CN112364575A - 一种液罐车侧翻临界速度模型的构建方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液罐车侧翻临界速度模型的构建方法和系统。该液罐车侧翻临界速度模型的构建方法和系统，通过获取得到的液面倾斜率流体力学模型确定斜率，再根据斜率和获取的罐体外形尺寸确定液面与罐体的两个交点坐标，然后在根据斜率、获取得到的充装率和液面与罐体的两个交点坐标构建质心位置动力学模型之后，根据该质心位置动力学模型确定液罐车罐内的质心坐标，最后基于侧向力矩平衡原理根据质心坐标构建得到液罐车侧翻临界速度模型，进而能够填补现有技术中没有基于液罐车质心位置进行侧翻仿真模型构建的空白。

Description

一种液罐车侧翻临界速度模型的构建方法和系统

技术领域

本发明涉及罐车侧翻检测领域，特别是涉及一种液罐车侧翻临界速度模型的构建方法和系统。

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。

现有技术中一般采用道路交通事故再现分析对交通事故现场进行勘查，其运用多种技术手段，结合交通事故鉴定结论，当事人和目击者的陈述，对交通事故发生过程做出的推断。它是交通事故成因分析和责任认定的重要方法。车辆在事故发生前后的行驶速度快慢、方向及变化，为还原交通事故发生过程提供了依据。各国对事故再现软件已进行了深入研究，建立了多种事故再现模型，并相应地开发了许多事故再现软件。然而目前所有软件都不能开展液罐车侧翻事故仿真再现，造成现有交通事故仿真软件功能存在不完备等缺陷。当前世界各国有许多软件研发公司也致力研究液罐车侧翻仿真算法软件，但质心位置的核心算法没有取得突破。

因此，提供一种基于质心位置的液罐车侧翻仿真模型是本领域亟待解决的一个技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种液罐车侧翻临界速度模型的构建方法和系统，以填补现有技术中没有基于液罐车质心位置进行侧翻仿真模型构建的空白。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种液罐车侧翻临界速度模型的构建方法，包括：

获取液罐车转向运动时液面倾斜率流体力学模型；

根据所述液面倾斜率流体力学模型确定斜率；

获取罐体外形尺寸和液罐车罐体的充装率；所述罐体外形尺寸包括：罐体的长半轴和罐体的短半轴；

根据所述斜率、所述充装率和所述罐体外形尺寸确定液面与罐体的两个交点坐标；

根据所述液面与罐体的两个交点坐标构建质心位置动力学模型；

根据所述质心位置动力学模型确定液罐车罐内的质心坐标；

基于侧向力矩平衡原理根据所述质心坐标构建液罐车侧翻临界速度模型。

优选的，所述获取液罐车转向运动时液面倾斜率流体力学模型，之前还包括：

获取重力加速和液罐车侧向加速度在非惯性坐标系中各坐标轴上的分量；

根据所述分量构建所述液面倾斜率流体力学模型；所述液面倾斜率流体力学模型为：

其中，k为斜率，x′为非惯性坐标系的横坐标，z′为非惯性坐标系的纵坐标，g为重力加速度，a_n为侧向加速度，gsinβ为重力加速度g在x′上的分量，gcosβ为重力加速度g在z′上的分量，a_nsinβ为侧向加速度a_n在x′上的分量，a_ncosβ为侧向加速度a_n在z′上的分量，β为水平面与液罐车横截面的夹角。

