CN115217055B - 一种失速大货车收费车道紧急刹车系统、控制方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于车辆制动技术领域，公开了一种失速大货车收费车道紧急刹车系统、控制方法及设备。所述失速大货车收费车道紧急刹车系统包括固定模块、制动模块、传感模块、控制模块、传输及管理模块、供电模块。本发明该系统是将一套附属的刹车系统快速装配在失控货车上面，从而帮助失控货车制动的设备。故系统的刹车能力远超过货车原有的刹车系统，且系统的强度具备在重载货车冲击力下正常使用的能力。在失控车辆车轮进入紧急刹车系统平台后，车轮由于重力作用自动下压液压组件，从而实现车轮的固定；同时液压组件带有滚动构件，能够使车轮在其上运动，避免车轮抱死导致翻车情况出现。同时车体固定组件从设备两侧弹入，固定好车头车体。

Description

一种失速大货车收费车道紧急刹车系统、控制方法及设备

技术领域

本发明属于车辆制动技术领域，尤其涉及一种失速大货车收费车道紧急刹车系统、控制方法及设备。

背景技术

长下坡是国内公路由于地形原因常见的一种地形，一般从几公里到几十公路长度不等。大型货车在此路段行驶由于长时间制动，容易出现刹车失灵状况，造成货运车辆失控情况引起重大交通事故。故一般交警部门和运输管理部门在长下坡路段通过建立入口强制休息与降温措施、宣传措施来保证货运车辆的安全系数，但是仍然不能杜绝事故发生。其原因是由于车况的不同，即使采取了降温措施，在较长的下坡距离上面，仍然可能造成刹车过热而失灵的情况出现。故在下坡路段，主要采取以下措施应对失控车辆。

采用避险车道救助失控车辆。此方法是最为有效的应对失控车辆的救助方案，但是部分失控车辆出于对车辆和人员的侥幸心理，不愿意驶入避险车道，避险车道无法发挥主动避险的作用。收费站设置应急车道一般长下坡的终点可能设置匝道或者主线收费站，失控车辆不驶入避险车道，就会直接冲入收费站造成更大伤亡和财产损失，故在长下坡的收费站会在正对道路的方向设置应急车道，失控车辆可直接由此通过收费站，避免对收费站造成损失。但是失控货车仍然会继续前冲，直至冲入市区等处才能停止，造成更大损失。设置辅助减速带和减速护栏等装置。此方案最大的问题是面对重载的货车，辅助减速带基本没有减速作用，减速护栏司机很难准确的靠近减速，实用性不高。

综上所述，现实中面对失速货车，现有的解决方案均存在局限性，需要通过系统化的装备来解决大货车失速后的救助问题。

总结来看，现在长下坡失速货车90％的问题都由避险车道来解决，出现重大事故的车辆基本都是不使用避险车道制动，而直接冲入收费站或者经过收费站冲入市区导致的事故。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术处理长下坡失速货车中，没有利用一种安装在收费站专供失控货车使用的应急车道上面，通过机械制动构造与电路控制的紧急刹车系统，使大货车能够依靠辅助刹车系统逐渐减速停止，避免货车失控造成的交通事故。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种失速大货车收费车道紧急刹车系统、控制方法及设备。

所述技术方案如下：一种失速大货车收费车道紧急刹车系统包括固定模块、制动模块、传感模块、控制模块、传输及管理模块、供电模块；

所述固定模块用于对失控货车进行缓冲以及将失控货车进行固定；

所述制动模块用于代替原有失效的刹车系统，在传感模块和控制模块的作用下，按照预设的模型曲线，根据车辆的状况逐步增加摩擦力，时失控车辆减速至完全停止；

所述传感模块用于对车辆轮胎固定后侧向进行测量，并根据测量的信息进行转向参数的提供；

所述控制模块用于检测失控货车的速度、冲击力参数，根据车辆失控的状况，按照预设的减速流程控制紧急刹车设备制动的过程；

所述传输及管理模块用于检测上述各模块运行状态传输以及制动过程中的数据传输；

所述供电模块，用于在制动过程中通过自带的备用电池为各模块的正常运行提供能源。

进一步，所述固定模块包括：

设备固定装置，用于设备与收费车道连接的部分，防止设备移动，同时给予失控货车与设备接触时一定的固定与缓冲力，保证货车车头、车轮与设备紧密连接；

失控货车车轮固定装置，用于设备中与失控货车车轮固定，在失控货车接触到设备固定位置后，失控货车车轮在车轮滚动模块斜坡上由于自重下沉，嵌入滚动液压滑轮中，将车轮逐步固定。

