CN112319414A - 一种液罐车侧翻预警装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液罐车侧翻预警装置及系统，所述装置包括：液位传感器，设置在液罐车罐体内部，用于获取罐体中液体高度；第一倾角传感器，设置在液罐车上，用于获取道路超高；第二倾角传感器，设置在罐体上，用于获取罐体的倾斜角；加速度传感器，设置在罐体外侧，用于获取液罐车的离心加速度；力矩获取模块，用于根据液体高度、道路超高、罐体的倾斜角、离心加速度和液罐车参数获得促使车辆侧翻力矩和阻碍车辆侧翻力矩；侧翻预警模块，用于根据促使车辆侧翻力矩和阻碍车辆侧翻力矩进行侧翻预警。本发明根据促使车辆侧翻力矩和阻碍车辆侧翻力矩进行侧翻预警，提高了车辆侧翻预警的准确性，从而提高了液罐车运输的安全性。

Description

一种液罐车侧翻预警装置及方法

技术领域

本发明涉及液罐车安全技术领域，特别是涉及一种液罐车侧翻预警装置及方法。

背景技术

危险化学品公路运输由于运输行业本身的高风险性和危险化学品品种的多样性、潜在的高危险性、事故高危害性给社会公共安全造成巨大压力，日益受到全社会的高度关注。统计表明，在我国每年有95％以上危险化学品涉及异地运输问题，其中有80％是使用液罐车通过公路运输完成的。液罐车具有质心位置高和装载质量大特点，液罐车在变速运动时，罐内液体存在倾斜晃动现象，导致行驶稳定性相对于普通固体货运车辆更差、侧翻交通事故发生率更高、引起事故后果更严重。目前市场上现有的车辆侧翻预警系统主要用于客车及固体运输车辆，少数针对液罐车开发侧翻预警装置需要在GPS系统及电子地图支持下方能工作，且无法根据车辆实时变化特别是罐内液体充装率、道路线形实况进行实时精确预警。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种液罐车侧翻预警装置及方法，以提高液罐车运输的安全性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种液罐车侧翻预警装置，所述装置包括：

液位传感器，设置在液罐车罐体内部，用于获取所述罐体中液体高度；

第一倾角传感器，设置在所述液罐车上，用于获取道路超高；

第二倾角传感器，设置在所述罐体上，用于获取所述罐体的倾斜角；

加速度传感器，设置在所述罐体外侧，用于获取所述液罐车的离心加速度；

力矩获取模块，用于根据所述液体高度、所述道路超高、所述罐体的倾斜角、所述离心加速度和液罐车参数获得促使车辆侧翻力矩和阻碍车辆侧翻力矩；

侧翻预警模块，用于根据所述促使车辆侧翻力矩和所述阻碍车辆侧翻力矩进行侧翻预警。

可选地，所述液罐车参数包括罐体径向的截面尺寸、液罐车准备质量、罐内液体质量、液罐车空载时重心高度、罐体最下端距地面距离和液罐车有效轮距。

可选地，所述力矩获取模块具体还包括：

倾斜率获取单元，用于根据所述罐体的倾斜角和所述液罐车的离心加速度计算所述罐体内液面倾斜率；

质心位置获取单元，用于根据所述液体高度、所述罐体径向的截面尺寸和所述罐体内液面倾斜率获得罐内液体的质心位置；

力矩获取单元，用于根据所述质心位置、所述液罐车准备质量、所述罐内液体质量、所述液罐车空载时重心高度、所述罐体最下端距地面距离、所述液罐车有效轮距获得所述促使车辆侧翻力矩和所述阻碍车辆侧翻力矩。

