本發明涉及一種機動車偏載狀態識別及預警系統，系統的主要組成設備包括拉線式位移傳感器、ADAM模塊、工控機、穩壓電源、報警控制器、報警設備、固定底座等。該系統實現對機動車偏載狀態的實時監控，并提供預警功能。它屬于機動車運行安全狀態綜合監控預警技術領域。

背景技術：
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機動車偏載是引起機動車側翻的最直接原因。通過機動車偏載狀態識別和預警可以防止車輛發生側翻，保證車輛安全運行。現有一種公路運輸車輛偏載裝置，由半導體激光器、光電位敏傳感器、反射鏡構成。半導體激光器、光電位敏傳感器、反射鏡分別安裝于車橋兩側鋼板彈簧外側，其中的半導體激光器和光電位敏傳感器并排固定于同一側臨近鋼板彈簧端部附近；反射鏡的鏡面正對于光電位敏傳感器的感光面，車輛空載時半導體激光器發射的線激光經反射鏡反射與光電位敏傳感器感光面中心重合，滿載時反射光線落在光電位敏傳感器的感光面內。而其它關于可以實時監測機動車偏載狀態并進行預警方面發明尚未見報道。

技術實現要素：
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本發明的目的在于提供一種機動車偏載狀態識別及預警系統，能夠在機動車的運行狀態下實時檢測機動車偏載狀態的需要，能克服機動車運行條件下振動多、灰塵大等不利環境條件的影響。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現，結合附圖說明如下：

一種機動車偏載狀態識別及預警系統，包括載荷檢測子系統、偏載狀態識別子系統、控制處理子系統、工控機、拉線式位移傳感器和報警裝置，所述的載荷檢測子系統由固定底座7、兩套拉線式位移傳感器6、ADAM模塊9和穩壓電源12構成，所述的拉線式位移傳感器6采用兩套，分別通過固定底座7對稱安裝于機動車后橋鋼板彈簧3的內側，拉線8的一端固定于車架1上，拉線8與車輛后軸保持垂直狀態，拉線式位移傳感器分別測得車架1上拉線8的固定點和后車橋5上拉線式位移傳感器6的固定點之間相對運動的位移和方向，并通過數據線傳送給ADAM模塊9，ADAM模塊9將此信號轉化為可計量的電信號后輸入工控機10，經偏載狀態識別子系統中預設的偏載狀態識別程序處理，判斷機動車的裝載量是否達到要進行偏載監控的標準，并對達到或超過預設標準計算車輛的偏載率，對車輛的偏載狀態進行實時監控，控制處理子系統按照工控機10發出的相關指令來控制報警裝置。

所述的兩套拉線式位移傳感器6采用MA38L6-A1024B3MLP拉線式位移傳感器。

所述的偏載狀態識別子系統包括拉線式位移傳感器6、工控機10和固化在其內部的偏載識別程序構成，通過偏載識別程序的運行，能夠準確識別車輛的偏載率。

所述的控制處理子系統嵌入在工控機10內、其上固化有控制處理程序；一旦偏載識別子系統發現車輛偏載率超過某一特定值，工控機發出指令，控制處理子系統執行指令，及時發送信息給報警控制器，由報警控制器控制報警器11報警。

用于上述的一種機動車偏載狀態識別及預警系統的標定：

(1)機動車在空載時為初始狀態，計此時的位移量計為0；

(2)裝載至副簧開始起作用后，對機動車的偏載狀態進行監控；

(3)系統中偏載率的計算公式：

△P1＝K1×△X+K2×(△X1-△X),△P2＝K1×△X+K2×(△X2-△X)中的K1，K2值是根據鋼板彈簧的剛度特性來確定的；

(4)偏載率超過設定的P且持續時間超過T秒，控制處理子系統根據工控機發出的相關指令預警。

本發明開發屬于一種主動安全技術，它是一種能夠在易振動、多塵環境下穩定工作的機動車偏載狀態識別系統，實現對機動車偏載狀態進行實時監控，為機動車安全運行提供一定的技術保障。

附圖說明：

圖1是本發明的安裝示意圖的主視圖。

圖2是本發明的安裝示意圖的側視圖。

圖3是預警算法流程圖。

圖4是預警信息處理流程圖。

圖中:1.車架 2.鋼板彈簧吊耳 3.鋼板彈簧 4.拉線位移傳感器在車架上的固定點 5.機動車后橋 6.拉線式位移傳感器 7.固定底座 8.拉線 9.ADAM模塊 10.工控機 11.報警器 12.穩壓電源

