CN110667568B - 一种翻车警报系统、翻车风险预测方法及翻车警报方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种翻车警报系统、翻车风险预测方法及翻车警报方法，涉及工程机械技术领域，通过桥壳应变测量系统测量车体桥壳两侧应变值，侧倾角测量系统测量整车侧倾角，采集控制单元用于采集车体桥壳两侧应变值、整车侧倾角，根据车体桥壳两侧应变值计算车体桥壳两侧应变差值，并根据车体桥壳两侧应变差值、整车侧倾角输出相应的警报控制信号，警报系统用于根据所接收的警报控制信号输出相应的警报信号，来告知司机预防侧翻危险，提前做出相应的防护措施，同时本发明结构组成简单、成本低。

Description

一种翻车警报系统、翻车风险预测方法及翻车警报方法

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种翻车警报系统、翻车风险预测方法及翻车警报方法。

背景技术

工程机械作为现代化施工设备，广泛应用于交通运输、能源开发、建筑施工、矿山开采、农林水林及国防建设等领域。工程机械的作业工况恶劣，使用工况复杂多变，翻车事故不可避免，给使用者带来很大灾难，产生了巨大的经济损失。国内外工程机械企业投入了大量的资源用于驾驶室翻车保护结构（ROPS）的开发和设计中，取得了一定的技术成果。这是在翻车事故发生后的保护机制，主要针对驾驶室的结构变形量提出要求。

现有工程机械驾驶室防翻车保护技术主要针对工程机械发生翻车事故时对驾驶室及司机的安全防护。此时，翻车事故已不可避免地对工程机械及驾驶室带来了损坏，司机也一定程度受到了物理伤害。现有防翻车技术仅能保证工程机械翻车事故后基本的二次使用和司机的基本生存，但无法做到对工程机械进行翻车预警，以防止整车的损害和司机不同程度的伤害。

发明内容

本发明的目的是提供一种翻车警报系统、翻车风险预测方法及翻车警报方法，以解决上述背景技术存在的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

本发明提供了一种工程机械翻车警报系统，包括：

桥壳应变测量系统：用于测量车体桥壳两侧应变值；

侧倾角测量系统：用于测量整车侧倾角；

采集控制单元：用于采集所述车体桥壳两侧应变值、整车侧倾角，根据所述车体桥壳两侧应变值计算车体桥壳两侧应变差值，并根据车体桥壳两侧应变差值、整车侧倾角输出相应的警报控制信号；