所述设备固定装置包括：

固定夹板，用于车头需要固定时，由两侧向中心快速传动，通过液压传动杆将车头两侧锁定；

液压滑轮开始阶段在电机的传动下由两侧向中间快速运动，直至接触车辆侧面，之后由车头、车身侧面两面形成三点式固定；车身接触板侧面利用接触板传动杆采用液压三点式支撑。

进一步，所述制动模块的转向模块，车辆完全固定下，用于转动方向盘操作主动刹车轮转动；同时制动模块中的车轮滚动模块用于检测车辆轮胎在空转，将检测信号发送传输及管理模块，向管理中心报警。

进一步，传感模块检测到压力传感后，转向模块进行主动刹车轮一定程度的转向操作。

进一步，所述传感模块采用液体压力传感器，在车辆轮胎固定后侧向采用小滚珠测量；车轮转向时，小滚珠受到一个附加的侧向压力，压力传感器收到压力变化后，相应的向转向模块提供转向的参数。

进一步，所述控制模块在整个制动的过程中通过计算控制相关模块的控制指令。

本发明的另一目的在于提供一种失速大货车收费车道紧急刹车系统的控制方法包括：

当有失控车辆冲入收费站失控车辆专用车道后，固定模块的设备固定装置、失控货车车轮固定装置与失控车辆车头、轮胎相连接，货车轮胎在制动模块中的车轮滚动模块中空转并被检测，将检测的信息向管理中心报警，有失控车辆进入车道；

主动刹车轮代替失控车辆前行，开始根据预设参数逐步刹车，降低失控车辆速度；车辆需要进行转向操作，根据方向盘转动情况同步控制主动刹车轮转向；失控货车车轮也在制动模块的作用下减速直至停止。

在主动刹车轮代替失控车辆前行，开始根据预设参数逐步刹车，降低失控车辆速度中，失速大货车收费车道紧急刹车系统根据车辆运行的状况，主动改变制动力的范围，形成刹车曲线，避免车辆的侧翻；

所述预设参数包括：

失速大货车收费车道紧急刹车系统的总有效质量为m₁，弹性模量为k₁，车辆质量为m₂，弹性模量为k₂，忽略阻尼作用，失速大货车收费车道紧急刹车系统位移用x₁表示，车辆位移为x₂，运动方程式为

m₁x₁+(k₁+k₂)x₁-k₂x₂＝0

m₂x₂-k₂x₁+k₂x₂＝0

初始条件:x₁＝0，x₂＝0，x₁＝0，x₂＝v₀；令简化求解方程组，从而得到：/>

式中，

则冲撞力为F＝k₂(x_2-x₁)；

进一步，所述失速大货车收费车道紧急刹车系统的控制方法还包括：

在收费站失控车辆专用车道处安装设备固定桩，将紧急刹车系统设备部分固定在上面，并与管理系统通过网络连接。

本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述的失速大货车收费车道紧急刹车系统的控制方法。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：

第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：

本发明有效的失控车辆制动手段：

本发明是针对失控大货车失去制动能力后的一种辅助设备，目的就是通过与失控货车的快速连接，代替原有刹车系统实现回复制动能力的手段。其核心技术点如下：

1、车辆快速连接

主要通过车身对接和车轮固定两个方面实现。车身通过两侧的液压驱动的杠杆，将设备和车身紧密固定。车轮则是通过自身重力陷入液压滚动构件，通过摩擦力逐渐减速并锁死的过程，直至完全停止。该部分解决的技术问题是液压传动的速度与液压滚动构件摩擦力设置的力度，太慢则无法起到快速固定的作用，太快则可能固定不够牢固。

2、减速模型

车身与设备固定连接后，刹车系统即立即制动停止失控车辆，在这个过程中所要解决的技术问题是制动力度的问题。制动力是一个由低至高变化的过程，幅度太快容易造成车辆抱死翻车，太慢则制动距离过长无法起到刹车的作用。故在研究过程中采取理论计算与实际测试比较的结果得出制动力曲线，并根据实时测量数据调整。

