CN104816586B - 一种改善运转体与运载基面间运转环境的系统及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改善运转体与运载基面间运转环境的系统及其应用，该系统包括：控制装置：接受系统的探测信息、反馈信息以及操作员的指令，进行判断处理并发出执行命令；传感装置：检测运转体和运载基面的运转信息，并将该信息传递给控制装置；供给装置：从外界或运载体内获取并存储流动介质，并接受控制装置的执行命令释放流动介质，并将反馈信息发送给控制装置；调节装置：通过管路接收供给装置释放的流动介质并对其进行处理后传输给输出装置；输出装置：通过接收控制装置的执行命令，接收调节装置传输的处理后的流动介质，并将其喷洒到运转体和/或运载基面上。与现有技术相比，本发明具有方法先进、结构简单、成本低、适用范围广、资源消耗低等优点。

Description

一种改善运转体与运载基面间运转环境的系统及其应用

技术领域

本发明涉及一种安全系统，尤其是涉及一种改善运转体与运载基面间运转环境的系统及其应用。

背景技术

有轮交通工具的运动原理是借助轮子与地面的摩擦力推动本体向前行驶，为保证交通工具的本体有良好的乘座舒适性、行驶平顺性和行车安全性，就要保证轮子和路面有良好的附着性，以产生必要的摩擦力来提高交通工具的牵引性、制动性和通过性，现代有轮交通工具多数配备了综合ABS(防抱死制动系统)、BAS(制动辅助系统)和ASR(加速防滑控制系统)三个系统的电子稳定程序系统(ESP)，当路面的附着状况不好或交通状况突然改变需要降低本体行驶速度直至停车时，可以使用防抱死制动系统ABS来防止出现轮子在地面上抱死拖滑的现象，在紧急情况下迅速踩制动踏板但踩踏的力量又不足时，制动辅助系统BAS会在短时间内把制动力增至最大，缩短紧急制动情况下的刹车距离。加速防滑控制系统ASR通过保持轮胎与地面抓地力的最合适的动力输出，在加速时将滑动率控制在一定的范围内，从而防止驱动轮快速滑动，提高牵引力并维持有轮交通工具行驶方向的稳定性。除前述的名称的技术外，还存在名称不同但原理相同的其他技术。前述技术都是通过传感器等感知有轮交通工具和操控者的状态，通过一定规则预测并判断，在有轮交通工具有发生危险的倾向前介入控制并预防危险的发生，但这些技术本质上为被动地克服危险的发生，在湿滑、泥泞、冰雪等轮子打滑严重的路况下，容易造成行驶速度减慢、驾驶员对交通的操控力减弱等不利情况，而且存在对轮子转速的控制仍不足以克服打滑的可能性。

公知的应用比较广泛的主动防滑的方式有给车轮安装防滑链及换装专用防滑轮胎，但由于防滑链及防滑轮胎均为对应特定环境而设计开发的产品，作为不具备通用性的临时性措施，其适用范围受到限制，且其装卸的过程比较繁杂，需要一定时间而无法迅速应对突发的路况。

被公开的无需更换轮胎的主动防滑方案有，将轮胎设置为胎面可变方式，即在轮胎胎面埋设可变装置，根据不同的路况将轮胎调设成不同的样态。这种方案存在轮胎成本高，高速下可变装置如何克服离心力确保安全的问题。

被公开的无需更换轮胎的主动防滑方案还有，在轮毂处设置装置，通过该装置在需要时增加防滑能力。该方案与前述方案类似，存在成本及安全问题。

被公开的其他主动防滑方案还有，于有轮交通工具上设置淋洒(撒)防滑物质的装置，在需要时对路面进行淋洒(撒)，提高车轮的防滑能力，该类方案需要携带额外的淋洒(撒)物，增加了交通工具重量，且携带量难以控制，其有效性和经济性值得商榷。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种方法先进、结构简单、成本低、适用范围广、资源消耗低的改善运转体与运载基面间运转环境的系统及其应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种改善运转体与运载基面间运转环境的系统，用于增强运转体与运载基面间的防滑性能，包括：