可选地，所述侧翻预警模块，具体包括：

侧翻预警单元，用于当所述促使车辆侧翻力矩除以所述阻碍车辆侧翻力矩大于设定阈值时，发出预警信号。

可选地，所述促使车辆侧翻力矩的表达式为：M₁＝F_x1×h_o+F_x2×(h+y_c)，所述阻碍车辆侧翻力矩的表达式为：

其中，F_x1表示液罐车车体在x轴方向的受力，F_y1表示液罐车车体在y轴方向的受力，F_x2表示罐内液体在x轴方向的受力，F_y2表示罐内液体在y轴方向的受力，h_o表示液罐车空载时重心高度，h表示罐体最下端距地面距离，w_b表示液罐车有效轮距，x_c表示罐内液体质心横坐标，y_c表示罐内液体质心纵坐标。

本发明还公开了一种液罐车侧翻预警方法，所述方法应用于任一所述的液罐车侧翻预警装置，包括：

通过液位传感器获取罐体中液体高度；

通过第一倾角传感器获取道路超高；

通过第二倾角传感器获取所述罐体的倾斜角；

通过加速度传感器获取所述液罐车的离心加速度；

根据所述液体高度、所述道路超高、所述罐体的倾斜角、所述离心加速度和液罐车参数获得促使车辆侧翻力矩和阻碍车辆侧翻力矩；

根据所述促使车辆侧翻力矩和所述阻碍车辆侧翻力矩进行侧翻预警。

可选地，所述液罐车参数包括罐体径向的截面尺寸、液罐车准备质量、罐内液体质量、液罐车空载时重心高度、罐体最下端距地面距离和液罐车有效轮距。

可选地，所述根据所述液体高度、所述道路超高、所述罐体的倾斜角、所述离心加速度和液罐车参数获得促使车辆侧翻力矩和阻碍车辆侧翻力矩，具体包括：

根据所述罐体的倾斜角和所述液罐车的离心加速度计算所述罐体内液面倾斜率；

根据所述液体高度、所述罐体径向的截面尺寸和所述罐体内液面倾斜率获得罐内液体的质心位置；

根据所述质心位置、所述液罐车准备质量、所述罐内液体质量、所述液罐车空载时重心高度、所述罐体最下端距地面距离和所述液罐车有效轮距获得所述促使车辆侧翻力矩和所述阻碍车辆侧翻力矩。

可选地，所述根据所述促使车辆侧翻力矩和所述阻碍车辆侧翻力矩进行侧翻预警，具体包括：

当所述促使车辆侧翻力矩除以所述阻碍车辆侧翻力矩大于设定阈值时，发出预警信号。

可选地，所述促使车辆侧翻力矩的表达式为：M₁＝F_x1×h_o+F_x2×(h+y_c)，所述阻碍车辆侧翻力矩的表达式为：

其中，F_x1表示液罐车车体在x轴方向的受力，F_y1表示液罐车车体在y轴方向的受力，F_x2表示罐内液体在x轴方向的受力，F_y2表示罐内液体在y轴方向的受力，h_o表示液罐车空载时重心高度，h表示罐体最下端距地面距离，w_b表示液罐车有效轮距，x_c表示罐内液体质心横坐标，y_c表示罐内液体质心纵坐标。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开了一种液罐车侧翻预警装置，能够通过传感器获得的数据准确计算出促使车辆侧翻力矩和阻碍车辆侧翻力矩，并根据所述促使车辆侧翻力矩和所述阻碍车辆侧翻力矩进行侧翻预警，提高了车辆侧翻预警的准确性，从而提高了液罐车运输的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种液罐车侧翻预警装置结构示意图；

图2为本发明传感器安装位置示意图；

图3为本发明计算液体横截面积坐标图；

图4为本发明液体横截面工况组合示意图；

图5为本发明液罐车侧向力矩分析图；

图6为本发明力矩与侧向离心加速度示意图；

图7为本发明一种液罐车侧翻预警方法流程示意图；

图8为本发明一种液罐车侧翻预警方法详细过程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种一种液罐车侧翻预警装置及方法，以提高液罐车运输的安全性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

