CN111452615B - 载重汽车载荷智能管理系统及管理方法 - Google Patents

载重汽车载荷智能管理系统及管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种载重汽车载荷智能管理系统及管理方法，该管理系统包括控制器和分别与控制器连接的车辆载荷检测装置、油门踏板检测装置、刹车踏板检测装置、车速检测器、节气门驱动装置和信息输出装置；该管理方法包括静态载荷管理方法、动态载荷管理方法和区间运行数据优化管理方法。本发明的优点：1、能够避免车辆静态超载；2、减少动态超载，提高安全性；3、在特定场合下可有效提高车辆的综合运营经济性，即通过对一段时间内的车辆载荷速度等数据进行采集分析，再结合车辆的相关经济指标，优化计算得到适宜当前场合的货物装载值及车速控制参数，从而在保证安全的前提下实现运载效率和燃油经济的最大化。

Description

载重汽车载荷智能管理系统及管理方法
技术领域
本发明涉及一种载重汽车载荷智能管理系统及管理方法。
背景技术
载重汽车在物流、基建、矿山等场合得到广泛使用。载重和车速是影响行车安全的两个重要因素。此外，载重和车速的合理匹配也会影响到运营的经济效益。目前，已有汽车相关技术方案虽然有涉及到限速、载重等方面，但是现有技术方案基本是基于载重量按照某种算表对车速进行控制，但显然不能较为全面的覆盖车辆、尤其是特定场合下的载重车辆运行的各种状况，不能有效解决目前较为突出的载重车辆的安全与经济等方面存在的矛盾。目前尚没有任何技术方案基于实际载重量和行车路况来进行车速控制，以及根据这两方面的数据来提供优化的装载量和行车速度建议。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种载重汽车载荷智能管理系统及管理方法，采用该管理系统及方法一方面能够避免车辆静态超载，减少动态超载，提高安全性，另一方面在特定场合下可有效提高车辆的综合运营经济性，解决了上述现有技术存在的不足之处。
解决上述技术问题的技术方案是：一种载重汽车载荷智能管理系统，包括控制器和分别与控制器连接的车辆载荷检测装置、油门踏板检测装置、刹车踏板检测装置、车速检测器、节气门驱动装置和信息输出装置。
本发明的另一种技术方案是：一种载重汽车载荷智能管理方法，采用上述的载重汽车载荷智能管理系统，该管理方法包括静态载荷管理方法、动态载荷管理方法和区间运行数据优化管理方法，
所述静态载荷管理方法是车辆在静止状态时，控制载重超重的车辆不能正常启动并发出警示信号；
所述动态载荷管理方法是车辆在行驶状态时，通过检测动态载荷、油门踏板位置、刹车踏板位置和车速的实时数据，综合评判车辆运行过程中因道路外部因素和司机操作内部因素造成的动载荷超限次数的变化，通过调整车速上限值、启动自动车速干预措施通过节气门驱动装置调节节气门开度，对车辆行驶进行控制或发出警示信号；
所述区间运行数据优化管理方法主要针对载重车辆在道路状况不佳或交通环境复杂的特定场合，通过对一段时间内的车辆载重、速度、油门踏板位置和刹车踏板位置数据进行采集分析，再结合车辆的相关经济指标，优化计算得到适宜当前场合的货物装载值及车速控制参数，从而控制车辆在保证安全的前提下实现运载效率和燃油经济的最大化。
本发明的进一步技术方案是：所述静态载荷管理方法的步骤包括：
A1.车辆载荷检测装置检测车辆载重，并将载重信号发送到控制器；
A2.控制器根据预先设置的最大载重值，判断车辆载重是否接近预设的最大载重值，若是，则信息输出装置发出预警提示，并跳转至步骤A3；若否，则返回步骤A1；
A3.控制器根据预先设置的最大载重值，判断车辆载重是否超过预设的最大载重值，若是，则信息输出装置发出报警，同时控制器闭锁发动机启动电路，关闭节气门，闭锁点火电路，若否，则返回步骤A1。
所述动态载荷管理方法的步骤包括：
B1. 车辆载荷检测装置、油门踏板检测装置、刹车踏板检测装置和车速检测器将检测到的载荷信号、油门踏板信号、刹车踏板信号和车速信号发送到控制器进行数据存储与处理；