3、测量数据的准确与稳定

由于需要实时与车辆速度、冲击力等参数进行比对，精准控制制动力，故测量数据的准确与稳定极为重要。设备主要采用高精度测量模块与数据处理装置解决。

长下坡失控货车出现事故主要还是制动失效，驾驶员无法控制车辆所致，市场上的产品或者解决方案并不能有效的增加失控货车的制动能力，也就很难控制失控车辆减速直至停止。现实中面对失控货车冲击收费站，相关管理人员即使知道货车失控，也很难帮助货车减速，而通过这一紧急刹车系统，可以有效的帮助驾驶员控制车辆减速，避免重大事故的发生。

本发明智能化的制动手段：

制动系统是经过理论计算与实际测试得到的控制参数，通过实时检测车辆失控的状态，智能化的控制整个制动过程，避免了制动不足或者太足导致失控车辆虽然停止，但是车辆或者货物由于惯性导致货车损坏甚至驾驶员受伤死亡的情况出现。

本发明全局化的管控

通过网络传输系统，实时监测紧急刹车系统的运行状态，同时在设备被撞击工作后，及时向管理单位报警。系统可以进行多个设备的运行管理，并联动相关交警、路政、消防等单位。

本发明定制化的结构设计：

该系统是将一套附属的刹车系统快速装配在失控货车上面，从而帮助失控货车制动的设备。故系统的刹车能力远超过货车原有的刹车系统，且系统的强度具备在重载货车冲击力下正常使用的能力。

在失控车辆车轮进入紧急刹车系统平台后，车轮由于重力作用自动下压液压组件，从而实现车轮的固定；同时液压组件带有滚动构件，能够使车轮在其上运动，避免车轮抱死导致翻车情况出现。同时车体固定组件从设备两侧弹入，固定好车头车体。

第二，把技术方案看作一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：

本发明提出一种安装在收费站专供失控货车使用的应急车道上面，通过机械制动构造与电路控制的紧急刹车系统，使大货车能够依靠辅助刹车系统逐渐减速停止，避免货车失控造成的交通事故。

第三，作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：

(1)本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：我国是个多山的国家使得长下坡公路数量多范围广，而大货车主要在长下坡路段失控造成事故。对大货车进行制动保护，避免重大交通事故的发生，具有广泛的市场价值。同时现有的解决方案无论是建设避险车道、安装长距离制动护栏、安装车辆监测系统等，均投入成本巨大。而本发明的设备可以采用较低成本实现对失控大货车的制动。

(2)本发明的技术方案填补了国内外业内技术空白：国内外目前主要是实现了对大货车失控状态的检测，仅能知道或判断货车存在失控的情况，而无法实现对失控货车的制动救助；而目前主要的大货车制动救助方法是避险车道、减速带、减速栏杆等辅助设备，没有实现对失控车辆的直接制动，往往造成车辆严重的损坏，救助效果不佳，本技术方案实现了一种性价比高、制动性能好的失控大货车制动解决方案，填补了国内对于长下坡失控车辆有效救助的技术方案。

(3)本发明的技术方案是否解决了人们一直渴望解决、但始终未能获得成功的技术难题：在每年的交通事故统计中，山区公路发生的交通事故绝对次数相对较少，但事故的死亡率却比平原公路和城市道路高得多，并且特大交通事故占全国的60％以上，原因就是大货车失控后由于自身质量较高造成重大损失的出现。而之前的技术方案往往注重监测轻救援，尤其是除了避险车道以外很难短时间控制住失控大货车。故市场需要一种高效、稳定、安全的失控大货车控制方案，不仅要保证道路周边人车物的安全，更需要注重大货车自身人员和财产的安全，故采用高效刹车系统的紧急大货车刹车系统，可以实现这一目标。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本发明实施例提供的失速大货车收费车道紧急刹车系统示意图；

图2是本发明实施例提供的车身接触板侧面利用接触板传动杆采用液压三点式支撑示意图；

图3是本发明实施例提供的失速大货车收费车道紧急刹车系统实物图；

图4是本发明实施例提供的失速大货车收费车道紧急刹车系统中主动刹车轮连接示意图；

图5是本发明实施例提供的失速大货车收费车道紧急刹车系统控制方法流程图；

图6是本发明实施例提供的利用ANSYS Workbench平台建立系统级的复杂机构的动力学模型，并据此分析在机械运转过程中各构件的受力、各构件的质量与机械运动之间的相互关系以及机械运动过程中能量的平衡和分配关系的仿真效果图；