液罐车在充装时必须留有一定气相空间，液罐车作转向运动时，在侧向加速度作用下液面发生倾斜，液体质心发生侧向偏移。液罐车临界侧翻速度主要取决于空载时质量、空载时质心高度和液体质心位置等因素。其中空载时质量和质心高度主要取决于车辆设计参数，车辆设计参数对于同一型号液罐车相对固定。罐内质心高度除和罐体安装位置有关，还取决于行驶过程中质心偏移量、罐内液体充装质量、车辆侧向加速度(离心加速度)、罐体外形尺寸等因素。液体充装率除与罐内液体质量有关，还与液体的密度、罐内温度和压强有关。因此，充装率是实时可能发生改变的。同样道路的线形和车辆侧向加速度也是一个实时变化的参数，因此液罐车的临界侧翻速度是一个实时变量。针对现有的液罐车预警装置存在的不足，本发明公开了一种液罐车侧翻预警装置，该装置能够脱离导航参数和电子地图的在线工作模式。本发明的基本原理：首先利用车身安装的传感器获取充装率、离心加速度和罐体倾斜角实时参数；其次通过力矩计算分析模块，对是否存在侧翻风险进行分析判断，若存在风险则发出预警信号；最后通过侧翻报警处理模块提醒驾驶员或直接控制车辆行驶速度，达到防止侧翻事故发生的目的。

图1为本发明一种液罐车侧翻预警装置结构示意图，如图1所示，一种液罐车侧翻预警装置包括：

液位传感器101，设置在液罐车罐体内部，用于获取所述罐体中液体高度。

第一倾角传感器102，设置在所述液罐车上，用于获取道路超高。

第二倾角传感器103，设置在所述罐体上，用于获取所述罐体的倾斜角。

加速度传感器104，设置在所述罐体外侧，用于获取所述液罐车的离心加速度。

力矩获取模块105，用于根据所述液体高度、所述道路超高、所述罐体的倾斜角、所述离心加速度和液罐车参数获得促使车辆侧翻力矩和阻碍车辆侧翻力矩。

侧翻预警模块106，用于根据所述促使车辆侧翻力矩和所述阻碍车辆侧翻力矩进行侧翻预警。

其中，液位传感器101、第一倾角传感器102、第二倾角传感器103和加速度传感器104均实时获得数据，从而实现实时获取所述促使车辆侧翻力矩和所述阻碍车辆侧翻力矩，及时进行侧翻预警，提高液罐车运输的安全性。

所述液罐车参数包括罐体径向的截面尺寸、液罐车准备质量、罐内液体质量、液罐车空载时重心高度、罐体最下端距地面距离和液罐车有效轮距。

所述力矩获取模块105具体还包括：

倾斜率获取单元，用于根据所述罐体的倾斜角和所述液罐车的离心加速度计算所述罐体内液面倾斜率。

质心位置获取单元，用于根据所述液体高度、所述罐体径向的截面尺寸和所述罐体内液面倾斜率获得罐内液体的质心位置。

力矩获取单元，用于根据所述质心位置、所述液罐车准备质量、所述罐内液体质量、所述液罐车空载时重心高度、所述罐体最下端距地面距离和所述液罐车有效轮距获得所述促使车辆侧翻力矩和所述阻碍车辆侧翻力矩。

所述侧翻预警模块106，具体包括：

侧翻预警单元，用于当所述促使车辆侧翻力矩除以所述阻碍车辆侧翻力矩大于设定阈值时，发出预警信号。

所述促使车辆侧翻力矩的表达式为：M₁＝F_x1×h_o+F_x2×(h+y_c)，所述阻碍车辆侧翻力矩的表达式为：

其中，F_x1表示液罐车车体在x轴方向的受力，F_y1表示液罐车车体在y轴方向的受力，F_x2表示罐内液体在x轴方向的受力，F_y2表示罐内液体在y轴方向的受力，h_o表示液罐车空载时重心高度，h表示罐体最下端距地面距离，w_b表示液罐车有效轮距，x_c表示罐内液体质心横坐标，y_c表示罐内液体质心纵坐标。有效轮距通过每种型号液罐车的《设计计算书》提供。