控制装置：通过多个信息操作接口接受系统的探测信息、反馈信息以及操作员的指令，进行判断处理并发出执行命令；

传感装置：与控制装置连接，检测运转体和运载基面的运转信息，并将该信息传递给控制装置；

供给装置：与控制装置连接，从外界或运载体内获取并存储流动介质，并接受控制装置的执行命令释放流动介质，并将反馈信息发送给控制装置；

调节装置：分别与供给装置和控制装置连接，通过接收控制装置的执行命令，通过管路接收供给装置释放的流动介质并对其进行处理后，将处理后的流动介质传输给输出装置，并将反馈信息发送给控制装置；

输出装置：分别与调节装置和控制装置连接，通过接收控制装置的执行命令，通过管路接收调节装置传输的处理后的流动介质，并将其喷洒到运转体和/或运载基面上，同时将反馈信息发送给控制装置。

所述的控制装置包括机载控制器、PLC、ASIC、DSP、FPGA、CPLD、微控制器和/或单片机。

所述的传感装置包括温度传感器、湿度传感器、光敏传感器、位置传感器和/或加速度传感器。

所述的流动介质包括空气、废气、水或玻璃水，所述的调节装置包括空压机、制冷器和/或加热器。

所述的输出装置包括至少一个喷头，所述的喷头为喷水喷头和/或喷气喷头，所述的喷头位置与运转体和/或运载基面相对。

一种改善运转体与运载基面间运转环境系统的应用，该系统适用的运转环境包括潮湿、干燥、冰雪、高温、淤泥、污渍、滩涂、沙漠或沙地环境。

当运转体与运载基面间的运转环境为潮湿或干燥时，控制装置从湿度传感器获取运转体和运载基面的湿度信息，判断当前运转的湿度是否超过阈值，若是，则命令供给装置将获取到的流动介质释放到调节装置中进行升温加压或常温加压处理，并通过输出装置将处理后的流动介质喷射到运转体和/或运载基面上，使运转体和运载基面的湿度达到安全运转的阈值内，从而改善运行的运转环境。

当运转体与运载基面间的运转环境为高温时，控制装置从温度传感器获取运转体和运载基面的温度信息，判断当前运转的温度是否超过阈值，若是，则命令供给装置将获取到的流动介质释放到调节装置中进行降温加压或常温加压处理，并通过输出装置将处理后的流动介质喷射到运转体和/或运载基面上，使运转体和运载基面的温度达到安全运转的阈值内，从而改善运行的运转环境。

当运转体与运载基面间的运转环境为冰雪、淤泥、滩涂或污渍时，控制装置从光敏传感器获取运转体和运载基面的表面覆盖情况信息，判断当前运转体和运载基面是否有杂质，若是，则命令供给装置将获取到的流动介质释放到调节装置中进行加压处理，并通过输出装置将处理后的流动介质喷射到运转体和/或运载基面上，使运转体和运载基面的表面洁净，从而改善运行的运转环境。

当运转体与运载基面间的运转环境为沙漠或沙地时，控制装置从位置传感器和加速度传感器获取运转体与运载基面间的相对情况信息，判断当前运转体是否陷入运载基面，若是，则命令供给装置将获取到的液体流动介质释放到调节装置中进行加压处理，并通过输出装置将处理后的流动介质喷射到运转体和/或运载基面上，使运转体和运载基面的表面附着力增加，从而改善运行的运转环境。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、方法先进：本发明通过主动对与运转体接触相关的对象进行干预的方式，从根本上改善运转体在不同类型的地面或路面上的接触方式以增强运转体和运载基面的附着性、洁净度以及温度，继而改善和提高有轮交通工具的牵引性、制动性和通过性，还改善了交通工具自身搭载的其他安全系统需要应对的行驶环境，提高处置效率，降低危险发生的概率。

二、结构简单、成本低：本发明能从根本上改善运转体的运行安全性，并仅由五部分构成，安装方便，易操作，具有成本低，实现简单的特点。

三、适用范围广：本发明能对各种运行情况进行处理，包括潮湿、干燥、冰雪、高温、淤泥、污渍、滩涂、沙漠和沙地环境，本发明还能与各种运载体搭载的控制设备连接，实现自动和人工操作的功能，应用范围广，效果显著。