图中：1、固定模块；1-1、固定夹板；1-2、液压传动杆；1-3、液压滑轮；1-4、电机；1-5、车身接触板；1-6、接触板传动杆；2、制动模块；2-1、转向模块；2-2、主动刹车轮；2-3、车轮滚动模块；3、传感模块；3-1、液体压力传感器；3-2、小滚珠；4、控制模块；5、传输及管理模块；6、供电模块。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

一、解释说明实施例：

实施例1

如图1所示，本发明实施例提供一种失速大货车收费车道紧急刹车系统由固定模块1、制动模块2、传感模块3、控制模块4、传输及管理模块5、供电模块6构成。

所述固定模块1包括：

设备固定装置，用于设备与收费车道连接的部分，防止设备移动，同时给予失控货车与设备接触时一定的固定与缓冲力，保证货车车头、车轮与设备紧密连接；

失控货车车轮固定装置，用于设备中与失控货车车轮固定，在失控货车接触到设备固定位置后，失控货车车轮在设备斜坡上由于自重下沉，嵌入滚动液压滑轮1-3中，将车轮逐步固定。固定模块1两侧的固定夹板1-1由两侧向中心快速传动，将车头两侧锁定，防止整个制动过程中制动设备脱落。

设备与收费车道的固定采用预先固定立柱的方式，将设备用脱落抱箍固定在立柱上，当受到一定冲击后，脱落抱箍脱开设备离开固定位置。

液压滑轮1-3开始阶段在电机1-4的传动下由两侧向中间快速运动，直至接触车辆侧面，之后由车头、车身侧面两面形成三点式固定。车身接触板1-5侧面利用接触板传动杆1-6采用液压三点式支撑，防止脱落情况发生。如图2所示。

所述制动模块2用于代替原有失效的刹车系统，在传感模块3和控制模块4的作用下，按照预设的模型曲线，根据车辆的状况逐步增加摩擦力，直至帮助失控车辆减速至完全停止为止。

同时制动模块2中的转向模块2-1，可在设备与车辆完全固定的情况下，驾驶员转动方向盘操作主动刹车轮2-2转动；同时制动模块2中的车轮滚动模块2-3用于检测车辆轮胎在空转，将检测信号发送传输及管理模块5，向管理中心(管理系统)报警，有失控车辆进入车道；

固定模块1受到压力传感后，按照驾驶员的意愿转向模块2-1进行主动刹车轮2-2一定程度的转向操作，避免车辆在刹车过程中失控的问题。

所述传感模块3采用液体压力传感器3-1，在车辆轮胎固定后侧向采用小滚珠3-2测量。车轮转向时，小滚珠3-2会受到一个附加的侧向压力，压力传感器3-1收到压力变化后，相应的向转向模块2-1提供转向的参数。

失控货车的制动不是增加轮胎的摩擦力就可以让货车停止的过程，控制模块4在货车接触到紧急刹车设备后，检测失控车辆的速度、冲击力等参数，从而根据车辆失控的状况，按照预设的减速流程控制紧急刹车设备制动的过程。在这个过程中，不能力量过大，防止后车货物由于惯性作用撞击车头；也不能太小，否则刹车距离太长也不能起到紧急救助的作用。整个制动的过程是一个浮动的曲线，有高有低，按照理论计算、实际试验得到的模型参数控制相关模块的工作。

所述传输及管理模块5用于日常的设备运行状态传输以及设备制动过程中的数据传输，传输及管理5收到数据后，便于日常维护。也可在失控车辆撞击后，及时报警通知管理人员救助失控车辆。