图7为本发明一种液罐车侧翻预警方法流程示意图，如图7所示，本发明还公开了一种液罐车侧翻预警方法，所述方法包括：

步骤201：通过液位传感器获取罐体中液体高度。

步骤202：通过第一倾角传感器获取道路超高。

步骤203：通过第二倾角传感器获取所述罐体的倾斜角。

步骤204：通过加速度传感器获取所述液罐车的离心加速度。

步骤205：根据所述液体高度、所述道路超高、所述罐体的倾斜角、所述离心加速度和液罐车参数获得促使车辆侧翻力矩和阻碍车辆侧翻力矩。

步骤206：根据所述促使车辆侧翻力矩和所述阻碍车辆侧翻力矩进行侧翻预警。

所述液罐车参数包括罐体径向的截面尺寸、液罐车准备质量、罐内液体质量、液罐车空载时重心高度、罐体最下端距地面距离和液罐车有效轮距。

其中，步骤205具体包括：

根据所述罐体的倾斜角和所述液罐车的离心加速度计算所述罐体内液面倾斜率。

根据所述液体高度、所述罐体径向的截面尺寸和所述罐体内液面倾斜率获得罐内液体的质心位置。

根据所述质心位置、所述液罐车准备质量、所述罐内液体质量、所述液罐车空载时重心高度、所述罐体最下端距地面距离和所述液罐车有效轮距获得所述促使车辆侧翻力矩和所述阻碍车辆侧翻力矩。

其中，步骤206具体包括：

当所述促使车辆侧翻力矩除以所述阻碍车辆侧翻力矩大于设定阈值时，发出预警信号。

所述促使车辆侧翻力矩的表达式为：M₁＝F_x1×h_o+F_x2×(h+yc)，所述阻碍车辆侧翻力矩的表达式为：

其中，F_x1表示液罐车车体在x轴方向的受力，F_y1表示液罐车车体在y轴方向的受力，F_x2表示罐内液体在x轴方向的受力，F_y2表示罐内液体在y轴方向的受力，h_o表示液罐车空载时重心高度，h表示罐体最下端距地面距离，w_b表示液罐车有效轮距，x_c表示罐内液体质心横坐标，y_c表示罐内液体质心纵坐标。

图2为本发明各个传感器安装部位示意图。如图2所示，加速度传感器安装在罐体外壁，具体位于罐体纵向中心平面中间的底部，通过加速度传感器能够获取液罐车转向行驶的侧向加速度a_n；液位传感器安装在罐体内部，具体位于罐体纵向中心平面中线部位，即液位传感器伸入到液体内部，通过液位传感器获取液罐车在静止或匀速运动时液体高度h_l；车身侧向倾角传感器(第一倾角传感器)安装在车轴处，通过第一倾角传感器获取道路超高i；第二倾角传感器安装在罐体顶部中间，用于获取所述罐体的倾斜角β，所述罐体的倾斜角为罐体径向截面与水平面的夹角。

利用液面斜率与离心加速度关系流体力学模型计算液面倾斜率k，液面斜率与离心加速度关系流体力学模型的表达式为：

其中，g为重力加速度。

通过液位传感器获取液罐车在静止或匀速运动时液面高度h_l，计算出液体横截面积s，并将液体横截面积s除以罐体横截面积A，求出充装率e大小，即e＝s/A。以椭圆形横面罐体为例，具体计算方法如下：

1)计算液体横截面积，如图3所示，液体横截面积计算公式为：

2)计算罐体横截面积，公式为A＝πab (3)。

3)计算充装率，公式为

公式(2)～式(4)中符号含义：s为液体横截面积；A罐体横截面积；h_l静止或匀速运动时液面高度；a和b分别为椭圆罐体长半轴和短半轴；e为罐体充装率。

通过力矩计算分析模块计算液罐车转向运动过程时，阻碍车辆侧翻力矩M₁和促使车辆侧翻力矩M₂的实时值。令η＝M₂/M₁，两者比值达到某一值η时，模块输出侧翻预警信号，η大小可以根据实际需要设定。