四、资源消耗低：本发明除个别运转环境需要消耗交通工具自身搭载的资源(如水、玻璃水)外，其他运转环境需要消耗的流动介质资源均为可随时获取的免费资源(如空气、废气)，具有使用成本低，对环境友好的特点。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图。

图2为本发明控制装置的处理流程图。

图3为输出对象为承载基面的实施结构示意图。

图4为输出对象为承载基面及运转体的实施结构示意图。

图5为输出对象为运转体的实施结构示意图。

其中，1、控制装置，2、传感装置，3、供给装置，4、调节装置，5、输出装置，6、信息流，7、物质流，8、承载基面，9、运转体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1：

如图1所示，控制装置1为具有存储及运算功能的运算处理单元，其主要作用是根据从传感装置2和交通工具本体的机载总线获得信息，并对这些信息进行处理，然后与预先加载的阈值进行比对，根据比对结果控制供给装置3、调节装置4、输出装置5，控制装置1可以为独立的处理单元，如单片机和可编程控制器，通过信号线直接与传感装置2、供给装置3、调节装置4和输出装置5连接进行控制，另外，控制装置1也可以是信号中继器与外部处理器的组合，信号中继器获得系统内其他装置的信号，将信号通过接口传送给外部处理器并获得外部处理器的处理结果，再由中继器将控制信号传递给与之连接的其他装置，控制装置1还可以为车载控制器，通过车载CAN总线与其他装置连接，实现控制处理。

传感装置2为具有感知能力的电子元器件，包括但不局限于温度传感器、湿度传感器，其主要作用是获得被感知对象的信息，然后传递给控制装置1供其进行运算处理。

供给装置3根据控制装置1的控制指令，从供给源获得指定的流动介质，并将其形成的物质流7输送给后续的调节装置4，并将对控制指令的执行结果反馈给控制装置1，流动介质包括但不局限于气体、液体。

调节装置4根据控制装置1的控制指令，对从供给装置3处获得的物质流7进行温度、压力及流量的调节，并将之输送给后续的输出装置4，同时将执行的结果反馈给控制装置1。

输出装置5根据控制装置1的控制指令，将从调节装置4传输过来的物质流7按控制指令要求输出至指定输出对象，同时将执行的结果反馈与控制装置，输出对象包括承载基面8和运转体9。

如图2所示，图为本发明的处理流程图，系统加电后执行初始化101，然后执行获取传感信息103，在获得必要传感信息后处理传感信息105，然后将从总线获得的指令与传感信息进行优先度判断，根据预设阈值判断是否总线指令优先107，当总线指令优先时，处理总线指令109，然后根据总线指令执行控制供给装置111、控制调节装置113、控制输出装置115，如果非总线指令优先时，根据处理传感信息105得出的控制指令执行控制供给装置111、控制调节装置113、控制输出装置115，103到115的处理过程根据预设间隔周而复始不断循环处理。

本发明的处理流程还可以为：系统加电后执行初始化，然后判断总线指令是否优先，若是，则控制装置优先处理总线指令，并且分别发送控制信号到供给装置、调节装置和输出装置进行相应处理，若否，则控制装置从传感装置获取传感信息，进行判断处理后，将控制信号分别发送给供给装置、调节装置和输出装置进行相应处理，处理完成后继续根据预设间隔周而复始的循环整个流程。

如图3所示，当大雨磅礴之时，承载基面8被雨水浸透并有积水，湿度传感器将该状态感知并传输给控制装置1，控制装置1将状态信息进行处理并与预存储比对阈值进行比对，得出相应的控制指令并对相关装置发出控制指令，供给装置3接收到控制指令后，直接从外部环境获得空气，然后将空气输送给后续的调节装置4，调节装置4的空压机根据控制指令对空气进行增压，使其压力和流速达到控制指令要求的值，然后输送给输出装置5，输出装置5的喷气喷头根据控制指令开放输出到承载基面8的通路，经过调节的空气以一定的速度和压力喷向承载基面8，继而将覆盖于承载基面8的雨水喷开，使得承载基面8的运转体9行进方向的表面达到一定的干燥度，改善运转体9与承载基面8的接触面，从而达成运转体9与承载基面8之间有良好的运转附着性的目的。