所述供电模块6，日常待机状况下，供电模块6连接外接电源保证系统的正常运行。在制动过程中，则通过自带的备用电池用于各模块的正常运行。

图3-图4是上述实施例提供的失速大货车收费车道紧急刹车系统的实物图。

实施例2

如图5所示，本发明实施例提供的失速大货车收费车道紧急刹车系统控制方法包括：

在收费站失控车辆专用车道处安装设备固定桩，将失速大货车收费车道紧急刹车系统设备部分固定在上面，并与管理系统通过网络连接。

当有失控车辆冲入收费站失控车辆专用车道后，失速大货车收费车道紧急刹车系统设备被撞击后启动工作状态，中间固定模块1的设备固定装置、失控货车车轮固定装置与失控车辆车头、轮胎相连接，货车轮胎在制动模块2中的车轮滚动模块2-3中空转并被检测，将检测的信息向管理中心报警，有失控车辆进入车道。

失速大货车收费车道紧急刹车系统设备自带主动刹车轮2-2代替失控车辆前行开始根据预设参数逐步刹车，降低失控车辆速度。如车辆需要进行转向操作，系统根据驾驶员方向盘转动情况同步控制设备车轮转向。失控货车车轮也在制动系统的作用下逐步减速直至停止。

其中，在主动刹车轮2-2代替失控车辆前行，开始根据预设参数逐步刹车，降低失控车辆速度中，失速大货车收费车道紧急刹车系统根据车辆运行的状况，主动改变制动力的范围，形成刹车曲线，避免车辆的侧翻；

所述预设参数包括：

失速大货车收费车道紧急刹车系统的总有效质量为m₁，弹性模量为k₁，车辆质量为m₂，弹性模量为k₂，忽略阻尼作用，失速大货车收费车道紧急刹车系统位移用x₁表示，车辆位移为x₂，运动方程式为

m₁x₁+(k₁+k₂)x₁-k₂x₂＝0

m₂x₂-k₂x₁+k₂x₂＝0

初始条件:x₁＝0，x₂＝0，x₁＝0，x₂＝v₀；令简化求解方程组，从而得到：/>

式中，

则冲撞力为F＝k₂(x_2-x₁)；

以此利用现有比较先进的ANSYS Workbench平台建立系统级的复杂机构的动力学模型，并据此分析在机械运转过程中各构件的受力、各构件的质量与机械运动之间的相互关系以及机械运动过程中能量的平衡和分配关系。通过此平台验证本发明预设参数的正确性。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

二、应用实施例：

应用例1

1、在收费站失控车辆专用车道处安装设备固定桩，将紧急刹车系统设备部分固定在上面，并与管理系统通过网络连接。

2、当有失控车辆冲入收费站失控车辆专用车道后，紧急刹车系统设备被撞击后启动工作状态，中间车轮控制装置与失控车辆车头、轮胎相连接，货车轮胎在传动系统空转，系统向管理中心报警，有失控车辆进入车道。

3、紧急刹车系统设备自带车轮代替失控车辆前行，刹车系统开始根据预设参数逐步刹车，降低失控车辆速度。如车辆需要进行转向操作，系统根据驾驶员方向盘转动情况同步控制设备车轮转向。失控货车车轮也在制动系统的作用下逐步减速直至停止。

4、紧急刹车系统设备控制失控货车停止。

应用例2

本发明实施例还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括：至少一个处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述至少一个处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意各个方法实施例中的步骤。

应用例3

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。

应用例4

本发明实施例还提供了一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如上述各方法实施例中的步骤，所述信息数据处理终端不限于手机、电脑、交换机。

应用例5

本发明实施例还提供了一种服务器，所述服务器用于实现于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如上述各方法实施例中的步骤。

应用例6

本发明实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电子设备上运行时，使得电子设备执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。

三、实施例相关效果的证据：

通过与驾驶员研讨、理论模型计算等方式，失速大货车紧急刹车系统具有主动式降低车辆的优势。

如避险车道采用的沙粒、斜坡的方式来使货车减速，容易出现的问题首先是初期摩擦力太大而相应的制动力并没有均匀传递至车辆全身，使得车头受力较大，容易出现侧翻、滚动等情况，使得制动效率较差。而减速护栏则是要驾驶员控制车辆通过侧面的摩擦使得车辆缓慢停止，同样是制动力传递不均匀，很难控制车辆稳定的停止。同时这种摩擦方式必定会造成车辆的损坏。

失速大货车紧急刹车系统则是根据车辆运行的状况，主动改变制动力的范围，从而形成一道稳定平稳的刹车曲线，避免力量不均匀造成车辆的侧翻等损坏情况，同时采用的组件对车辆的损坏降到了最低。