优选的，所述根据所述斜率、所述充装率和所述罐体外形尺寸确定液面与罐体的两个交点坐标，具体包括：

以所述液罐车罐体与液罐车底盘连接处的中心点为原点，以与所述液罐车罐体的长半轴平行的线为x轴，以与所述液罐车罐体的短半轴平行的线为y轴构建坐标系；

根据所述坐标系确定所述液罐车罐体内的液面直线方程；

根据所述斜率、所述罐体外形尺寸和所述液面直线方程确定所述液面与罐体的两个交点坐标。

优选的，所述根据所述液面与罐体的两个交点坐标构建质心位置动力学模型，具体包括：

基于所述坐标系，采用均质物体的重心计算方法，根据所述液面与罐体的两个交点坐标构建质心位置动力学模型。

对应于上述提供的液罐车侧翻临界速度模型的构建方法，本发明还提供了一种液罐车侧翻临界速度模型的构建系统，如下：

一种液罐车侧翻临界速度模型的构建系统，包括：

液面倾斜率流体力学模型获取模块，用于获取液罐车转向运动时液面倾斜率流体力学模型；

斜率确定模块，用于根据所述液面倾斜率流体力学模型确定斜率；

罐体参数获取模块，用于获取罐体外形尺寸和液罐车罐体的充装率；所述罐体外形尺寸包括：罐体的长半轴和罐体的短半轴；

交点坐标确定模块，用于根据所述斜率、所述充装率和所述罐体外形尺寸确定液面与罐体的两个交点坐标；

质心位置动力学模型构建模块，用于根据所述液面与罐体的两个交点坐标构建质心位置动力学模型；

质心坐标确定模块，用于根据所述质心位置动力学模型确定液罐车罐内的质心坐标；

液罐车侧翻临界速度模型构建模块，用于基于侧向力矩平衡原理根据所述质心坐标构建液罐车侧翻临界速度模型。

优选的，还包括：

分量获取模块，用于获取重力加速和液罐车侧向加速度在非惯性坐标系中各坐标轴上的分量；

液面倾斜率流体力学模型构建模块，用于根据所述分量构建所述液面倾斜率流体力学模型；所述液面倾斜率流体力学模型为：

其中，k为斜率，x′为非惯性坐标系的横坐标，z′为非惯性坐标系的纵坐标，g为重力加速度，a_n为侧向加速度，gsinβ为重力加速度g在x′上的分量，gcosβ为重力加速度g在z′上的分量，a_nsinβ为侧向加速度a_n在x′上的分量，a_ncosβ为侧向加速度a_n在z′上的分量，β为水平面与液罐车横截面的夹角。

优选的，所述交点坐标确定模块具体包括：

坐标系构建单元，用于以所述液罐车罐体与液罐车底盘连接处的中心点为原点，以与所述液罐车罐体的长半轴平行的线为x轴，以与所述液罐车罐体的短半轴平行的线为y轴构建坐标系；

液面直线方程确定单元，用于根据所述坐标系确定所述液罐车罐体内的液面直线方程；

第一交点坐标确定单元，用于根据所述斜率、所述罐体外形尺寸和所述液面直线方程确定所述液面与罐体的两个交点坐标。

优选的，所述质心位置动力学模型构建模块具体包括：

质心位置动力学模型构建单元，用于基于所述坐标系，采用均质物体的重心计算方法，根据所述液面与罐体的两个交点坐标构建质心位置动力学模型。

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：

本发明提供的液罐车侧翻临界速度模型的构建方法和系统，通过获取得到的液面倾斜率流体力学模型确定斜率，再根据斜率和获取的罐体外形尺寸确定液面与罐体的两个交点坐标，然后在根据斜率、获取得到的充装率和液面与罐体的两个交点坐标构建质心位置动力学模型之后，根据该质心位置动力学模型确定液罐车罐内的质心坐标，最后基于侧向力矩平衡原理根据质心坐标构建得到液罐车侧翻临界速度模型，进而能够填补现有技术中没有基于液罐车质心位置进行侧翻仿真模型构建的空白。

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为本发明提供的液罐车侧翻临界速度模型的构建方法的流程图；

图2为本发明实施例中液罐车转向运动时液面倾斜率计算示意图；

图3为本发明实施例中椭圆形液罐车转向运动液面分析图；

图4为本发明实施例中液面横截面工况组合示意图；

图5为本发明实施例中液罐车侧向力矩分析图；

图6为本发明实施例中液罐车在转向运动时质心位置随着充装率的变化图；

图7为本发明实施例中液罐车在转向运动时质心位置随着侧向加速度(离心加速度)的变化图；

图8为本发明实施例中液罐车在转向运动时质心位置随着罐体宽度的变化图；

图9为本发明实施例中临界侧翻速度计算程序流程图；

图10为本发明实施例中液罐车临界侧翻速度与充装率的关系图；

图11为本发明提供的液罐车侧翻临界速度模型的构建系统的结构示意图。

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液罐车侧翻临界速度模型的构建方法和系统，以填补现有技术中没有基于液罐车质心位置进行侧翻仿真模型构建的空白。