警报系统：用于根据所接收的警报控制信号输出相应的警报信号。

优选地，所述桥壳应变测量系统包括固定于前桥壳左侧的第一应变计、固定于前桥壳右侧的第二应变计、固定于后桥壳左侧的第三应变计和固定于后桥壳右侧的第四应变计。

优选地，所述侧倾角测量系统包括固定于整车主体结构上的整车侧倾角传感器。

优选地，所述整车主体结构包括后桥壳。

优选地，所述采集控制单元包括：

数据采集器：用于采集所述车体桥壳两侧应变值和所述整车侧倾角；

控制器：用于根据所述车体桥壳两侧应变值计算车体桥壳两侧应变差值，并根据车体桥壳两侧应变差值、整车侧倾角输出相应的警报控制信号。

优选地，所述警报系统包括蜂鸣器和警报灯。

本发明还提供了一种工程机械翻车预测方法，所述预测方法包括如下步骤：

采集车体桥壳两侧应变值和整车侧倾角；

根据所述车体桥壳两侧应变值计算车体桥壳两侧应变差值；

将车体桥壳两侧应变差值、整车侧倾角分别与相应的阈值相比较，根据比较结果输出相应的翻车风险预测结果。

优选地，所述翻车风险预测结果的获取方法包括：

|ε2-ε1|＜Δ1且|ε4-ε3|＜Δ1且α＜δ1时，无侧翻风险；

|ε2-ε1|≥Δ1或|ε4-ε3|≥Δ1或α≥δ1时，侧翻风险小；

|ε2-ε1|≥Δ2或|ε4-ε3|≥Δ2或α≥δ2或|ε2-ε1|≥Δ1或|ε4-ε3|≥Δ1且α≥δ1时，侧翻风险大；

式中：Δ1为桥壳所受应变平均值的10%-20%，即（ε1+ε2+ε3+ε4）/4的10%-20%；Δ2为桥壳所受应变平均值的20%-30%，即（ε1+ε2+ε3+ε4）/4的20%-30%；δ1为整车质心、车轮连线与水平面夹角的10%-20%，δ2为整车质心、车轮连线与水平面夹角的20%-40%；α为整车侧倾角；ε1为前桥壳左侧应变值；ε2为前桥壳右侧应变值；ε3为后桥壳左侧应变值；ε4为后桥壳右侧应变值。

本发明还提供了一种翻车警报方法，所述警报方法包括如下步骤：

采用前述的翻车风险预测方法进行翻车风险预测；

若翻车风险预测结果为无侧翻风险，则警报系统不启动；

若翻车风险预测结果为侧翻风险小，则警报系统发出长间隔警报声并闪烁黄色报警灯；其中长间隔时间不小于10s；

若翻车风险预测结果为侧翻风险大，则警报系统发出短间隔警报声并闪烁红色报警灯，其中短间隔时间不大于5s。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的一种翻车警报系统、翻车风险预测方法及翻车警报方法，通过桥壳应变测量系统测量车体桥壳两侧应变值，侧倾角测量系统测量整车侧倾角，采集控制单元用于采集车体桥壳两侧应变值、整车侧倾角，根据车体桥壳两侧应变值计算车体桥壳两侧应变差值，并根据车体桥壳两侧应变差值、整车侧倾角输出相应的警报控制信号，警报系统用于根据所接收的警报控制信号输出相应的警报信号，来告知司机预防侧翻危险，提前做出相应的防护措施，同时本发明结构组成简单、成本低。

附图说明

图1是根据本发明实施例提供的翻车警报系统安装结构示意图；

图2是根据本发明实施例提供的翻车警报系统的结构框图；

图3是根据本发明实施例提供的翻车警报方法的流程图。

图中：1-1、第一应变计；1-2、第二应变计；1-4、第四应变计；2、整车侧倾角传感器；3、警报蜂鸣器；4、采集控制单元；5、前桥；6、后桥；7-1、左前轮；7-2、右前轮；7-3、左后轮；7-4、右后轮。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后…) 仅用于解释在某一特定姿态 (如附图所示) 下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1、图2、图3所示，本发明公开了一种工程机械翻车警报系统，包括桥壳应变测量系统、侧倾角测量系统、采集控制单元、警报系统，桥壳应变测量系统用于测量车体桥壳两侧应变值，侧倾角测量系统用于测量整车侧倾角，采集控制单元用于采集车体桥壳两侧应变值、整车侧倾角，根据车体桥壳两侧应变值计算车体桥壳两侧应变差值，并根据车体桥壳两侧应变差值、整车侧倾角输出相应的警报控制信号，警报系统用于根据所接收的警报控制信号输出相应的警报信号。

桥壳应变测量系统包括固定安装在桥壳两侧的应变计，应变计粘贴固定于桥壳上，包括第一应变计1-1、第二应变计1-2、第三应变计、第四应变计1-4，分别安装在前桥壳左侧、前桥壳右侧、后桥壳左侧、后桥壳右侧共4个位置。整车受到倾覆力矩作用时，左右侧车轮（左前轮7-1、右前轮7-2、左后轮7-3、右后轮7-4）所受的垂直方向作用力发生变化，一侧变大，另一侧变小。左右侧车轮垂直方向作用力的变化带来桥壳两侧结构受力的变化，结构应变也发生变化。通过安装于桥壳两侧的应变计，检测传感器安装位置的受力情况，两侧应变的差值变化，反映了倾覆力矩的大小。两侧受力差值越大，倾覆力矩越大，侧翻风险越大。