实施例2：

如图4所示，在冰雪环境下运行时，承载基面8被冰层覆盖，同时运转体9也被冰冻住，需要同时对两者进行改善，本实施例中以空气作为本例的流动介质，调节装置4的加热器和空压机根据控制装置1的控制指令对空气进行加温加压，并将调节好的高温高压空气输送给输出装置5，输出装置5根据控制装置1的控制指令开放输出到承载基面8和运转体9的通路，经过调节的空气以一定的温度、速度和压力喷向承载基面8和运转体9，使得承载基面8的表层冰面瞬时融化变得粗糙，而运转体9表面的冰层及杂物被吹走，且由于运转体9表面由于温度被提升而软化更易于变形，增加了其与承载基面8的附着面，进而改善了运转体9与承载基面8的接触面，从而达成运转体9与承载基面8之间有良好的附着性的目的，为节约能源消耗，本实施例中的流动介质为来自运转体的经净化且具有一定温度的废气，还可以是用以冷却发动机的被加热的热空气，或经过废气、冷却液热交换的空气。

本实施例中的其余内容均与实施例1一致。

实施例3：

如图5所示，在泥泞环境下运行时，根据情况，运转体9的结构表面会出现填满淤泥且通过运转体9自身的旋转无法甩脱的情况，此时运转体9将难以传递可用的附着力，此时控制装置1可控制输出装置5只开放输出到运转体9的通路，然后将附于运转体9的结构表面的淤泥喷离，从而改善运转体9与承载基面8间的运转环境，增大运转体9与承载基面8间的摩擦力，使得运转体9可以继续传递可用的附着力。

本实施例中的其余内容均与实施例1一致。

实施例4：

在高温环境下运行时，调节装置4中的制冷器将流动介质的温度降低，当通过输出装置5输出到承载基面8和运转体9后，在降低两者的温度的同时提高运转体9的硬度，继而减缓磨损，改善接触面并提高附着性，同时改善操控性，本实施例中的流动介质为机载制冷设备产生的低温空气或与之进行热交换的其他流动介质，也可以直接通过调节装置4进行制冷降温处理。

本实施例中的其余内容均与实施例1一致。

实施例5：

在沙漠、沙地环境下运行时，基于承载基面8的特性，运转体9在运行中易发生陷入承载基面8的状况，调节装置4从供给装置3处获得的液态水，并将液态水进行加压处理，并通过输出装置5输出到承载基面8，使之变得密实不再松散，从而改善接触面并提高附着性。

本实施例中的其余内容均与实施例1一致。

实施例6：

在油渍环境下运行时，承载基面8的油渍易附于运转体9上，使两者的接触面的附着力降低，调节装置4将流动介质加压后通过输出装置5输出到承载基面8和运转体9，将运转体9表面附着的油渍喷走的同时，也将滞留于承载基面8的运转体9行进路线上的油渍清除干净，改善运转体9与承载基面8的接触面，从而达成运转体9与承载基面8之间有良好的附着性的目的。

本实施例中的其余内容均与实施例1一致。

应当注意，以上例子并不局限于所处的示例中，只是为描述简便而作此安排，实际运用中将根据从传感装置2等获得的信息，由控制装置1基于预设的阈值判断处理进行控制。

本发明中提及的有轮交通工具包括但不局限于汽车、火车、飞机及两/三轮车、独轮车。本发明中提及的承载基面8包括但不局限于地面、路面、轨道。本发明中提及的运转体9包括但不局限于橡胶轮、塑料轮、金属轮。

以上对本发明的实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本明的原理及实施方法进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应该理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种改善运转体与运载基面间运转环境的系统，用于增强运转体与运载基面间的防滑性能，其特征在于，包括：