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。

图1为本发明提供的液罐车侧翻临界速度模型的构建方法的流程图，如图1所示，一种液罐车侧翻临界速度模型的构建方法，包括：

步骤100：获取液罐车转向运动时液面倾斜率流体力学模型。

步骤101：根据液面倾斜率流体力学模型确定斜率。

步骤102：获取罐体外形尺寸和液罐车罐体的充装率。罐体外形尺寸包括：罐体的长半轴和罐体的短半轴。

步骤103：根据斜率、充装率和罐体外形尺寸确定液面与罐体的两个交点坐标。

步骤104：根据液面与罐体的两个交点坐标构建质心位置动力学模型。

步骤105：根据质心位置动力学模型确定液罐车罐内的质心坐标。

步骤106：基于侧向力矩平衡原理根据质心坐标构建液罐车侧翻临界速度模型。

其中，在上述步骤100之前还优选包括针对液面倾斜率流体力学模型的构建过程，其具体如下：

获取重力加速度和液罐车侧向加速度在非惯性坐标系中各坐标轴上的分量。

根据分量构建液面倾斜率流体力学模型。液面倾斜率流体力学模型为：

其中，k为斜率，x′为非惯性坐标系的横坐标，z′为非惯性坐标系的纵坐标，g为重力加速度，a_n为侧向加速度，gsinβ为重力加速度g在x′上的分量，gcosβ为重力加速度g在z′上的分量，a_nsinβ为侧向加速度a_n在x′上的分量，a_ncosβ为侧向加速度a_n在z′上的分量，β为水平面与液罐车横截面的夹角。

下面以椭圆形罐体的液罐车为例对液面倾斜率流体力学模型的构建过程进行具体说明。

根据流体力学原理，可以计算出液罐车处于不同侧向加速度时，液面倾斜率k的大小。液罐车液面斜率k是确定不同转向工况的基础数据。假设液罐车在转向行驶时的侧向加速度为a_n，则罐体内单位质量流体受到的惯性力为-a_n。如图2所示，建立固定在罐体的非惯性坐标系o′x′z′，z′轴与椭圆罐体短轴重合，原点处于自油液面处。图2中α为液面与水平面的夹角，β为罐体横截面与水平面的夹角。选取液体内部某单位质量液体dM进行分析，设重力加速度为g，则单位流体受到质量力f为：

将式(1)代入液体静力学基本方程得：

即：

在上式中，g和a_n在x′轴和z′轴上的分量大小为：

g_x′＝gsinβ；g_z′＝gcosβ；a_nx′＝a_ncosβ，a_nz′＝a_nsinβ

式(2)中p为质量流体dM处液体压强，ρ为液体的密度，因此罐体内液体压强微分方程为：

dp＝ρ[(g_x′-a_nx′)dx′+(g_z′-a_nz′)dz′] (3)

根据自由面l为等压面的这一特点，即式(1)满足dp＝0边界条件，液罐车转向运动时液面倾斜率流体力学模型为：

由(4)式可知，液面的斜率与法向加速度、罐体的倾斜程度、充装率有关，但罐体横截面形状无关，因此该模型适合计算罐体为任意形状液面形状倾斜率计算。

一般情况下车辆悬架变形引起罐体最大侧倾角度，与罐体横截面与水平面的夹角近似相互抵消，因此当车辆行驶速度为v，转向半径为r时，液罐车转向运动时液面倾斜率流体力学模型可简化为：

上述步骤103确定两个交点坐标的方法有两种，其中一种确定方法的具体实施过程为：

以液罐车罐体与液罐车底盘连接处的中心点为原点，以与液罐车罐体的长半轴平行的线为x轴，以与液罐车罐体的短半轴平行的线为y轴构建坐标系。

根据坐标系确定液罐车罐体内的液面直线方程。

根据斜率、罐体外形尺寸和液面直线方程确定液面与罐体的两个交点坐标。

下面还以椭圆形罐体为例，对上述确定两个交点坐标的第一种确定方式进行具体说明：

通常情况下罐内液体质量沿罐体纵向轴线方向是均匀分布的，且罐体与车辆底盘连接设计时，罐体纵向平面与车辆底盘纵向平面重合，相互之间荷载为均布载荷，因此分析液罐车侧倾稳定力学特性时，取罐体横截面受力即可。

设椭圆形罐体的长半轴为a、短半轴为b。建立如图3所示坐标，x轴与长轴平行，y轴与短轴重合，原点设在椭圆形下象限点(液罐车罐体与液罐车底盘连接处的中心点)处，液面与罐体两个交点坐标分别为(x₁,y₁)和(x₂,y₂)。