B2. 控制器根据动载荷的超限频次控制车速，若载荷的超限频次增大，则降低车速上限值，同时控制信息输出装置发出报警；若载荷的超限频次减少，则增大车速上限值；
B3. 控制器根据实时更新的最大车速值，判断车辆是否超速，若否，则车辆正常行驶；若是，则跳转至步骤B4，
B4. 控制器判断车速是否达到或超过自动干预驾驶触发值，若是，则启动自动干预驾驶，降低车速，同时控制信息输出装置发出报警，然后返回步骤B3；若否，则控制信息输出装置发出报警。
所述区间运行数据优化管理方法的步骤包括：
C1. 车辆载荷检测装置、油门踏板检测装置、刹车踏板检测装置和车速检测器将检测到的载荷信号、油门踏板信号、刹车踏板信号和车速信号发送到控制器进行数据存储与处理；
C2. 控制器根据收集的信号计算运行区间车辆动载荷数据；
C3. 根据数学模型得到优化的载荷-速度参数；
C4.得到优化的载荷-速度参数通过信息输出装置输出，同时更新控制器的系统预设值。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1、本发明静态载荷管理主要针对载重车辆在货物装载环节进行安全监测，通过实测数据与预设数据的比较，保证车辆在装载环节不发生超载现象，为安全行驶奠定基础。
2、动态载荷管理主要针对载重车辆在货物运输环节进行安全监测，通过检测实时数据，综合评判车辆运行过程中因道路等外部因素和司机操作等内部因素造成的动载荷超限次数的变化，通过调整车速上限值、启动自动车速干预等措施对车辆行驶进行控制或发出警示信号，保证车辆在货物运输环节的安全行驶。
3、区间运行数据优化管理主要针对载重车辆在相对固定的特定场合，如矿山、建筑工地、农林山地等环境下，因道路状况不佳、交通环境复杂等原因，车辆行驶过程中容易产生动态载荷波动，对安全造成不利影响，但是由于是在相对固定的场合行驶又有一定优化规律可循，通过对一段时间内的车辆载荷速度等数据进行采集分析，再结合车辆的相关经济指标，优化计算得到适宜当前场合的货物装载值及车速控制参数，从而在保证安全的前提下实现运载效率和燃油经济的最大化。
下面，结合附图和实施例对本发明之载重汽车载荷智能管理系统及管理方法的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1：本发明之载重汽车载荷智能管理系统框图。
图2：本发明之控制器结构框图。
图3：本发明之载重汽车载荷智能管理方法的工作流程图。
图4：本发明之静态载荷管理方法工作流程的控制逻辑图。
图5：本发明之动态载荷管理方法工作流程的控制逻辑图。
图6：本发明之区间运行数据优化管理方法工作流程的控制逻辑图。
具体实施方式
实施例1：一种载重汽车载荷智能管理系统，如图1-图2所示，包括控制器和分别与控制器连接的车辆载荷检测装置、油门踏板检测装置、刹车踏板检测装置、车速检测器、节气门驱动装置和信息输出装置。
所述车辆载荷检测装置、油门踏板检测装置、刹车踏板检测装置、车速检测器、节气门驱动装置和信息输出装置可采用以下现有技术实现。
所述车辆载荷检测装置可采用但不限于如下方式实现。由安装在板簧上的应变片和对应的信号变换器组成车辆载荷检测装置，应变片设置有两片，分别安装在板簧的两端，应变片与信号变换器连接，信号变换器与控制器连接。
所述油门踏板检测装置可采用但不限于如下方式实现。由一个和油门踏板联动的电位器来进行油门踏板的位置检测。当油门踏板被改变时，随动的电位器也会变化相应的电阻值，从而得到相应的电压值或者电流值传送给控制器。
所述刹车踏板检测装置可采用但不限于如下方式实现。由一个和刹车踏板联动的电位器来进行刹车踏板的位置检测。当刹车踏板被改变时，随动的电位器也会变化相应的电阻值，从而得到相应的电压值或者电流值传送给控制器。
所述节气门驱动装置可采用但不限于如下方式实现。节气门驱动装置本质上是一个电磁开度阀，可以由一个直流电磁线圈来驱动。当控制线圈中的电流大小时，线圈就会产生不同大小的驱动电磁力矩，从而带动节气门旋转到不同的位置，实现不同的进气开度。
所述车速检测器可采用霍尔元件，通过霍尔元件检测得到车速信号传送给控制器。
