一种基于GIS系统的液罐车侧翻预警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于GIS系统的液罐车侧翻预警系统，包括移动GIS模块、车辆信息模块、侧翻状态判定模块、预警模块、主动速度控制模块。本发明专利技术中，移动GIS模块获取车辆位置信息并利用地理信息系统获得前进方向上弯道和道路信息；车辆信息模块存储车辆参数信息以及实时获取罐内液体信息；侧翻状态判断模块结合上述两个模块的信息建立液罐车在弯道行驶时的侧翻临界速度的计算模型，将车辆当前行驶速度与最小侧翻临界速度进行对比，根据比较结果判断其是否会发生侧翻；预警模块在有侧翻危险时通过语音等形式警告驾驶员控制车速；主动速度控制模块在紧急情况下通过发动机节气门和制动装置的控制来降低车速。本发明专利技术保障了驾驶员和车辆的安全。

A warning system for liquid car rollover based on GIS system

The invention discloses a liquid tank car rollover early warning system based on GIS system, which comprises a mobile GIS module, a vehicle information module, a rollover state judgment module, an early warning module and an active speed control module. In the invention, the mobile GIS module obtains the vehicle position information and the forward bend and road information by using the geographic information system; the vehicle information module stores the vehicle parameter information and acquires the liquid information in the tank in real time; and the rollover state judgment module combines the information of the above two modules to establish the liquid tank vehicle when it is running in the bend. Comparing the current speed with the minimum rollover critical speed, and judging whether rollover will occur according to the comparison results, the warning module warns the driver to control the speed by voice when rollover is dangerous, and the active speed control module warns the driver to control the speed by launching in emergency. Throttle valve and brake control to reduce vehicle speed. The invention guarantees the safety of drivers and vehicles.

【技术实现步骤摘要】
一种基于GIS系统的液罐车侧翻预警系统
本专利技术涉及交通安全领域，具体是一种基于GIS系统的液罐车侧翻预警系统。
技术介绍
随着国家大力发展数字公路建设，基于GIS的公路三维GIS技术已经在全国许多高速公路率先实施。现在存在的公路三维GIS技术，可以进行道路地面模型的生成以及数字公路的创建；其数据库可以方便快捷地管理各种地物的相关信息，并能按各种给定条件进行查询检索，提供更多的路基路面、沿线设施、桥梁互通、交调点气象站、收费站治超点等基础公路路产路权属性数据，为公路养护管理可视化提供更直接有效的技术支撑。利用液罐车公路运输作为目前大批量液体长距离运输的主要方式，一直在国民交通运输系统中扮演着不可替代的重要角色。由于液罐车罐内液体在行驶过程中位置与形状不断发生变化的特性，导致其在行驶过程中重心不固定，从而增加了侧翻的概率；尤其在弯道路段，受离心力作用其罐内液体重心具有很大的偏移量，在没有较为完善的防护措施的情况下，侧翻的概率将大大增加，对驾驶员与车辆造成极大地威胁。