以径向截面为椭圆形的罐体为例，具体计算方法如下：

S1、通过质心位置计算动力学模型计算液体质心位置。

根据公式(1)和液灌车转向运动时液面倾斜率流体力学模型计算得到的斜率k，并结合罐体外形尺寸、液体充装率，将液罐车转向行驶时的工况分为以下六种，如图4所示。运用均质物体的重心计算方法推导罐体内液体在任意充装率和倾斜率时质心位置计算动力学模型。

工况Ⅰ：

x_c＝0 (5)

工况Ⅱ：

工况Ⅲ：

工况Ⅳ：

工况Ⅴ：

工况Ⅵ：

式(6)～(17)字母含义：x_c表示液体质心横坐标；y_c表示液体质心纵坐标；A表示罐体的横截面积；a表示椭圆长半轴；b表示椭圆短半轴；(x₁，y₁)和(x₂，y₂)表示液面与罐体的交点坐标。若通过罐体横截面椭圆的长半轴和短半轴将罐体横截面分为左上方、右上方、左下方和右下方四部分，则工况Ⅰ中交点(x₁，y₁)在罐体横截面的左上方，交点(x₂，y₂)在罐体横截面的右上方，且y₁＝y₂；工况Ⅱ中交点(x₁，y₁)和交点(x₂，y₂)均在罐体的横截面的右下方；工况Ⅲ中交点(x₁，y₁)在罐体的横截面的左下方，交点(x₂，y₂)在罐体的横截面的右上方；工况Ⅳ中交点(x₁，y₁)在罐体的横截面的左下方，交点(x₂，y₂)在罐体的横截面的左上方；工况Ⅴ中交点(x₁，y₁)和交点(x₂，y₂)均在罐体的横截面的左上方；工况Ⅵ中交点(x₁，y₁)在罐体的横截面的左上方，交点(x₂，y₂)在罐体的横截面的右上方。

S2、根据液罐车力矩计算模型，计算阻碍车辆侧翻力矩M1和促使车辆侧翻力矩M2。

通过罐体内液体在任意充装率和倾斜率时质心位置计算动力学模型，得到了液罐车在不同工况下，罐内液体的质心坐标，并根据力矩平衡原理，计算阻碍车辆侧翻力矩M1和促使车辆侧翻力矩M2。具体原理如下：

液罐车在充装状态下转向运动时，以液罐车外侧轮胎为转动支点，影响侧翻的力主要在两个：一是液罐车及罐内液体受到重力，该力的力矩阻碍液罐车侧翻，阻碍液罐车侧翻的力矩为图5中的逆时针方向力矩；二是液罐车及罐内液体所受到的离心力(非惯性力)，该力的力矩促使液罐车发生侧翻，促使液罐车侧翻的力矩为图5中的顺时针方向力矩。根据力矩平衡原理，当顺时针力矩和逆时针力矩相等时，液罐车处于临界侧翻状态时。

将液罐车车体和罐内液体分离进行受力分析，由于轮胎与地面摩擦力对车辆侧翻不起作用，摩擦力可以不用考虑。

液罐车车体在x轴方向受力：

F_x1＝m_oa_n×cos(arctgi)-m_ogsin(arctgi) (17)

液罐车车体在y轴方向受力：

F_y1＝m_oa_n×sin(arctgi)+m_ogcos(arctgi) (18)

罐内液体在x轴方向受力：

F_x2＝m_la_n×cos(arctgi)-m_lgsin(arctgi) (19)

罐内液体在y轴方向受力：

F_y2＝m_la_n×sin(arctgi)+m_lgcos(arctgi) (20)

以车辆外侧车轮为转动点，促使车辆侧翻力矩：

M₁＝F_x1×h_o+F_x2×(h+y_c) (21)

以车辆外侧车轮为转动点，阻碍车辆侧翻力矩:

