商用車超載實時監(jiān)控及車載管理系統(tǒng)的研究

劉冬梅 吳婷婷

摘 要：商用車超載是交通治理的痛點和難點，本文設計的商用車超載實時監(jiān)控系統(tǒng)，通過安裝在貨箱底部的壓力傳感器和安裝在減震器上的位移傳感器，實時發(fā)送信息至發(fā)動機控制器，判別超載與否及超載程度，從而限制車輛速度。同時將超載數(shù)據(jù)發(fā)送給公路管理部門，相關(guān)管理部門可以通過該數(shù)據(jù)實時監(jiān)管和治理超載商用車輛。

關(guān)鍵詞：商用車;超載;實時監(jiān)控

商用車超載一直是道路交通安全的頑癥，也是交通管理工作中的一大難點。會嚴重破壞公路設施，縮短公路的使用壽命，引發(fā)交通事故，嚴重危及社會公共安全，損害運輸市場的正常運行，影響國家的經(jīng)濟發(fā)展。目前已經(jīng)應用的商用車超載監(jiān)控方式主要有三種形式：一是公路稽查人員根據(jù)固定地點的儀器檢測是否超載（費力且有空子可鉆）;二是在商用車上安裝儀器，根據(jù)儀器檢測數(shù)據(jù)判斷是否超載，若超載則警報器報警（報警可人為取消，實際意義不大）;三是在商用車上安裝儀器，把車輛裝載重量數(shù)據(jù)發(fā)送至控制中心，以此來管理（超載車輛已上路，破壞已產(chǎn)生）。因此一種新型的商用車超載監(jiān)控及管理系統(tǒng)的研究迫在眉睫。本文所研究的系統(tǒng)是車載、實時監(jiān)控，并有自我管理措施，能有效減輕商用車超載情況，從而減少交通事故的發(fā)生，延長公路使用壽命，并減少公路超載監(jiān)控的人力、物力的支出。

1 商用車超載管理系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

為了獲得更高利潤，商用車超載成為普遍現(xiàn)象，然而超載帶來的問題也隨著而來。（1）超載會破壞公路設施，降低公路質(zhì)量，減少公路使用壽命，導致養(yǎng)護費用上升。同時因為公路養(yǎng)護帶來的交通不便從而導致交通擁堵。（2）為保證商用車行車安全，車輛載重的限值往往與車輛結(jié)構(gòu)性能參數(shù)設計相關(guān)。車輛慣性與重量相關(guān)，因此超載車輛在制動時制動距離也會隨著載重的增加而變長，尤其是商用車經(jīng)常會行駛在山區(qū)高速公路長大下坡路段，下坡時需要通過剎車來控制車速，載重越大，持續(xù)剎車時間越長，因此可能導致剎車失靈、輪胎爆胎等危險，繼而影響行車安全性。同時，因為超載，車輛在轉(zhuǎn)彎或告訴行駛時收到側(cè)向力的影響會增大，可能導致側(cè)滑，甚至側(cè)翻等事故。（3）超載會導致汽車運輸能力畸形發(fā)展。我國商用車超載現(xiàn)象非常普遍，現(xiàn)有的汽車的運輸能力遠遠超過了汽車本身設計的運輸標準，這樣就會導致汽車需求量下降，制約汽車的生產(chǎn)量，影響汽車工業(yè)的發(fā)展[1]。

2 超載監(jiān)控系統(tǒng)整體設計

商用車超載實時監(jiān)控系統(tǒng)由檢測部、顯示部和傳送部組成。檢測部通過車架上的傳感器實時監(jiān)測車輛的載重并形成載重信息，駕駛室顯示部接收并顯示載重信息，監(jiān)控中心接收駕駛室顯示部推送與車輛有關(guān)信息，從而更好的管理超載車輛。采用此系統(tǒng)，其能夠?qū)崟r監(jiān)測車輛的載重情況，并將車輛載重信息提示給駕駛員，如若發(fā)生超載，則報警警示。