采用模型参数计算如实施例1。由此可知32吨车辆，其冲撞力有1029.9kN。并以此利用ANSYS Workbench平台建立系统级的复杂机构的动力学模型，并据此分析在机械运转过程中各构件的受力、各构件的质量与机械运动之间的相互关系以及机械运动过程中能量的平衡和分配关系。仿真效果图如图6所示。

针对到载货重量、车体重量、运行转动惯量、刹车力度后等参数后，预计刹车距离为67米。相比较避险车道85米、减速护栏227米、减速带几乎不起作用的情况，具有较大程度的提升。

以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种失速大货车收费车道紧急刹车系统，其特征在于，所述失速大货车收费车道紧急刹车系统设置有：

固定模块(1)，用于对失控货车进行缓冲以及将失控货车进行固定；

传感模块(3)，用于对固定后的车辆轮胎侧向数据进行测量，并根据测量的信息进行转向参数的提供；

控制模块(4)，用于检测失控货车的速度、冲击力参数，根据车辆失控的状况，按照预设的减速流程控制紧急刹车设备制动的过程；

制动模块(2)，用于在传感模块(3)和控制模块(4)的作用下，按照预设的模型曲线，根据车辆的状况逐步增加摩擦力，使失控车辆减速至完全停止；

传输及管理模块(5)，用于检测上述各模块运行状态传输以及制动过程中的数据传输；

供电模块(6)，用于在制动过程中通过自带的备用电池为各模块的正常运行提供能源；

所述制动模块(2)的转向模块(2-1)在车辆完全固定下，用于转动方向盘操作主动刹车轮(2-2)转动；同时制动模块(2)中的车轮滚动模块(2-3)用于检测车辆轮胎在空转，将检测信号发送传输及管理模块(5)，向管理中心报警；

所述传感模块(3)检测到压力后，转向模块(2-1)进行主动刹车轮(2-2)的转向操作；

所述传感模块(3)采用液体压力传感器(3-1)，在车辆轮胎固定后侧向采用小滚珠(3-2)测量；车轮转向时，所述小滚珠(3-2)受到侧向压力，所述液体压力传感器(3-1)收到压力变化后，相应的向转向模块(2-1)提供转向的参数；

所述控制模块(4)在整个制动的过程中，通过计算控制各模块的控制指令。

2.根据权利要求1所述的失速大货车收费车道紧急刹车系统，其特征在于，所述固定模块(1)包括：

设备固定装置，将设备与收费车道连接，防止设备移动，同时给予失控货车与设备接触时固定与缓冲，保证货车车头、车轮与设备紧密连接；

失控货车车轮固定装置，用于设备与失控货车车轮固定，在失控货车接触到设备固定位置后，失控货车车轮在车轮滚动模块(2-3)斜坡上时，由自重下沉，嵌入滚动液压滑轮(1-3)中，将车轮逐步固定。

3.根据权利要求2所述的失速大货车收费车道紧急刹车系统，其特征在于，所述设备固定装置包括：

固定夹板(1-1)，用于在车头需要固定时，由两侧向中心传动，通过液压传动杆(1-2)将车头两侧锁定；

液压滑轮(1-3)，在电机(1-4)的传动下，由两侧向中间运动，直至接触车辆侧面，由车头、车身侧面两面形成三点式固定；车身接触板(1-5)侧面利用接触板传动杆(1-6)采用液压三点式支撑。

4.一种实现权利要求1-3任意一项所述失速大货车收费车道紧急刹车系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

当有失控车辆冲入收费站失控车辆专用车道后，固定模块(1)的设备固定装置、失控货车车轮固定装置与失控车辆车头、轮胎相连接，货车轮胎在制动模块(2)中的车轮滚动模块(2-3)中空转并被检测，将检测的信息向管理中心报警，有失控车辆进入车道；

主动刹车轮(2-2)代替失控车辆前行，开始根据预设参数逐步刹车，降低失控车辆速度；车辆进行转向操作，根据方向盘转动情况同步控制主动刹车轮(2-2)转向；失控货车车轮在制动模块(2)的作用下减速直至停止。

5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，该控制方法还包括：在收费站失控车辆专用车道处安装设备固定桩，将紧急刹车系统设备部分固定在上面，并与管理系统通过网络连接。

6.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求4-5任意一项所述控制方法。