为此，寻求一种有效解决液罐车长途运输安全问题的方法迫在眉睫，基于液罐车罐体内液体重心不固定的特性，提前获知车辆侧翻临界速度对于驾驶员安全驾驶具有战略性的意义，能够预先提醒驾驶员侧翻危险的发生使其有一定缓冲时间从而采取相应的措施。传统车辆驾驶辅助系统主要利用声光等形式对驾驶员进行提醒操作，其对行驶过程中不同环境的变化考虑不够充分，且易对驾驶员心理造成一定影响，反而导致事故的发生。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于GIS系统的液罐车侧翻预警系统，以解决现有技术的缺陷。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种基于GIS系统的液罐车侧翻预警系统，其特征在于：包括移动GIS模块、车辆信息模块、侧翻状态判定模块、预警模块，其中：移动GIS模块通过GPS确定车辆的精确位置，在地理信息系统中获取至少包括车辆前进方向上的弯道半径R、弯道超高值ih、路面坡度值γ的道路信息；车辆信息模块存储至少包括车辆轮距B、车辆净重m净车、车体重心高度Y净车、液罐底部距离地面高度h罐体的车辆参数信息，同时实时测量罐内液面高度h信息；侧翻状态判定模块通过移动GIS模块获取的道路信息以及车辆信息模块存储的车辆参数信息和实时测量的液面高度信息，计算建立液罐车在弯道行驶时的侧翻临界速度的计算模型，将车辆当前行驶速度与最小侧翻临界速度进行对比，根据比较结果判断其是否会发生侧翻；预警模块在侧翻判定模块判定车辆当前行驶速度高于最小侧翻临界速度时，发出警报信号，提示驾驶员降低车速到安全车速以下。一种基于GIS系统的液罐车侧翻预警系统，其特征在于：还包括主动速度控制模块，主动速度控制模块在预警模块发出警报但驾驶员未采取有效控制措施时，同时向发动机节气门控制模块和自动制动模块发送指令，减小发动机节气门开合度和增大制动卡钳压力，通过切断动力和主动制动两种方式，来达到快速降低车速的目的。一种基于GIS系统的液罐车侧翻预警系统，其特征在于：所述的移动GIS模块、车辆信息模块、侧翻状态判定模块、预警模块、主动速度控制模块以软件程序形式预设在车载电脑中。一种基于GIS系统的液罐车侧翻预警系统，其特征在于：所述的侧翻状态判定模块中，车辆的临界侧翻速度v0(R)的计算过程如下：(1)、考虑道路超高、加减速以及路段坡度因素，计算液罐车装载液体后在行驶过程中以车体横截面中轴线与地面的交点F(XF，YF)为参考点，即XF-YF-0时，整车的重心位置G″(Y整车，X整车)：式中：X′、Y＇为当车辆行驶于具有超高路段的弯道时，液体重心相对于罐体横截面形心的坐标，可通过后文所述公式计算得到；m液体为装载液体的质量，由内置于罐体内的重量传感器实时测量；m净车为车辆净重，可根据车辆实际情况预先输入至ECU；Y净车为车体重心高度可计算得到；h罐体为液罐底部距离地面高度，可根据车辆实际情况预先输入至ECU；ΔY1为加减速导致液体重心位置变化的修正系数，可计算得到；ΔY2为路段坡度导致液体重心位置变化的修正系数，可计算得到；(2)、车辆在设有超高的的圆曲线上行驶时，车辆的临界侧翻速度v0(R)计算公式如下：公式中，g为重力加速度，R为弯道半径，B为车辆轮距，可根据车辆实际情况预先输入至ECU。一种基于GIS系统的液罐车侧翻预警系统，其特征在于：考虑存在道路超高时液体重心相对于罐体横截面形心的坐标X′、Y＇的计算公式为：公式中，r为罐体半径为不同车辆的固有参数，需手动输入车载电脑ECU，Y为液面水平时液体相对于罐体横截面形心的重心竖坐标可通过公式计算得到，α为液面相对于超高路面倾斜角度可通过下述公式计算得到：其中，g表示重力加速度，可取9.8m/s2，路面横向倾角β可通过下式计算得到：ih＝tanβ其中，ih为弯道超高值，可通过GIS模块存储的道路基础信息直接获得。一种基于GIS系统的液罐车侧翻预警系统，其特征在于：考虑加减速导致液体重心位置变化的修正系数ΔY1的计算方法为：公式中，Y1、Y2为考虑加减速时液体纵断面相对于罐体横截面形心的重心竖坐标可通过计算得到，h为静止状态下液面的高度，由内置于罐内的液面传感器实时测量得到。一种基于GIS系统的液罐车侧翻预警系统，其特征在于：考虑路段坡度导致液体重心位置变化的修正系数ΔY1的计算方法为：ΔY2＝Y3-h公式中，Y3为考虑路段坡度时液体纵断面相对于罐体横截面形心的重心竖坐标可通过计算得到，h为静止状态下液面的高度，由内置于罐内的液面传感器实时测量得到。本专利技术利用内置于GIS系统内的基础地理信息结合驾驶员反应时间以及车辆实时行驶速度经过固定时间间隔自动判断前方一定距离处车辆的假想临界侧翻速度，以此作为车辆的临界侧翻速度与实时车速进行比对，若实时车速大于临界侧翻速度则启动报警与主动控制装置，其原理如图7所示。