本系統(tǒng)包括報警器、發(fā)動機控制器、噴油器、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、第四壓力傳感器、后位移傳感器、前位移傳感器、點火器及數(shù)據(jù)發(fā)送器，具體布置如圖1所示。

2.1 超載監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測部設計

如圖，超載信號監(jiān)測系統(tǒng)由壓力傳感器和車身高度傳感器兩部分組成。其中，第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、第四壓力傳感器用來實時監(jiān)測車輛載重量。沿商用車貨箱縱向均勻分布，位于貨箱底部上下兩層薄鋼板之間，每個壓力傳感器通過緊固裝置固定在鋼板上，并均與發(fā)動機控制器相連。當其中任何一個壓力傳感器監(jiān)測到該車輛載重超過限定值時，將超載信號通過藍牙傳遞給發(fā)動機控制器中的接收器，從而通過顯示部顯示在駕駛員儀表盤上，便于駕駛員及時調(diào)整。同時，商用車超載和正常載重時的重心高低位置也不一樣，因此本系統(tǒng)還設有車身高度傳感器，安裝在商用車的前后減震器上。如圖2所示。

當少商用車裝在貨物時，車身高度會隨著貨物重量的增加而降低，因此安裝在減震器上的傳感器可以直接獲得車身高度信號，當傳感器監(jiān)測到車身高度低于載重限值高度時，將該信號通過藍牙傳輸給發(fā)動機控制器中的接收器。

2.2 超載監(jiān)測系統(tǒng)處理部設計

根據(jù)相關(guān)管理部門提供的超載信息大數(shù)據(jù)庫，匹配車型，從而獲取不同商用車裝載限值下的壓力傳感器和車身高度傳感器檢測到的壓力數(shù)值與車身高度數(shù)值。在接收器獲得車輛壓力和車身高度信號后，將該信號傳輸給中央處理器ECU，ECU匹配對比監(jiān)測車輛數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，判斷是否超載。若超載，則通過控制器控制發(fā)動機的噴油器的噴油量以及點火器的開閉，從而，控制商用車啟動與否或根據(jù)超載信息限速行駛，同時啟動安裝在商用車駕駛室車頂?shù)膱缶?，警示駕駛員。

2.3 超載監(jiān)測系統(tǒng)傳輸部設計

ECU獲取壓力傳感器和位移傳感器信號后，先通過數(shù)據(jù)庫比對判斷是否屬于超載范圍，若是，則通過中央控制器處理信號，并將信號輸出為商用車負荷信號，通過數(shù)據(jù)發(fā)送器將該信號及車輛基本信息發(fā)送至公路管理中心，從而便于管理部門進行超載車輛的監(jiān)管。同時該數(shù)據(jù)也可以作為超載數(shù)據(jù)庫的基礎數(shù)據(jù)，便于研究和優(yōu)化超載監(jiān)控系統(tǒng)。

3 結(jié)語

本監(jiān)控系統(tǒng)包括監(jiān)測部、處理部和傳輸部三大部分，通過壓力傳感器和位置傳感器實時的監(jiān)測車輛信息;并通過ECU和超載車輛信息大數(shù)據(jù)庫精準判斷是否超載，并根據(jù)超載信號智能調(diào)控車輛是否可以上路或是否需要限速行駛，同時通過駕駛室上方的報警器警示駕駛員;最后本系統(tǒng)還可以實時將超載信息及車輛信息發(fā)送至公路管理部門，以便于管理部門進行超載車輛的監(jiān)管工作。因此本系統(tǒng)因為是車載，可以實現(xiàn)實時監(jiān)控商用車載重信息，并有自我管理措施，能有效減輕商用車超載情況，從而減少交通事故的發(fā)生，延長公路使用壽命，并減少公路超載監(jiān)控的人力、物力的支出。

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【項目基金】2020杭州職業(yè)技術(shù)學院校級科研課題《商用車超載實時監(jiān)控及車載管理系統(tǒng)的研究》（項目編號：ky202041）成果。

作者簡介：劉冬梅（1990-），女，陜西周至人，碩士研究生，講師，研究方向：汽車機械。