货运车辆高压气路的性能监控系统设计
1前言近年来，随着我国经济高速增长和高等级公路网络的快速发展，公路客货运量大幅增长，中重型汽车数量快速增加，已成为我国物流行业的主要运输工具，具有不可替代的作用。汽车行驶是一项较为复杂的过程，不同系统部件为汽车行驶提供不同的作用力。而制动系统和悬架系统作为气压辅助系统对货运车辆的运营有着重要影响。制动系统不仅仅为汽车行驶中提供减速与停车功能，还能够为汽车已停状态驻车、下坡道行驶减速提供保证，而悬架系统能够连接车桥与车架，缓和行驶中车辆受到的冲击力。保证货物完好和人员舒适，同时，悬架系统承担着传递垂直反力，纵向反力和侧向反力以及这些力所造成的力矩，以保证汽车的行驶平顺性。因此，对制动系统和悬架系统故障及时发现和解决，是关乎人们生命财产安全的重要内容。2正文2.1研究背景大型载货汽车具有机动灵活、载重量大的特点，广泛用于公路运输，在运输市场中有着举足轻重的地位，是货物运输行业的重要组成部分。目前，货运市场正朝着大型化重载化方向发展。大型货车数量不断增多，全国公路货运量常年保持着较高增长率，但随之而来的是，有大货车参与的交通事故数量也在逐年上升。由重型货车自身特点以及重型货车经常出现超载超速，以及违反交通信号灯信号等现象，极易造成重,特大型交通事故。给人们的生命及财产安全造成极大威胁。截至2018年底，全国共有营运载货汽车2570万辆，占机动车比例的10.7%，而在2017年，全国道路交通事故死亡中由于营运货车肇事导致的事故数量和死亡人数分别占总数的70%和64%，同比上升14个百分点个和10个百分点。据调查，导致此类事故高发的直接原因包括制动器温度过高，机械故障，制动管路破裂，制动鼓龟裂等。此类状况发生时，因驾驶人难以觉察或来不及处置从而引发事故。大型货运车辆广泛采用气压辅助刹车系统，因此，气路系统的性能可靠性关系到车辆的运行安全。对大型载货汽车气压制动系统潜在危险因素进行有效识别并提醒驾驶人，对提高车辆行驶安全性和预防交通事故发生有着重要意义。本课题针对所存在的问题作出研究，并基于labview软件设计出一种能够监测高压气路保证货运车辆运行安全的监控系统。2.2国外研究概况载货汽车制动系统具有结构复杂、动态变化的特点，系统所处状态依靠驾驶人难以准确识别。为了提高载货汽车制动安全性，针对上述问题，国内外学者做了大量的研究工作，国外在制动安全方面的研究主要集中在制动性能安全监测和基于制动距离的车辆行驶安全距离方面的研究。美国的jhonScott,richard fay等人提出了卡车的制动性能测试方法，通过对车辆危险状况下制动器温度。制动气室压力和推杆行程等参数的检测来分析失控状态车辆制动性能。使用计算机分析工具来演示制动器温升和磨损对制动效能的影响;美国的pdelaigue和aeskandarian等人提出建立模型来预测车辆的制动距离，制动模型建立中考虑了多方面因素，包括制动系统，悬架系统，以此快速评估车辆的制动性；vikas等建立了控制模型并用于新开发的电－气制动系统，通过制动气室需求压力控制系统压力，以此研究制动系统性能；在悬架系统方面国外对于悬架系统的研究较早，20世纪30年代初，美国凡世通轮胎公司首次把空气弹簧应用于汽车工业。且开始生产装有空气悬架的客车，这是商用汽车采用空气弹簧悬架的开始。20世纪50年代初期，欧美开始在客车和货车上使用空气悬架系统；90年代末期，空气悬架在欧美重型载货汽车上的使用比率达到80%以上；截止目前，空气悬架在欧美重型载货汽车上的使用率达到100%。2.3国内研究概况国内学者针对车辆载荷状态动态检测问题也进行了相关的研究并取得了一定的研究成果。长安大学的余强等人对大型商用汽车自动失效特性及报警技术进行了研究，主要是利用自动减速度来确定报警极限值，建立了有关汽车制动失效的声光报警系统。姚雪萍等人通过对载货汽车行驶速度、轮胎胎温、胎压、制动蹄片温度、磨损程度等参数进行监测，实现了制动系统单参数危险辨识，通过悬架特性、载荷动态参数及制动距离监测实现了多参数危险辨识；孙维圆等基于行车制动系统参数、车辆行驶状态参数及道路参数建立了制动距离模型，并提出了危险度模型，根据危险度的大小辨识车辆制动系统的危险状态。李文亮针对大型客运车辆运行安全问题，提出了自动系统转向系统和行使系统的可靠性监测方案，以此提高行驶安全性。董哲剑针对重型军用越野车的安全问题，分析制动系统的结构与工作原理。并指出该系列车型系统常见故障问题。