基于空气悬架的汽车超载自动报警系统的研究

[摘 要]随着我国公路的快速发展，汽车超载越来越严重，造成越来越多的交通事故和公路损坏。实时汽车超载检测系统的空缺，给监管部门带来很大监管难度。本文介绍一种汽车超载自动报警系统，可对行驶中的汽车进行实时称重，并且当车辆超载时能自动发出报警信号，这对治理超载、保护公路等具有重要意义。

[关键词]报警系统;超载;空气悬架;实时称重

中图分类号：U463.33 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）22-0117-01

引言：

近年来，我国公路建设步伐不断加快，公路通车里程不断延伸，公路等级不断提高。截止2013年底，我国高速公路总里程已经突破10万公里，位居全球第一。随着高速公路的发展，公路运输产业的发展也越来越快，然而汽车超载是面临的重要问题。公路汽车超载是造成公路路面结构破坏和交通事故的重要原因。根据不完全统计，全国高速公路部门每年因超载运输产生的额外道路维护费用高达几百亿元。治理汽车超载的重中之重是源头治理，设置自动检测系统，借助互联网大数据力量，实现实时动态的监管。

1.汽车超载自动报警系统-OAAS简介

OAAS是Overload Automatic Alarm System的简称。OAAS汽车超载自动报警系统是一种车辆行驶称重系统（Weigh in Motion，WIM），利用空气悬架本身再辅助压力传感器，可以实现对汽车的实时称重。技术上有本质区别。驾驶者可以通过安装在汽车上的OAAS汽车超载自动报警系统，实时的检测了解汽车的载重，并且一旦超载OAAS系统会自动发出报警信号。

2.OAAS系统组件

OAAS汽车超载自动报警系统的组件包括：数字显示器、ECU、高精度压力传感器、一个报警器。

3.OAAS工作原理

3.1 理论模型

假设汽车空载时车身质量为m，空气悬架空气弹簧内的气体压强为P0，汽车满载时总质量为M，空气弹簧内的气体压强为P1，前后的压强差可以通过压力传感器转化为电信号输出，再通过汽车ECU分析，即可得出此时汽车的载重量L。这就是OAAS的基本理论原理。

计算过程;

假设汽车空气悬架的正向受压总面积为S，并且假设汽车在平直公路上行驶，则汽车在垂直路面方向受力平衡。G为当地重力加速度，通常取g=9.8m/s2。

空载时 ：P0S=mg----------

满载时：P1S=Mg-----------

汽车载重量：L=M-m--------

根据式可以得出：L=（P1S-P0S）/g

这就是OAAS的基本理论原理。

3.2 实验论证

3.2.1实际实验存在问题

（a）压力传感器与空气弹簧的加工存在问题。无法在保证密封性的前提下将压力传感器安装到空气弹簧内部。

（b）空气弹簧内部压强的变化量是否与汽车载重量成线性关系。

3.2.2实际模型简化

（c）采用橡胶气球辅助一定的装置代替空气弹簧将压力传感器安装其中进行理论实验，解决问题（a）。为了和空气悬架实际情况接近，必须保证橡胶气球的正向受压面积变化微弱，这样是橡胶气球内部压强的变化量与外部加载量成线性关系的前提。

（d）进行仿真实验，得出橡胶气球内部压强的变化量与外部加载量变化所对应的曲线，探究橡胶气球内部压强的变化量与外部加载量的关系，解决问题（b）。

3.3 实际工作原理

根据空气悬架的特点，随着承载重量的变化，空气悬架气囊内的压力随之变化，并且在压力变化的过程中可以忽略空气悬架气囊横截面的微小变化。

OAAS安装在配备全空气悬架的汽车上，它把转向桥、驱动桥、第3桥空气悬架气囊内的压力，实时的通过安装在气囊内高灵敏度的压力传感器传给汽车的ECU，非常的准确的转换成为转向桥、驱动桥、第3桥承载的重量。汽车的限重可以通过程序设定，在实际重量超过限重时，超载报警器就会自动报警。

4.OAAS系统的科学性和先进性

现在普遍使用的检测车辆超重的技术主要有：静态称重技术和动态称重技术，这两种技术都是通过在公路的特定位置设定关卡，安装地磅使用压力传感器、电阻应变式传感器等等来检测车辆是否超重，测量结果比较精确，但这两种技术有一些共同的缺点：

（a）传感器易受损，检测系统使用寿命短。

（b）只能在特定位置设定关卡，不利于实时动态监控。

（c）监管范围有限，存在很多监管盲区。

该项技术克服了现有检测车辆超载技术的主要缺点。现有称重技术和动态称重技术，都是在公路特定位置设定关卡，安装地磅使用压力传感器、电阻应变式传感器等来检测载重，这种方式易损坏传感器，并且有很多监管不到位的地方。通过空气弹簧和压力传感器的超载自测系统，可实现对车辆载重的实时监测，严格控制超载车辆的运行。

5.前景及市场预测

随着空气悬架的普及，未来越来越多的汽车有安装OAAS系统的潜能，并且该系统为监管部门实现实时动态监管提供了可能。该系统有望在将来的客车、公交车、货运汽车中实现大量普及，并实现与监管部门的联网。

参考文献

[1] 陈俊.km_cbs控制公共汽车超载自动称重系统.城市车辆，2009：60-60.

[2] 王清.汽车超载车辆动态称重检测系统方案研究.机械与电子，2010，第7期：85-85.

[3] 丘文未.实时智能汽车超载报警系统的研究设计.机械制造，2010;第556期.

作者简介

李小军;出生年月：1994年09月;性别：男;民族：汉族;籍贯：陕西省安康市;学历：本科在读。