其中，工况Ⅰ是车辆处于平衡状态时，液面成一条水平线。

工况Ⅱ～工况Ⅵ是车辆转向运动时，罐内液体横截面可能的五种形状，计算交点坐标(x₁,y₁)和(x₂,y₂)的值时，需要将椭圆方程、液面直线方程，联立后得到下式：

进一步，上述步骤104构建质心位置动力学模型具体包括：基于坐标系，采用均质物体的重心计算方法，根据斜率、充装率和液面与罐体的两个交点坐标构建质心位置动力学模型。

而为了提高确定质心坐标的准确定，在本发明提供的技术方案中，优选依据不同的工况构建不同的质心位置动力学模型，其具体过程如下：

根据公式(5)计算得到的液面斜率k，并结合罐体外形尺寸、液体充装率，可以将液罐车转向行驶分为六种工况，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。其中，图4中，c_s(x_cs，y_cs)为在平衡状态时液体质心坐标。(0，y_s)为平衡状态时液面与y轴的交点坐标。c(x_cs，y_cs)为转向运动时液体质心坐标。(x₁，y₁)、(x₂，y₂)为转向运动时液面与罐体交点坐标。

构建得到的各工况的质心位置动力学模型具体如下：

工况Ⅰ：

x_c＝0 (6)

工况Ⅱ：

工况Ⅲ：

工况Ⅳ：

工况Ⅴ：

工况Ⅵ：

公式(6)～(17)字母含义：x_c为液体质心横坐标，y_c为液体质心纵坐标，A为液体的横截面积，a为椭圆长半轴，b为椭圆短半轴。

在上述步骤106确定液罐车侧翻临界速度模型过程中，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，得出了液罐车在不同工况下，罐内液体的质心坐标，并运用侧向力矩平衡原理，推导出液罐车侧翻临界速度计算力学模型。其具体构建原理如下：

液罐车在充装状态下转向运动时，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，即图5中的逆时针力矩。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，即图5中的顺时针力矩。以液罐车外侧轮胎为转动点，根据力矩平衡原理，当液罐车处于临界侧翻状态时，顺时针力矩和逆时针力矩相等。

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，受车可以不考虑。

液罐车车体在x轴方向受力：

液罐车车体在y轴方向受力：

罐内液体在x轴方向受力：

罐内液体在y轴方向受力：

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) (22)

以车辆外侧车轮为转动点，阻碍车辆侧翻力矩:

当M₁＝M₂时，车辆处于临界侧状态，即液罐车侧翻临界速度计算力学模型：

式(18)～式(24)符号含义如下表1所示：

表1式(18)～式(24)符号含义

运用质心位置计算动力学模型，可得到液罐车在转向运动时质心位置随着充装率、侧向加速度(离心加速度)、罐体宽度的变化图像，如图6－图8所示。其中，图6～图8中，ΔC为液体质心位置的改变量。ΔC_x为液体质心位置在x方向改变量。ΔC_y为液体质心位置在y方向改变量。

根据式(24)液罐车侧翻临界速度计算力学模型，需要采集的数据有：罐车及罐体参数m_o、h_o、h、w_b、a和b。充装率ε、液体密度ρ、车辆行驶半径r、道路超高i。将上述参数变量代入液罐车侧翻临界速度计算力学模型，可以计算出液罐车临界侧翻速度。

计算液罐车临界侧翻速度直接人工计算难度较大，可以通过计算机程序实现。程序实现基本思路如下：输入变量主要有输入根据上述参数值，整个程序流程控制包括顺序结构、选择结构、循环结构语句，图9为程序流程图。根据实际需要，可以确定计算精度，即M₁－M₂＝±δ(δ为精度值)最终输出速度，即液罐车侧翻临界速度v_T。质心位置计算动力学模型不同的工况公式判断条件如表2所示。

表2质心位置计算动力学模型不同的工况公式判断条件

采用Matlab语言，当车辆参数、罐体外形尺寸确定前提下，可以得到液罐车临界侧翻速度与充装率的关系，如图10所示。

综上，本发明提供的技术方案，首先运用流体力学知识，构建液罐车转向运动时液面倾斜率流体力学模型，利用该模型，求出液罐车转向运动时液面斜率值。其次以液面斜率值、罐体充装率为自变量，将液罐车转向运动时分为六种工况，运用均质物体的重心计算方法，构建成六种工况下的质心位置计算动力学模型，利用该模型求出液体质心坐标值。最后以液体质心坐标值、车辆、罐体、道路相关参数变自变量，根据力矩平衡原理，构建出液罐车侧翻临界速度计算力学模型，利用该模型求出液罐车的临界侧翻速度。液罐车转向运动时六种工况判断、质心计算、液罐车的临界侧翻速度求解，计算量大，人工难以完成，本发明还介绍了一套计算编程算法思路和编程流程图，并提供了基于Matlab编程绘制的质心变化图像和液罐车临界侧翻速度与充装率的关系图。