国内对于空气弹簧悬架的应用研究起步较晚，上世纪九十年代空气悬架系统才在我国开始应用。对于这种现状，空气弹簧的开发设计和理论研究逐步受到大型汽车厂研究所和大专院校的重视，如东风汽车工程研究所对混合式空气悬架进行过设计。中国重型汽车集团公司在货车上安装了浮动桥空气悬架，上海大众汽车制造公司对KL6120HF型旅客车底盘进行了改装设计。总体来看，虽然我国空气悬架发展还落后于国外，但随着我国公路条件的改善以及科技的进步，空气悬架的发展应用必能日益广泛。3总结综上所述，因为气压辅助刹车系统是货运车辆广泛使用的系统，所以气路的可靠性关系到车辆的运行安全问题。因此对高压气路的监测是保证营运车辆安全运营的前提。而高压气体是制动系统和悬架系统的工作介质，所以对汽车气压制动系统和悬架系统的研究显得尤为重要。通过相关资料显示，货车气压制动系统能够确保车辆在制动的过程中具备一个较为良好、稳定的减速过程，进而稳定地停车。然而现阶段汽车的制动系统必须采用空气压缩机、储气罐、制动阀等装置，使结构复杂、笨重、轮廓尺寸大、造价高；管路中气压的产生和撤除均较慢，作用滞后时间较长，因此发生故障的概率也会相应提高。而空气悬架对整车的平顺性操纵稳定性和制动安全性有很大的影响，所以空气悬架与整车的匹配是目前研究的重点。对于这些问题，我的想法是利用labview建立多点监控系统，针对汽车制动系统的安全检测以及对车辆行驶的安全制动距离进行监控。针对空气悬架系统的动态特性，对气压波动以及影响汽车操纵性稳定性的研究建立模型，得到主要参数，建立并确定调整原则。综合考虑汽车使用条件，搭建有效的预警系统，从而监控货运车辆的运营安全。参考文献[1]姚雪萍. 载货汽车危险状态辨识及监测预警研究[D]. 吉林大学, 2014.[2]李文亮. 大型营运客车运行安全性能监测方法研究[D]. 北京理工大学, 2015.[3]董哲剑. 陕汽牌SX2190重型军用越野汽车制动系统与全车气路[J]. 汽车实用技术(2):45-48.[4]李基恒, 王家建. 空气悬架在重型载货汽车上的开发与应用[J]. 中国汽车市场, 2006(7):58-59.[5]魏红涛. 汽车气压制动系统结构分析及优化[J]. 中国新技术新产品, 2017(12).[6]赵一凡, 王梦宇, 姬晓利, et al. 汽车气压制动故障及解决对策[J]. 山东工业技术, 2018, No.265(11):68.[7]史培龙, 余强, 赵轩, et al. 重型载货汽车气压制动系统危险状态识别[J]. 中国公路学报, 2019, 32(7).[8]王兵. 中重型汽车气压制动系统检修方法探究[J]. 时代汽车, 2018, 300(09):169-170.[9]董建斌. 浅谈重型汽车气路改造及制动系统故障排除[J]. 科技资讯, 2011(19):139.[10]闫艳. 基于LabVIEW的货车行驶稳定性监测系统设计[D].北京林业大学,2011.[11]徐贵清. 汽车悬架研究现状及发展趋势[J]. 中国高新技术企业(22):41-42.[12]JOHNS.RICHARDF,NORRISH,etal.Brake Performance Testing and Truck Runaway Analysis[J].SAE Paper 2003-01-3396.[13]DELAIGUEP,ESKANDARIANA.A Comprehensive Vehicle Braking Model for Predictionjs of Stopping Distances [J].Journal of Automobile Engineering,2004,(218):1409-1417.[14]VIKASG,VIGNESHR,SHANKARS. Modelbased Braking Control of a Heavy Commercial Road Vehicle Equipped with an Electropneumatic Road Vehicle Equipped with an Electropneumatic Brake System [J]. Journal of Automobile Engineering,2017,231(12):095440701668473.
资料编号：[251245]
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