式(18)～式(24)符号含义表示为：F_x1表示液罐车车体在x轴方向受力，F_y1表示液罐车车体在y轴方向受力，F_x2表示罐内液体在x轴方向受力，F_y2表示罐内液体在y轴方向受力，M₁表示促使车辆侧翻力矩，M₂表示阻碍车辆侧翻力矩，i表示道路超高(横向坡度)，a_n表示侧向离心加速度，m_o表示液罐车准备质量，m_l表示罐内液体质量，g表示重力加速度，w_b表示液罐车有效轮距，x_c表示罐内液体质心横坐标，y_c表示罐内液体质心纵坐标，h_o表示液罐车空载时重心高度，h表示罐体最下端距地面距离。

S3、根据阻碍车辆侧翻力矩M₁和促使车辆侧翻力矩M₂发出预警信号。

计算液罐车转向运动时的阻碍车辆侧翻力矩M₁和促使车辆侧翻力矩M₂可以通过计算机程序实现。程序实现基本思路如下：输入变量有：由传感器获取的液位信号h_l、侧向加速度值a_n、道路超高i、罐体倾斜角β；输入液罐车和罐体参数m_o、h_o、h、w_b、a、b；罐内液体质量m_l。通过计算机程序计算，得到实时阻碍的车辆侧翻力矩M₁和促使车辆侧翻力矩M₂值。图6是Matlab绘制某型号椭圆体罐车两种力矩与侧向加速度之间的关系图，从图中可以出，随着侧向加速度增大，促使车辆侧翻力矩M₂值增大明显，而阻碍车辆侧翻力矩M₁有略微变小。根据力矩平衡原理，当两者相交时，即M₁＝M₂时车辆处于临界侧翻状态。因此车辆发生侧翻前，η值是小于1的，为了有效预防侧翻，应该在力矩平衡之前就发出预警信号，实践中η值可取0.8～0.9之间的数据。

力矩计算分析模块要实时计算车辆行驶过程中的两种力矩大小，并进行实时对比，借助计算机程序控制模块实现。以椭圆横截面罐体为例，程序流程控制包括顺序结构、选择结构、循环结构语句，图8为一种液罐车侧翻预警方法详细过程示意图。圆是一种特殊的椭圆，因此本流程图同样适合圆形横截面罐体液罐车力矩计算分析模块。

本发明实施例以椭圆横截面为例，对于其它横截面形状的罐体的侧翻预警本发明的技术方案同样适用。其它横截面形状罐体包括圆形、矩形和带有一定曲率的凸多边形，其它横截面形状的罐体进行侧翻预警时，仅是力矩计算分析模块算法模型不同，技术方案的核心思想是相同的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，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。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种液罐车侧翻预警装置，其特征在于，所述装置包括：

液位传感器，设置在液罐车罐体内部，用于获取所述罐体中液体高度；

第一倾角传感器，设置在所述液罐车上，用于获取道路超高；

第二倾角传感器，设置在所述罐体上，用于获取所述罐体的倾斜角；

加速度传感器，设置在所述罐体外侧，用于获取所述液罐车的离心加速度；

力矩获取模块，用于根据所述液体高度、所述道路超高、所述罐体的倾斜角、所述离心加速度和液罐车参数获得促使车辆侧翻力矩和阻碍车辆侧翻力矩；

侧翻预警模块，用于根据所述促使车辆侧翻力矩和所述阻碍车辆侧翻力矩进行侧翻预警。

2.根据权利要求1所述的液罐车侧翻预警装置，其特征在于，所述液罐车参数包括罐体径向的截面尺寸、液罐车准备质量、罐内液体质量、液罐车空载时重心高度、罐体最下端距地面距离和液罐车有效轮距。

3.根据权利要求2所述的液罐车侧翻预警装置，其特征在于，所述力矩获取模块具体还包括：

倾斜率获取单元，用于根据所述罐体的倾斜角和所述液罐车的离心加速度计算所述罐体内液面倾斜率；

质心位置获取单元，用于根据所述液体高度、所述罐体径向的截面尺寸和所述罐体内液面倾斜率获得罐内液体的质心位置；

力矩获取单元，用于根据所述质心位置、所述液罐车准备质量、所述罐内液体质量、所述液罐车空载时重心高度、所述罐体最下端距地面距离和所述液罐车有效轮距获得所述促使车辆侧翻力矩和所述阻碍车辆侧翻力矩。