并且，本发明提供的上述方案涵盖了液罐车在不同充充装率、不同侧向加速度时重心位置的精确计算方法，并通过力矩平衡原理得到液罐车的侧翻速度大小，为液罐车侧翻事故仿真提供核心算法。在研发本发明的过程，采用Auto CAD软件作图法，对本发明不同工况下质心位置计算结果验证，结果表明本算法准确度非常高，完全适用于液罐车侧翻事故仿真需要。

此外，对应于上述提供的液罐车侧翻临界速度模型的构建方法，本发明还提供了一种液罐车侧翻临界速度模型的构建系统，如图11所示，该液罐车侧翻临界速度模型的构建系统，包括：液面倾斜率流体力学模型获取模块1、斜率确定模块2、罐体参数获取模块3、交点坐标确定模块4、质心位置动力学模型构建模块5、质心坐标确定模块6和液罐车侧翻临界速度模型构建模块7。

其中，液面倾斜率流体力学模型获取模块1用于获取液罐车转向运动时液面倾斜率流体力学模型。

斜率确定模块2用于根据液面倾斜率流体力学模型确定斜率。

罐体参数获取模块3用于获取罐体外形尺寸和液罐车罐体的充装率。罐体外形尺寸包括：罐体的长半轴和罐体的短半轴。

交点坐标确定模块4用于根据斜率、充装率和罐体外形尺寸确定液面与罐体的两个交点坐标。

质心位置动力学模型构建模块5用于根据液面与罐体的两个交点坐标构建质心位置动力学模型。

质心坐标确定模块6用于根据质心位置动力学模型确定液罐车罐内的质心坐标。

液罐车侧翻临界速度模型构建模块7用于基于侧向力矩平衡原理根据质心坐标构建液罐车侧翻临界速度模型。

作为本发明的一优选实施方式，上述的液罐车侧翻临界速度模型的构建系统还包括：分量获取模块和液面倾斜率流体力学模型构建模块。

其中，分量获取模块用于获取重力加速和液罐车侧向加速度在非惯性坐标系中各坐标轴上的分量。

液面倾斜率流体力学模型构建模块用于根据分量构建液面倾斜率流体力学模型。液面倾斜率流体力学模型为：

其中，k为斜率，x′为非惯性坐标系的横坐标，z′为非惯性坐标系的纵坐标，g为重力加速度，a_n为侧向加速度，gsinβ为重力加速度g在x′上的分量，gcosβ为重力加速度g在z′上的分量，a_nsinβ为侧向加速度a_n在x′上的分量，a_ncosβ为侧向加速度a_n在z′上的分量，β为水平面与液罐车横截面的夹角。

作为本发明的另一优选实施方式，上述交点坐标确定模块4具体包括：坐标系构建单元、液面直线方程确定单元和第一交点坐标确定单元。

其中，坐标系构建单元用于以液罐车罐体与液罐车底盘连接处的中心点为原点，以与液罐车罐体的长半轴平行的线为x轴，以与液罐车罐体的短半轴平行的线为y轴构建坐标系。

液面直线方程确定单元用于根据坐标系确定液罐车罐体内的液面直线方程。

第一交点坐标确定单元用于根据斜率、罐体外形尺寸和液面直线方程确定液面与罐体的两个交点坐标。

作为本发明的再一优选实施方式，上述质心位置动力学模型构建模块5具体包括：质心位置动力学模型构建单元。

其中，质心位置动力学模型构建单元用于基于坐标系，采用均质物体的重心计算方法，根据斜率、充装率和液面与罐体的两个交点坐标构建质心位置动力学模型。

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 (8)

