[发明专利]一种罐车侧翻阈值高可靠动态估计方法

权利要求书

1.一种罐车侧翻阈值高可靠动态估计方法，其特征在于，具体步骤包括：

步骤一：明确侧翻表征参数和影响侧翻阈值的因素并搭建侧翻阈值标定装置

侧翻表征参数选为侧倾角τ、侧向加速度θ和气囊压力横向转移率η，影响罐车侧翻阈值的因素选为车速v、整车质量m和充液比λ，η计算公式为：

式(1)中，F_ls是罐车第s根车轴左侧气囊压力，F_rs是罐车第s根车轴右侧气囊压力，s是车轴编号，s＝1,2,…,e，e是罐车总的车轴数量；

侧翻阈值标定装置包括一台高精度惯性测量单元、多个压力传感器、两个轮力传感器和两台防侧翻架，高精度惯性测量单元安装在接近罐车质心处，压力传感器安装在罐车空气悬架各个气囊的通气阀处，轮力传感器安装在罐车尾部最后轴两侧车轮上，防侧翻架安装在罐车两侧；高精度惯性测量单元采集侧倾角τ和侧向加速度θ，轮力传感器采集最后轴左车轮垂向力G_l和右车轮垂向力G_r，通过车身CAN总线采集最后轴两轮轮速传感器信息的均值作为车速v，各传感器数据输出频率相同，整车质量m和充液比λ事先静态测量获得；

步骤二：在封闭试验场地开展典型侧翻场景下罐车侧翻阈值标定试验

罐车侧翻场景库各场景基元划分如下表所示：

场景基元排列组合后有30种侧翻场景；典型侧翻场景下罐车侧翻阈值标定试验具体步骤包括：

子步骤1：标定试验应在干燥、坚实的路面上进行，且路面表面峰值附着系数不小于0.9；检查标定装置中各传感器的可靠性，防侧翻架的安全性，以及检查试验场地有无安全隐患；

子步骤2：基于确定的侧翻场景在封闭试验场依次设置驾驶行为、充液比和纵向坡度，在试验场地上画出J转向和双移线的试验轨迹，试验开始前，静态测量整车质量m和充液比λ；

子步骤3：保持恒定车速按照轨迹行驶，以32km/h为初始速度，逐次增加2km/h，直到连续5次试验过程中最后轴一侧轮胎垂向力为0或者防侧翻支架一侧着地结束当前场景下侧翻阈值标定试验，保存这5次试验侧倾角τ、侧向加速度θ、气囊压力横向转移率η、车速v、整车质量m、充液比λ、最后轴左车轮垂向力G_l、最后轴右车轮垂向力G_r的数据；

子步骤4：重复子步骤2和子步骤3，完成30种侧翻场景下的阈值标定试验并保存数据；

步骤三：处理数据并动态标定出不同典型侧翻场景下的侧翻阈值

30个侧翻场景标定试验完成后，每个场景下保存了5次试验数据，共有150次试验数据；采用加权均值滤波对每次试验采集的侧倾角τ、侧向加速度θ、气囊压力横向转移率η、车速v、最后轴左车轮垂向力G_l、最后轴右车轮垂向力G_r的数据进行处理；以侧向加速度为例，θ_t为某次试验中侧向加速度的一组数据，t＝1,2,…,c，c为该次试验侧向加速度数据量，加权均值滤波处理方法如下：

当t＝1和t＝c时，

当t＝2和t＝c-1时，

当3≤t≤c-2时，

该次试验的侧倾角τ、气囊压力横向转移率η、车速v、最后轴左车轮垂向力G_l、最后轴右车轮垂向力G_r数据以同样的方法进行滤波处理；

150次试验的各项数据经过上述方法处理后，计算侧倾状态H，公式为：

式(2)中，为经过加权均值滤波处理后的最后轴左车轮垂向力，为经过加权均值滤波处理后的最后轴右车轮垂向力，以罐车侧倾状态H来标定侧翻阈值，具体步骤包括：

子步骤1：将某次试验的侧倾角、侧向加速度、气囊压力横向转移率、车速和侧倾状态的数据进行时间轴统一显示，即各数据的曲线具有相同的起始时刻和终止时刻；该次试验中整车质量和充液比为定值；

子步骤2：从起始时刻开始搜索侧倾状态H值第一次达到0.9的点，并记录此时车速、整车质量、充液比、侧倾角、侧向加速度和气囊压力横向转移率的值，记为其中为该次试验的侧翻阈值；

子步骤3：重复子步骤1和子步骤2，记录下150次试验中侧倾状态H值第一次达到0.9时车速、整车质量、充液比、侧倾角、侧向加速度和气囊压力横向转移率的值，记为

步骤四：利用SVR拟合出侧翻阈值及其影响因素之间的函数关系

结合样本数据利用SVR分别拟合侧倾角阈值与车速、整车质量、充液比的函数f_τ(x)，侧向加速度阈值与车速、整车质量、充液比的函数f_θ(x)，气囊压力横向转移率阈值与车速、整车质量、充液比的函数f_η(x)；

步骤五：基于拟合出的函数关系实现罐车侧翻阈值动态估计

罐车行驶时，通过车身CAN总线读取车速事先静态测量整车质量和充液比得到分别计算和为侧倾角控制阈值，为侧向加速度控制阈值，为气囊压力横向转移率控制阈值；为侧倾角预警阈值，为侧向加速度预警阈值，为气囊压力横向转移率预警阈值。