本专利技术采用基于地理信息系统的液罐车侧翻预警与控制系统，并设计了针对液罐车特性的液罐车临界侧翻速度计算方法，可实现提前预测测量车辆临界侧翻速度，辅以声光形式并通过由节气门控制装饰与主动制动装置组成的速度控制模块，最大限度的保证驾驶员及车辆在弯道行驶过程中的安全。与现有技术相比，本专利技术的优点为：1、本专利技术能够针对液罐车罐内液体重心位置不固定的特有性质，利用内置于车载电脑的地理信息系统提供的道路基础信息与GPS定位系统配合特定算法对液罐车前方弯道路段临界侧翻速度量化并进行侧翻风险预测，通过声光电等方式提前告知驾驶员，采取主动控制措施，能够有效避免因车速过快导致的人员与经济损失。2、本专利技术将车与道路信息融合为一个整体，将实际道路信息加载到电子地图上，道路侧无需进行改造，可靠性高，不易受环境因素影响而导致设备故障，能够适应各种道路环境。3、本专利技术对环境因素考虑充分，结合路面超高、路段坡度、车辆加减速对罐内液体重心的影响，综合考虑得到车辆侧翻临界速度，使得系统能够很好地适应各种可能的环境，增强系统的普遍适用性，减少由于系统自身缺陷干扰驾驶员从而导致事故发生的概率。4、本专利技术包含系统构架简单，计算方法清晰，日后维护较为便捷，升级与扩展容易，具有较高的经济效益。附图说明图1是液罐车侧翻预警系统与方法原理图。图2是计算超高路段液面重心位置原理图。图3是计算斜坡路段液面重心位置原理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于GIS系统的液罐车侧翻预警系统，其特征在于：包括移动GIS模块、车辆信息模块、侧翻状态判定模块、预警模块，其中：移动GIS模块通过GPS确定车辆的精确位置，在地理信息系统中获取至少包括车辆前进方向上的弯道半径R、弯道超高值ih、路面坡度值γ的道路信息；车辆信息模块存储至少包括车辆轮距B、车辆净重m净车、车体重心高度Y净车、液罐底部距离地面高度h罐体的车辆参数信息，同时实时测量罐内液面高度h信息；侧翻状态判定模块通过移动GIS模块获取的道路信息以及车辆信息模块存储的车辆参数信息和实时测量的液面高度信息，计算建立液罐车在弯道行驶时的侧翻临界速度的计算模型，将车辆当前行驶速度与最小侧翻临界速度进行对比，根据比较结果判断其是否会发生侧翻；预警模块在侧翻判定模块判定车辆当前行驶速度高于最小侧翻临界速度时，发出警报信号，提示驾驶员降低车速到安全车速以下。

【技术特征摘要】
1.一种基于GIS系统的液罐车侧翻预警系统，其特征在于：包括移动GIS模块、车辆信息模块、侧翻状态判定模块、预警模块，其中：移动GIS模块通过GPS确定车辆的精确位置，在地理信息系统中获取至少包括车辆前进方向上的弯道半径R、弯道超高值ih、路面坡度值γ的道路信息；车辆信息模块存储至少包括车辆轮距B、车辆净重m净车、车体重心高度Y净车、液罐底部距离地面高度h罐体的车辆参数信息，同时实时测量罐内液面高度h信息；侧翻状态判定模块通过移动GIS模块获取的道路信息以及车辆信息模块存储的车辆参数信息和实时测量的液面高度信息，计算建立液罐车在弯道行驶时的侧翻临界速度的计算模型，将车辆当前行驶速度与最小侧翻临界速度进行对比，根据比较结果判断其是否会发生侧翻；预警模块在侧翻判定模块判定车辆当前行驶速度高于最小侧翻临界速度时，发出警报信号，提示驾驶员降低车速到安全车速以下。2.根据权利要求1所述的一种基于GIS系统的液罐车侧翻预警系统，其特征在于：还包括主动速度控制模块，主动速度控制模块在预警模块发出警报但驾驶员未采取有效控制措施时，同时向发动机节气门控制模块和自动制动模块发送指令，减小发动机节气门开合度和增大制动卡钳压力，通过切断动力和主动制动两种方式，来达到快速降低车速的目的。3.根据权利要求1或2所述的一种基于GIS系统的液罐车侧翻预警系统，其特征在于：所述的移动GIS模块、车辆信息模块、侧翻状态判定模块、预警模块、主动速度控制模块以软件程序形式预设在车载电脑中。4.根据权利要求1所述的一种基于GIS系统的液罐车侧翻预警系统，其特征在于：所述的侧翻状态判定模块中，车辆的临界侧翻速度v0(R)的计算过程如下：(1)、考虑道路超高、加减速以及路段坡度因素，计算液罐车装载液体后在行驶过程中以车体横截面中轴线与地面的交点F(XF，YF)为参考点，即XF＝YF＝0时，整车的重心位置G″(Y...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卫华，魏田宇，徐思晴，徐迟，陈乾，汪璇，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34