精準(zhǔn)位置信息通過與其連接的基站電臺進(jìn)行發(fā)送，GPS天線、基站電臺提供RT陀螺儀與基站之間的內(nèi)部通訊。RT陀螺儀2、6通過自身軟件設(shè)置確認(rèn)通過GPS基站接收GPS信息，實現(xiàn)牽引車和中置軸掛車高精定位信息的測量。GPS基站和RT陀螺間有測量校準(zhǔn)的過程，GPS基站可以接收到RT陀螺儀的GPS信息，并將點的GPS信息作為基準(zhǔn)，然后GPS基站根據(jù)基準(zhǔn)站已知精準(zhǔn)的坐標(biāo)，計算出基站到衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并由基準(zhǔn)站實時將這一改正數(shù)據(jù)發(fā)送出去。RT陀螺儀的GPS接收機在進(jìn)行GPS觀測的同時，也接收到基準(zhǔn)站發(fā)出的改正數(shù)，并對其定位結(jié)果進(jìn)行改正，從而提高定位精度。

轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角測量儀1按照試驗標(biāo)準(zhǔn)的要求，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的輸入，轉(zhuǎn)角信息通過轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角測量儀顯示，并通過數(shù)據(jù)采集模塊4采集到VBOX數(shù)據(jù)采集器5中，如圖3所示。

RT陀螺儀2、6通過內(nèi)置的慣性傳感器，實現(xiàn)對車輛性能參數(shù)的測量；通過外置的GPS實現(xiàn)對位置信息的測量，同時利用GPS基站實現(xiàn)高精度位置信息的測量，最后一并通過CAN模塊將牽引車和中置軸掛車的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集模塊4，如圖4所示。

數(shù)據(jù)采集模塊4通過對轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角測試儀1、CAN模塊3數(shù)據(jù)的采集，實現(xiàn)列車牽引車和中置軸掛車數(shù)據(jù)的同步采集，并將數(shù)據(jù)統(tǒng)一傳輸至VBOX，如圖5所示。

VBOX數(shù)據(jù)采集器5利用GPS天線，可以實現(xiàn)車輛運行速度的測量(VBOX自身帶有GPS天線，通過測量經(jīng)緯度信息解算得到車輛運行的速度)，并通過數(shù)據(jù)采集模塊4輸入的數(shù)據(jù)，將所有的測量數(shù)據(jù)統(tǒng)一記錄，同時還可以實現(xiàn)車輛速度、側(cè)向加速度等狀態(tài)參數(shù)的實時顯示，RT陀螺儀和VBOX3數(shù)據(jù)采集器可以實現(xiàn)100hz頻率數(shù)據(jù)的測試與記錄，VBOX數(shù)據(jù)采集器將所有數(shù)據(jù)發(fā)送到PC處理終端，進(jìn)行分析處理，如圖6所示。

所以，基于上述系統(tǒng)，本發(fā)明基于GPS差分技術(shù)，可以實現(xiàn)中置軸式掛車列車操縱穩(wěn)定性、橫向穩(wěn)定性、直線行駛軌跡的測量，有效的解決兩個車體車輛行駛穩(wěn)定性的測試與評價。

具體方法如下：

(1)牽引車、中置軸掛車分別通過RT陀螺儀的GPS天線與GPS基站進(jìn)行通訊，通過牽引車、中置軸掛車的RT陀螺儀分別實時反饋其運動狀態(tài)參數(shù)和車輛性能參數(shù)，GPS基站對前、后車的位置進(jìn)行精準(zhǔn)定位；

(2)牽引車、中置軸掛車的RT陀螺儀數(shù)據(jù)通過CAN模塊同步發(fā)送給數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊同時實時采集駕駛員的駕駛信息，包括轉(zhuǎn)向盤測量儀的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)，然后數(shù)據(jù)采集模塊統(tǒng)一將這些數(shù)據(jù)發(fā)送給VBOX；

(3)VBOX實現(xiàn)牽引車、中置軸掛車的RT陀螺儀運動狀態(tài)參數(shù)和車輛性能參數(shù)(包括前后車的側(cè)向加速度、橫擺角速度、側(cè)傾角、運行軌跡等)以及轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的統(tǒng)一記錄，同時利用自身軟件計算車輛的運行速度，一并發(fā)送給PC處理終端；

(4)PC處理終端內(nèi)置中置軸掛車列車行駛穩(wěn)定性測試分析軟件，可以根據(jù)測試內(nèi)容的不同，分別對操縱穩(wěn)定性、橫向穩(wěn)定性、直線行駛軌跡的數(shù)據(jù)的分析評價：

1)針對中置軸掛車列車的操縱穩(wěn)定性，如果在轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角固定的情況下，隨著列車運行速度的增加，RT陀螺儀測量的列車牽引車和中置軸掛車的運行軌跡半徑在不斷地變大，這說明列車具有明顯的不足轉(zhuǎn)向特性，中置軸掛車列車具有良好的操縱穩(wěn)定性。

2)針對中置軸掛車列車的橫向穩(wěn)定性，對RT陀螺儀測量的中置軸掛車和牽引車側(cè)向加速度進(jìn)行比較分析，如果中置軸掛車與貨車牽引車側(cè)向加速度絕對值最大值的比值不大于2.0，這說明中置軸掛車列車具有良好的橫向穩(wěn)定性。

3)針對中置軸掛車列車的直線行駛穩(wěn)定性，通過某一時刻RT陀螺儀測量的牽引車的前軸中心點的位置信息，以及中置軸掛車后軸的中心點的位置信息，如果這兩個點之間的距離始終不大于110mm，這說明中置軸掛車列車具有良好的直線行駛穩(wěn)定性。

通過以上分析可知，本發(fā)明的優(yōu)點在于能夠快速、有效的實現(xiàn)對列車行駛穩(wěn)性的測試與評價，相應(yīng)的儀器安裝簡單、便于操作。中置軸掛車行駛穩(wěn)定性能測試評價系統(tǒng)可以有效的解決雙車體車輛測試?yán)щy的難題，提供了一種簡單有效，快速準(zhǔn)確的方法。本發(fā)明的方法可以延伸到汽車列車測試的其他需要的領(lǐng)域，可以通過模塊擴展的方式實現(xiàn)列車?yán)鋺B(tài)制動性能的測試或者加速性能的測試，具有良好的擴展性和廣闊的應(yīng)用前景，如增加制動踏板力傳感器和制動觸發(fā)條，可以實現(xiàn)列車?yán)鋺B(tài)制動性能的測試，通過增加加速踏板信息可以實現(xiàn)加速性能的測試，所以該測試系統(tǒng)具有很好的擴展性。