所述信息输出装置包括声音和显示两部分。声音部分用于超载超速警示提醒，显示部分用于显示相关的装载量和速度值，可用数码管或者显示屏实现。
所述控制器是一个单片机控制系统，包括微控制器（MCU），数据输入接口，数据输出接口和编程接口等硬件以及控制软件。通过运行控制软件，把输入的各种信号进行处理运算，得到对应的输出信号，以实现对车速相应的控制和声音显示信息的输出。
车辆载荷检测装置用于检测车辆装载货物的重量，把货物的重量转换为电信号输出给控制器。载荷检测包括静态时和行驶时两种情况，静态时以一个稳定的电信号代表装载货物的重量，可用于防止汽车超载，一旦超载可通过信息输出装置发出提醒信息并闭锁发动机启动电路、关闭节气门，闭锁点火电路，汽车不能开动；汽车行驶时因路面情况的差异汽车产生动态载荷，车辆载荷检测装置以相应的脉冲输出，当规定时间段内峰值超过限定的脉冲数达到某一对应值，则通过信息输出装置发出提醒信息，同时自动降低限速值。通过比较实际车速与限速值，系统可进行自动调节最终把车速控制在合理的范围内以保证动态载荷不会对行车安全造成影响。在行车过程中，本系统可自动记录载荷、车速、油门踏板、刹车踏板等信号，数据经过分析可得到综合经济指标的装载量和速度建议并用于车辆运行控制。
油门踏板检测装置用于检测驾驶员对油门的控制，刹车踏板检测装置用于检测驾驶员对刹车的控制，车速信号反映了车辆的实时速度，均为电信号输出给控制器。本发明中的油门踏板位置并不直接等同于节气门开度，而是综合车辆载荷检测装置、油门踏板检测装置、刹车踏板检测装置、车速信号、由节气门驱动装置来控制节气门的开度。刹车踏板位置信号和车速信号综合起来反映货物重量和路况对制动的影响。
本发明针对基建、矿山等场合，车辆较长时间往返相对固定的路线，可根据一段时间内的相关统计数据通过信息输出装置显示具有综合经济指标的装载量和速度建议并实施控制。
实施例2：一种载重汽车载荷智能管理方法，如图3-图6所示，采用实施例1所述的载重汽车载荷智能管理系统，该管理方法包括静态载荷管理方法、动态载荷管理方法和区间运行数据优化管理方法。其工作流程是，打开电门锁进入载重汽车载荷智能管理系统后，立即按照区间运行数据优化管理方法进行区间运行数据优化管理；当发动机运行档位处于P档时，按照静态载荷管理方法进行静态载荷管理；当发动机运行档位处于D档时，按照动态载荷管理方法进行动态载荷管理。
所述静态载荷管理方法是车辆在静止状态时，控制载重超重的车辆不能正常启动并发出警示信号。
该静态载荷管理方法的步骤包括：
A1.车辆载荷检测装置检测车辆载重，并将载重信号发送到控制器；
A2.控制器根据预先设置的最大载重值，判断车辆载重是否接近预设的最大载重值，若是，则信息输出装置发出预警提示，并跳转至步骤A3；若否，则返回步骤A1；
A3.控制器根据预先设置的最大载重值，判断车辆载重是否超过预设的最大载重值，若是，则信息输出装置发出报警，同时控制器闭锁发动机启动电路，关闭节气门，闭锁点火电路，若否，则返回步骤A1。
所述动态载荷管理方法是车辆在行驶状态时，通过检测动态载荷、油门踏板位置、刹车踏板位置和车速的实时数据，综合评判车辆运行过程中因道路外部因素和司机操作内部因素造成的动载荷超限次数的变化，通过调整车速上限值、启动自动车速干预措施通过节气门驱动装置调节节气门开度，对车辆行驶进行控制或发出警示信号。
该动态载荷管理方法的步骤包括：
B1. 车辆载荷检测装置、油门踏板检测装置、刹车踏板检测装置和车速检测器将检测到的载荷信号、油门踏板信号、刹车踏板信号和车速信号发送到控制器进行数据存储与处理；
B2. 控制器根据动载荷的超限频次控制车速，若载荷的超限频次增大，则降低车速上限值，同时控制信息输出装置发出报警；若载荷的超限频次减少，则增大车速上限值；
B3. 控制器根据实时更新的最大车速值，判断车辆是否超速，若否，则车辆正常行驶；若是，则跳转至步骤B4，
B4. 控制器判断车速是否达到或超过自动干预驾驶触发值，若是，则启动自动干预驾驶，降低车速，同时控制信息输出装置发出报警，然后返回步骤B3；若否，则控制信息输出装置发出报警。