控制装置(1)：通过多个信息操作接口接受系统的探测信息、反馈信息以及操作员的指令，进行判断处理并发出执行命令；

传感装置(2)：与控制装置(1)连接，检测运转体和运载基面的运转信息，并将该信息传递给控制装置(1)；

供给装置(3)：与控制装置(1)连接，从外界或运载体内获取并存储流动介质，并接受控制装置(1)的执行命令释放流动介质，并将反馈信息发送给控制装置(1)，所述的流动介质包括空气、废气、水或玻璃水，

调节装置(4)：分别与供给装置(3)和控制装置(1)连接，通过接收控制装置(1)的执行命令，通过管路接收供给装置(3)释放的流动介质并对其进行处理后，将处理后的流动介质传输给输出装置(5)，并将反馈信息发送给控制装置(1)，所述的调节装置(4)包括空压机、制冷器和/或加热器；

输出装置(5)：包括至少一个喷头，分别与调节装置(4)和控制装置(1)连接，喷头位置与运转体和/或运载基面相对，通过接收控制装置(1)的执行命令，通过管路接收调节装置(4)传输的处理后的流动介质，并将其喷洒到运转体和/或运载基面上，同时将反馈信息发送给控制装置(1)，所述的喷头为喷水喷头和/或喷气喷头；

该系统适用的运转环境包括潮湿、干燥、冰雪、高温、淤泥、污渍、滩涂、沙漠或沙地环境。

2.根据权利要求1所述的一种改善运转体与运载基面间运转环境的系统，其特征在于，所述的控制装置(1)包括车载控制器、PLC、ASIC、DSP、FPGA、CPLD、微控制器和/或单片机。

3.根据权利要求1所述的一种改善运转体与运载基面间运转环境的系统，其特征在于，所述的传感装置(2)包括温度传感器、湿度传感器、光敏传感器、位置传感器和/或加速度传感器。

4.根据权利要求1所述的一种改善运转体与运载基面间运转环境系统的应用，其特征在于，当运转体与运载基面间的运转环境为潮湿或干燥时，控制装置(1)从湿度传感器获取运转体和运载基面的湿度信息，判断当前运转的湿度是否超过阈值，若是，则命令供给装置(3)将获取到的流动介质释放到调节装置(4)中进行升温加压或常温加压处理，并通过输出装置(5)将处理后的流动介质喷射到运转体和/或运载基面上，使运转体和运载基面的湿度达到安全运转的阈值内，从而改善运行的运转环境。

5.根据权利要求1所述的一种改善运转体与运载基面间运转环境系统的应用，其特征在于，当运转体与运载基面间的运转环境为高温时，控制装置(1)从温度传感器获取运转体和运载基面的温度信息，判断当前运转的温度是否超过阈值，若是，则命令供给装置(3)将获取到的流动介质释放到调节装置(4)中进行降温加压或常温加压处理，并通过输出装置(5)将处理后的流动介质喷射到运转体和/或运载基面上，使运转体和运载基面的温度达到安全运转的阈值内，从而改善运行的运转环境。

6.根据权利要求1所述的一种改善运转体与运载基面间运转环境系统的应用，其特征在于，当运转体与运载基面间的运转环境为冰雪、淤泥、滩涂或污渍时，控制装置(1)从光敏传感器获取运转体和运载基面的表面覆盖情况信息，判断当前运转体和运载基面是否有杂质，若是，则命令供给装置(3)将获取到的流动介质释放到调节装置(4)中进行加压处理，并通过输出装置(5)将处理后的流动介质喷射到运转体和/或运载基面上，使运转体和运载基面的表面洁净，从而改善运行的运转环境。

7.根据权利要求1所述的一种改善运转体与运载基面间运转环境系统的应用，其特征在于，当运转体与运载基面间的运转环境为沙漠或沙地时，控制装置(1)从位置传感器和加速度传感器获取运转体与运载基面间的相对情况信息，判断当前运转体是否陷入运载基面，若是，则命令供给装置(3)将获取到的液体流动介质释放到调节装置(4)中进行加压处理，并通过输出装置(5)将处理后的流动介质喷射到运转体和/或运载基面上，使运转体和运载基面的表面附着力增加，从而改善运行的运转环境。