1.一种液罐车侧翻临界速度模型的构建方法，其特征在于，包括：

获取液罐车转向运动时液面倾斜率流体力学模型；

根据所述液面倾斜率流体力学模型确定斜率；

获取罐体外形尺寸和液罐车罐体的充装率；所述罐体外形尺寸包括：罐体的长半轴和罐体的短半轴；

根据所述斜率、所述充装率和所述罐体外形尺寸确定液面与罐体的两个交点坐标；

根据所述液面与罐体的两个交点坐标构建质心位置动力学模型；

根据所述质心位置动力学模型确定液罐车罐内的质心坐标；

基于侧向力矩平衡原理根据所述质心坐标构建液罐车侧翻临界速度模型。

2.根据权利要求1所述的液罐车侧翻临界速度模型的构建方法，其特征在于，所述获取液罐车转向运动时液面倾斜率流体力学模型，之前还包括：

获取重力加速和液罐车侧向加速度在非惯性坐标系中各坐标轴上的分量；

根据所述分量构建所述液面倾斜率流体力学模型；所述液面倾斜率流体力学模型为：

其中，k为斜率，x′为非惯性坐标系的横坐标，z′为非惯性坐标系的纵坐标，g为重力加速度，a_n为侧向加速度，gsinβ为重力加速度g在x′上的分量，gcosβ为重力加速度g在z′上的分量，a_nsinβ为侧向加速度a_n在x′上的分量，a_ncosβ为侧向加速度a_n在z′上的分量，β为水平面与液罐车横截面的夹角。

3.根据权利要求1所述的液罐车侧翻临界速度模型的构建方法，其特征在于，所述根据所述斜率、所述充装率和所述罐体外形尺寸确定液面与罐体的两个交点坐标，具体包括：

以所述液罐车罐体与液罐车底盘连接处的中心点为原点，以与所述液罐车罐体的长半轴平行的线为x轴，以与所述液罐车罐体的短半轴平行的线为y轴构建坐标系；

根据所述坐标系确定所述液罐车罐体内的液面直线方程；

根据所述斜率、所述罐体外形尺寸和所述液面直线方程确定所述液面与罐体的两个交点坐标。

4.根据权利要求3所述的液罐车侧翻临界速度模型的构建方法，其特征在于，所述根据所述液面与罐体的两个交点坐标构建质心位置动力学模型，具体包括：

基于所述坐标系，采用均质物体的重心计算方法，根据所述液面与罐体的两个交点坐标构建质心位置动力学模型。

5.一种液罐车侧翻临界速度模型的构建系统，其特征在于，包括：

液面倾斜率流体力学模型获取模块，用于获取液罐车转向运动时液面倾斜率流体力学模型；

斜率确定模块，用于根据所述液面倾斜率流体力学模型确定斜率；

罐体参数获取模块，用于获取罐体外形尺寸和液罐车罐体的充装率；所述罐体外形尺寸包括：罐体的长半轴和罐体的短半轴；

交点坐标确定模块，用于根据所述斜率、所述充装率和所述罐体外形尺寸确定液面与罐体的两个交点坐标；

质心位置动力学模型构建模块，用于根据所述液面与罐体的两个交点坐标构建质心位置动力学模型；

质心坐标确定模块，用于根据所述质心位置动力学模型确定液罐车罐内的质心坐标；

液罐车侧翻临界速度模型构建模块，用于基于侧向力矩平衡原理根据所述质心坐标构建液罐车侧翻临界速度模型。

6.根据权利要求5所述的液罐车侧翻临界速度模型的构建系统，其特征在于，还包括：

分量获取模块，用于获取重力加速和液罐车侧向加速度在非惯性坐标系中各坐标轴上的分量；

液面倾斜率流体力学模型构建模块，用于根据所述分量构建所述液面倾斜率流体力学模型；所述液面倾斜率流体力学模型为：

其中，k为斜率，x′为非惯性坐标系的横坐标，z′为非惯性坐标系的纵坐标，g为重力加速度，a_n为侧向加速度，gsinβ为重力加速度g在x′上的分量，gcosβ为重力加速度g在z′上的分量，a_nsinβ为侧向加速度a_n在x′上的分量，a_ncosβ为侧向加速度a_n在z′上的分量，β为水平面与液罐车横截面的夹角。

7.根据权利要求5所述的液罐车侧翻临界速度模型的构建系统，其特征在于，所述交点坐标确定模块具体包括：

坐标系构建单元，用于以所述液罐车罐体与液罐车底盘连接处的中心点为原点，以与所述液罐车罐体的长半轴平行的线为x轴，以与所述液罐车罐体的短半轴平行的线为y轴构建坐标系；

液面直线方程确定单元，用于根据所述坐标系确定所述液罐车罐体内的液面直线方程；

第一交点坐标确定单元，用于根据所述斜率、所述罐体外形尺寸和所述液面直线方程确定所述液面与罐体的两个交点坐标。

8.根据权利要求7所述的液罐车侧翻临界速度模型的构建系统，其特征在于，所述质心位置动力学模型构建模块具体包括：

质心位置动力学模型构建单元，用于基于所述坐标系，采用均质物体的重心计算方法，根据所述液面与罐体的两个交点坐标构建质心位置动力学模型。

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