侧倾角测量系统包括固定于整车主体结构上的整车侧倾角传感器2，整车侧倾角传感器2固定于整车主体结构任一位置，该结构不与整车主体发生相对运动。本实施例中，整车侧倾角传感器2固定在后桥6的桥壳上。整车侧倾角的大小，反映了整车车身与水平面的夹角。整车侧倾角越大，侧倾风险越大。

如图2所示，采集控制单元4包括数据采集器、控制器，数据采集器用于采集车体桥壳两侧应变值和整车侧倾角，控制器用于根据车体桥壳两侧应变值计算车体桥壳两侧应变差值，并根据车体桥壳两侧应变差值、整车侧倾角输出相应的警报控制信号。

本发明还公开了一种工程机械翻车预测方法，所述预测方法包括如下步骤：

采集车体桥壳两侧应变值和整车侧倾角；

根据所述车体桥壳两侧应变值计算车体桥壳两侧应变差值；

将车体桥壳两侧应变差值、整车侧倾角分别与相应的阈值相比较，根据比较结果输出相应的翻车风险预测结果。

优选地，上述翻车风险预测结果的获取方法包括：

|ε2-ε1|＜Δ1且|ε4-ε3|＜Δ1且α＜δ1时，无侧翻风险；

|ε2-ε1|≥Δ1或|ε4-ε3|≥Δ1或α≥δ1时，侧翻风险小；

|ε2-ε1|≥Δ2或|ε4-ε3|≥Δ2或α≥δ2或|ε2-ε1|≥Δ1或|ε4-ε3|≥Δ1且α≥δ1时，侧翻风险大；

式中：Δ1为桥壳所受应变平均值的10%-20%，即（ε1+ε2+ε3+ε4）/4的10%-20%；Δ2为桥壳所受应变平均值的20%-30%，即（ε1+ε2+ε3+ε4）/4的20%-30%；δ1为整车质心、车轮连线与水平面夹角的10%-20%，δ2为整车质心、车轮连线与水平面夹角的20%-40%；α为整车侧倾角；ε1为前桥壳左侧应变值；ε2为前桥壳右侧应变值；ε3为后桥壳左侧应变值；ε4为后桥壳右侧应变值。

优选地，应变计1、整车侧倾角传感器2、警报蜂鸣器3通过数据线与采集控制单元4连接。

如图3所示，本发明还公开了一种翻车警报方法，所述警报方法包括如下步骤：

采用前述的翻车风险预测方法进行翻车风险预测；

若翻车风险预测结果为无侧翻风险，则警报系统不启动；

若翻车风险预测结果为侧翻风险小，则警报系统发出长间隔警报声并闪烁黄色报警灯；其中长间隔时间不小于1s；

若翻车风险预测结果为侧翻风险大，则警报系统发出短间隔警报声并闪烁红色报警灯，其中短间隔时间不大于0.5s。

以上对本发明的较佳实施进行了具体说明，当然，本发明还可以采用与上述实施方式不同的形式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下所作的等同的变换或相应的改动，都应该属于本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种翻车警报系统，其特征在于，包括：

桥壳应变测量系统：用于测量车体桥壳两侧应变值；

侧倾角测量系统：用于测量整车侧倾角；

采集控制单元：用于采集所述车体桥壳两侧应变值、整车侧倾角，根据所述车体桥壳两侧应变值计算车体桥壳两侧应变差值，并根据车体桥壳两侧应变差值、整车侧倾角输出相应的警报控制信号；