4.根据权利要求1所述的液罐车侧翻预警装置，其特征在于，所述侧翻预警模块，具体包括：

侧翻预警单元，用于当所述促使车辆侧翻力矩除以所述阻碍车辆侧翻力矩大于设定阈值时，发出预警信号。

5.根据权利要求1所述的液罐车侧翻预警装置，其特征在于，所述促使车辆侧翻力矩的表达式为：M₁＝F_x1×h_o+F_x2×(h+y_c)，所述阻碍车辆侧翻力矩的表达式为：

其中，F_x1表示液罐车车体在x轴方向的受力，F_y1表示液罐车车体在y轴方向的受力，F_x2表示罐内液体在x轴方向的受力，F_y2表示罐内液体在y轴方向的受力，h_o表示液罐车空载时重心高度，h表示罐体最下端距地面距离，w_b表示液罐车有效轮距，x_c表示罐内液体质心横坐标，y_c表示罐内液体质心纵坐标。

6.一种液罐车侧翻预警方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-5任意一项所述的液罐车侧翻预警装置，包括：

通过液位传感器获取罐体中液体高度；

通过第一倾角传感器获取道路超高；

通过第二倾角传感器获取所述罐体的倾斜角；

通过加速度传感器获取所述液罐车的离心加速度；

根据所述液体高度、所述道路超高、所述罐体的倾斜角、所述离心加速度和液罐车参数获得促使车辆侧翻力矩和阻碍车辆侧翻力矩；

根据所述促使车辆侧翻力矩和所述阻碍车辆侧翻力矩进行侧翻预警。

7.根据权利要求6所述的液罐车侧翻预警方法，其特征在于，所述液罐车参数包括罐体径向的截面尺寸、液罐车准备质量、罐内液体质量、液罐车空载时重心高度、罐体最下端距地面距离和液罐车有效轮距。

8.根据权利要求7所述的液罐车侧翻预警方法，其特征在于，所述根据所述液体高度、所述道路超高、所述罐体的倾斜角、所述离心加速度和液罐车参数获得促使车辆侧翻力矩和阻碍车辆侧翻力矩，具体包括：

根据所述罐体的倾斜角和所述液罐车的离心加速度计算所述罐体内液面倾斜率；

根据所述液体高度、所述罐体径向的截面尺寸和所述罐体内液面倾斜率获得罐内液体的质心位置；

根据所述质心位置、所述液罐车准备质量、所述罐内液体质量、所述液罐车空载时重心高度、所述罐体最下端距地面距离和所述液罐车有效轮距获得所述促使车辆侧翻力矩和所述阻碍车辆侧翻力矩。

9.根据权利要求6所述的液罐车侧翻预警方法，其特征在于，所述根据所述促使车辆侧翻力矩和所述阻碍车辆侧翻力矩进行侧翻预警，具体包括：

当所述促使车辆侧翻力矩除以所述阻碍车辆侧翻力矩大于设定阈值时，发出预警信号。

10.根据权利要求6所述的液罐车侧翻预警方法，其特征在于，所述促使车辆侧翻力矩的表达式为：M₁＝F_x1×h_o+F_x2×(h+y_c)，所述阻碍车辆侧翻力矩的表达式为：

其中，F_x1表示液罐车车体在x轴方向的受力，F_y1表示液罐车车体在y轴方向的受力，F_x2表示罐内液体在x轴方向的受力，F_y2表示罐内液体在y轴方向的受力，h_o表示液罐车空载时重心高度，h表示罐体最下端距地面距离，w_b表示液罐车有效轮距，x_c表示罐内液体质心横坐标，y_c表示罐内液体质心纵坐标。

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