所述区间运行数据优化管理方法主要针对载重车辆在道路状况不佳或交通环境复杂的特定场合，通过对一段时间内的车辆载重、速度、油门踏板位置和刹车踏板位置数据进行采集分析，再结合车辆的相关经济指标，优化计算得到适宜当前场合的货物装载值及车速控制参数，从而控制车辆在保证安全的前提下实现运载效率和燃油经济的最大化。
该区间运行数据优化管理方法的步骤包括：
C1. 车辆载荷检测装置、油门踏板检测装置、刹车踏板检测装置和车速检测器将检测到的载荷信号、油门踏板信号、刹车踏板信号和车速信号发送到控制器进行数据存储与处理；
C2. 控制器根据收集的信号计算运行区间车辆动载荷数据；
C3. 根据数学模型得到优化的载荷-速度参数；
C4.得到优化的载荷-速度参数通过信息输出装置输出，同时更新控制器的系统预设值。

Claims (4)

1.一种载重汽车载荷智能管理方法，其特征在于：采用载重汽车载荷智能管理系统，所述载重汽车载荷智能管理系统包括控制器和分别与控制器连接的车辆载荷检测装置、油门踏板检测装置、刹车踏板检测装置、车速检测器、节气门驱动装置和信息输出装置，该管理方法包括静态载荷管理方法、动态载荷管理方法和区间运行数据优化管理方法，
所述静态载荷管理方法是车辆在静止状态时，控制载重超重的车辆不能正常启动并发出警示信号；
所述动态载荷管理方法是车辆在行驶状态时，通过检测动态载荷、油门踏板位置、刹车踏板位置和车速的实时数据，综合评判车辆运行过程中因道路外部因素和司机操作内部因素造成的动载荷超限次数的变化，通过调整车速上限值、启动自动车速干预措施通过节气门驱动装置调节节气门开度，对车辆行驶进行控制或发出警示信号；
所述区间运行数据优化管理方法主要针对载重车辆在道路状况不佳或交通环境复杂的特定场合，通过对一段时间内的车辆载重、速度、油门踏板位置和刹车踏板位置数据进行采集分析，再结合车辆的相关经济指标，优化计算得到适宜当前场合的货物装载值及车速控制参数，从而控制车辆在保证安全的前提下实现运载效率和燃油经济的最大化。
2.根据权利要求1所述的载重汽车载荷智能管理方法，其特征在于：所述静态载荷管理方法的步骤包括：
A1.车辆载荷检测装置检测车辆载重，并将载重信号发送到控制器；
A2.控制器根据预先设置的最大载重值，判断车辆载重是否接近预设的最大载重值，若是，则信息输出装置发出预警提示，并跳转至步骤A3；若否，则返回步骤A1；
A3.控制器根据预先设置的最大载重值，判断车辆载重是否超过预设的最大载重值，若是，则信息输出装置发出报警，同时控制器闭锁发动机启动电路，关闭节气门，闭锁点火电路，若否，则返回步骤A1。
3.根据权利要求1所述的载重汽车载荷智能管理方法，其特征在于：所述动态载荷管理方法的步骤包括：
B1. 车辆载荷检测装置、油门踏板检测装置、刹车踏板检测装置和车速检测器将检测到的载荷信号、油门踏板信号、刹车踏板信号和车速信号发送到控制器进行数据存储与处理；
B2. 控制器根据动载荷的超限频次控制车速，若载荷的超限频次增大，则降低车速上限值，同时控制信息输出装置发出报警；若载荷的超限频次减少，则增大车速上限值；
B3. 控制器根据实时更新的最大车速值，判断车辆是否超速，若否，则车辆正常行驶；若是，则跳转至步骤B4，
B4. 控制器判断车速是否达到或超过自动干预驾驶触发值，若是，则启动自动干预驾驶，降低车速，同时控制信息输出装置发出报警，然后返回步骤B3；若否，则控制信息输出装置发出报警。
4.根据权利要求1-3任一项所述的载重汽车载荷智能管理方法，其特征在于：所述区间运行数据优化管理方法的步骤包括：
C1. 车辆载荷检测装置、油门踏板检测装置、刹车踏板检测装置和车速检测器将检测到的载荷信号、油门踏板信号、刹车踏板信号和车速信号发送到控制器进行数据存储与处理；
C2. 控制器根据收集的信号计算运行区间车辆动载荷数据；
C3. 根据数学模型得到优化的载荷-速度参数；
C4.得到优化的载荷-速度参数通过信息输出装置输出，同时更新控制器的系统预设值。
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