警报系统：用于根据所接收的警报控制信号输出相应的警报信号；

所述桥壳应变测量系统包括固定于前桥壳左侧的第一应变计、固定于前桥壳右侧的第二应变计、固定于后桥壳左侧的第三应变计和固定于后桥壳右侧的第四应变计；

若|ε2-ε1|＜Δ1且|ε4-ε3|＜Δ1且α＜δ1，则无侧翻风险；

若Δ2＞|ε2-ε1|≥Δ1或Δ2＞|ε4-ε3|≥Δ1或α≥δ1，则侧翻风险小；

若|ε2-ε1|≥Δ2或|ε4-ε3|≥Δ2或α≥δ2或|ε2-ε1|≥Δ1或|ε4-ε3|≥Δ1且α≥δ1，则侧翻风险大；

式中：Δ1为桥壳所受应变平均值的10%-20%，即（ε1+ε2+ε3+ε4）/4的10%-20%；Δ2为桥壳所受应变平均值的20%-30%，即（ε1+ε2+ε3+ε4）/4的20%-30%；δ1为整车质心、车轮连线与水平面夹角的10%-20%，δ2为整车质心、车轮连线与水平面夹角的20%-40%；α为整车侧倾角；ε1为前桥壳左侧应变值；ε2为前桥壳右侧应变值；ε3为后桥壳左侧应变值；ε4为后桥壳右侧应变值。

2.根据权利要求1所述的翻车警报系统，其特征在于，所述侧倾角测量系统包括固定于整车主体结构上的整车侧倾角传感器。

3.根据权利要求2所述的翻车警报系统，其特征在于，所述整车主体结构包括后桥壳。

4.根据权利要求1所述的翻车警报系统，其特征在于，所述采集控制单元包括：

数据采集器：用于采集所述车体桥壳两侧应变值和所述整车侧倾角；

控制器：用于根据所述车体桥壳两侧应变值计算车体桥壳两侧应变差值，并根据车体桥壳两侧应变差值、整车侧倾角输出相应的警报控制信号。

5.根据权利要求1所述的翻车警报系统，其特征在于，所述警报系统包括蜂鸣器和警报灯。

6.一种翻车风险预测方法，其特征在于，所述预测方法包括如下步骤：

采集车体桥壳两侧应变值和整车侧倾角；

根据所述车体桥壳两侧应变值计算车体桥壳两侧应变差值；

将车体桥壳两侧应变差值、整车侧倾角分别与相应的阈值相比较，根据比较结果输出相应的翻车风险预测结果；

所述翻车风险预测结果的获取方法包括：

若|ε2-ε1|＜Δ1且|ε4-ε3|＜Δ1且α＜δ1，则无侧翻风险；

若Δ2＞|ε2-ε1|≥Δ1或Δ2＞|ε4-ε3|≥Δ1或α≥δ1，则侧翻风险小；

若|ε2-ε1|≥Δ2或|ε4-ε3|≥Δ2或α≥δ2或|ε2-ε1|≥Δ1或|ε4-ε3|≥Δ1且α≥δ1，则侧翻风险大；

式中：Δ1为桥壳所受应变平均值的10%-20%，即（ε1+ε2+ε3+ε4）/4的10%-20%；Δ2为桥壳所受应变平均值的20%-30%，即（ε1+ε2+ε3+ε4）/4的20%-30%；δ1为整车质心、车轮连线与水平面夹角的10%-20%，δ2为整车质心、车轮连线与水平面夹角的20%-40%；α为整车侧倾角；ε1为前桥壳左侧应变值；ε2为前桥壳右侧应变值；ε3为后桥壳左侧应变值；ε4为后桥壳右侧应变值。

7.一种翻车警报方法，其特征在于，所述警报方法包括如下步骤：

采用权利要求6所述的翻车风险预测方法进行翻车风险预测；

若翻车风险预测结果为无侧翻风险，则警报系统不启动；

若翻车风险预测结果为侧翻风险小，则警报系统发出长间隔警报声并闪烁黄色报警灯；其中长间隔时间不小于10s；

若翻车风险预测结果为侧翻风险大，则警报系统发出短间隔警报声并闪烁红色报警灯，其中短间隔时间不大于5s。

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