具體實施主方式：

以下結合附圖所示實施例進一步說明本發明的具體內容及其實施方式：

參閱圖1～4:本發明涉及一種機動車偏載狀態識別及預警系統，主要由載荷檢測子系統、偏載狀態識別子系統和控制處理子系統組成；系統的主要組成設備包括拉線式位移傳感器6、ADAM模塊9、工控機10、穩壓電源12、報警器11(報警控制器和報警設備)、固定底座7；其中載荷檢測子系統是能夠在機動車運行過程中實時監控機動車裝載狀態，由固定底座7、拉線式位移傳感器6、穩壓電源12等構成。拉線式位移傳感器6、固定底座7在汽車后車橋鋼板彈簧3的內側對稱的各安裝一套，拉線8固定于車架1的固定點4上。安裝過程中保證傳感器拉線的運動方向與車架和后橋在載荷作用下的相對運動方向一致。車輛承載時，鋼板彈簧因受到載荷作用而變形，拉線式位移傳感器檢測到車架上拉線的固定點和后橋上拉線式位移傳感器固定點之間相對運動的位移和方向。拉線式位移傳感器6內部彈簧保證拉線8的張緊度不變，拉線8在車架1相對于后橋5發生運動時進行伸展和收縮，以獲得傳感器所在一側車輛載荷情況。偏載狀態識別子系統嵌入在工控機內部。報警器11包括報警控制器和報警設備，報警控制器按照工控機發出的相關指令來控制報警設備做出響應。

鋼板彈簧的形變量與機動車的載質量、鋼板彈簧的剛度特性及車輛運行速度有關，在機動車靜止或以一定速度勻速行駛時，鋼板彈簧的變形量與載質量成正比。如果車輛載荷分布比較均勻，兩側拉線式位移傳感器檢測到的車架上拉線的固定點和后橋上拉線式位移傳感器固定點之間相對運動的位移和方向相差不大；如果偏載情況較嚴重，兩傳感器檢測的信號差值相差較大。除此之外，機動車在路面狀況不好的路面上行駛時，路面不平可能會使兩側的傳感器檢測到的信號值相差較大，但這種差異是瞬時的，所以這種情況不會被判定為偏載。只有機動車偏載率超過程序中設定的閾值，且這種偏載持續時間超過程序中設定的閾值，才會被判定為機動車偏載。

車輛承載時，鋼板彈簧3因受到載荷作用而變形，拉線式位移傳感器6可以檢測汽車后車橋5與車架1相對運動的位移和方向，ADAM模塊9將測量值轉化為電信號后輸入工控機10，經偏載狀態識別子系統中預設的偏載狀態識別程序處理，判斷機動車的裝載量是否達到要進行偏載監控的標準值，如果未達到該標準，則不對機動車的偏載率進行監控；如果已經達到或超過該標準，則計算車輛的偏載率，對車輛的偏載狀態進行實時監控。當機動車的偏載狀態達到預設的預警閾值，控制處理子系統根據工控機發出的信號發送控制信號給報警控制裝置。

控制處理子系統在按照工控機發出的相關指令來控制報警設備做出響應。其中工控機安裝在機動車的駕駛室內，其系統采用嵌入式開發，是偏載狀態識別和控制處理子系統的核心部件，用于完成系統中載荷信息的識別、數據處理、向報警控制器發出指令等。

工控機10內置偏載狀態計算程序的工作原理如下：

在鋼板彈簧3的副彈不起作用的時候，車輛的載荷較小，車輛因偏載發生側翻的可能性較小；只有在鋼板彈簧3的副簧起作用后車輛的載質量較大)，才開始對車輛的偏載狀態進行實時監控，預防車輛因偏載而發生側翻。車輛的橫向載荷轉移率△P為：

△P＝(P1-P2)/(P1+P2)

車輛的橫向載荷轉移率計算公式可簡化為

△P＝(△P1-△P2)/(△P1+△P2)

其中：P1—后軸重載一側簧載質量；

P2—后軸輕載一側簧載質量；

△P1—后軸重載一側簧載質量的變化量；

△P2—后軸輕載一側簧載質量的變化量。

△P1和△P2分別為：

△P1＝K1×△X+K2×(△X1-△X)

△P2＝K1×△X+K2×(△X2-△X)

其中：K1，K1―兩側鋼板彈簧的彈性系數

車輛的橫向載荷轉移率在-1到+1之間，當其絕對值為1時，則說明其一側車輪離地，車輛正在開始側翻。

工控機10內置偏載狀態識別算法流程參閱圖3所示。拉線式位移傳感器6測得的機動車兩側偏移量，根據標定過程分別計算出機動車兩側的偏載量△P1和△P2，按照橫向偏載率計算公式計算得出機動車的橫向載荷轉移率△P。對比計算得到的機動車橫向載荷轉移率與設定的偏載狀態報警閾值，如果機動車橫向載荷轉移率的計算值小于報警閾值，將偏載累積時間t設為0，繼續按照傳感器的測量頻率對機動車的偏載狀態進行實時監測；機動車橫向載荷轉移率大于或等于偏載狀態報警閾值，程序開始累積時間t，如果在累積時間t還未超過設定的門限值T時橫向載荷轉移率的計算值已降至設定的偏載狀態報警閾值之下，則認定車輛為瞬時偏載，工控機不發報警指令，同時將偏載累積時間t設為0，繼續監測傳感器數據即監測機動車偏載情況；如果機動車橫向載荷轉移率大于或等于設定的偏載狀態報警閾值，同時累積時間t大于設定的門限值T，工控機發出報警控制信號給控制報警器從而實現預警。