CN106353109A - 一种中置轴挂车列车行驶稳定性测试评价***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种中置轴挂车列车行驶稳定性测试评价***及方法，通过同步采集牵引车和中置轴挂车的地理位置信息、车辆性能参数信息，以及转向盘转角信息，由VBOX统一记录并发送给PC处理终端，由PC处理终端分别对中置轴挂车列车的操纵稳定性、横向稳定性、直线行驶稳定性分析评价。测试评价***包括在列车牵引车上安装的转向盘测量仪、RT陀螺仪、CAN模块、数据采集模块以及VBOX数据采集器，还包括在中置轴挂车上安装的RT陀螺仪，还包括远程的GPS基站、PC处理终端。本发明有效的填补了双车体车辆行驶稳定性的测试与评价，同时该测试***可以扩充，实现三车体或者更多车体车辆性能的测试，也可扩展到制动、加速性能测试。

Description

一种中置轴挂车列车行驶稳定性测试评价***及方法

技术领域

本发明属于汽车列车测试技术，尤其涉及对中置轴挂车列车行驶稳定性(主要包括操纵稳定性、横向稳定性、直线行驶稳定性)的测试评价***及方法。

背景技术

为加快转变交通运输发展方式，推动道路运输行业转型升级，充分发挥交通运输在物流业发展中的重要作用，交通运输部于2013年5月发布了《交通运输部关于交通运输推进物流业健康发展的指导意见》(交规划发〔2013〕349号)，将有效提升运输装备技术水平作为重要任务之一，大力发展标准化载货汽车，提升运输装备的专业化、清洁化和标准化水平。

为贯彻落实《国务院关于促进旅游业改革发展的若干意见》(国发〔2014〕31号)的有关要求，规范旅居挂车上路通行的政策措施，2015年4月，公安部交通管理局发布了《关于规范旅居挂车上路通行管理工作的通知》(公交管〔2015〕134号)，要求严格遵守《道路交通安全法》有关规定，允许旅居挂车在高速公路上通行，切实保障旅居挂车在城区、城市快速路、高架桥及主要桥隧上通行的权利。这为下一步推广中置轴挂车列车的示范运营奠定了基础。

为提高运输组织效率、降低物流成本、促进我国货运物流业转型发展，2015年6月交通运输部对黑龙江龙运集团(以下简称：龙运集团)超长汽车列车试点工作进行了批复，同意将货车、半挂车、中置轴挂车等货物运载单元进行组合，组成中置轴货车列车、超长汽车列车从事运输作业，为提升我国货运车辆装备水平进行有益探索和创新。

2016年7月发布实施的《汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值》(GB1589-2016)中，增加了中置轴挂车列车的术语定义，并对其外廓尺寸和质量限值进行了规定。以上法规/政策、标准/规范的出台以及示范运营工作的开展，为促进我国中置轴挂车列车的发展奠定了基础。目前，龙运集团已经采购5辆中置轴挂车列车在哈尔滨至齐齐哈尔的干线公路上开展试运营工作。

由于我国目前汽车牵引车和中置轴挂车分别有不同的企业生产，所制定的标准要求也是只针对汽车牵引车或者中置轴挂车单独提出，还没有针对中置轴挂车列车的安全行驶的综合相关检测方法。这主要是因为汽车列车的匹配是一个复杂的过程，所构成的汽车列车测试结果的优劣，是由两个不同车体的技术性能决定。如果汽车列车的技术性能不符合标准要求，需要分别对牵引车辆和挂车的技术性能检测，判别是单车的技术性能问题还是列车匹配后的技术性能问题。因此，如何对中置轴挂车列车的操纵稳定性、横行稳定性、直线行驶稳定性等行驶安全相关的性能进行检测，确保列车的运行安全是非常必要的现实问题，也是极具挑战性的难题。

发明内容

因此，本发明针对中置轴挂车列车行驶稳定性进行研究，设计并实现一种能够对中置轴挂车列车行驶稳定性进行有效测试和评价的***和方法。该***具有设计简单、结构合理、安装方便、便于操作等特点；利用该***采用特定的方法能够实现对中置轴挂车列车操纵稳定性、横向稳定性、直线行驶稳定性等性能的测试与评价，解决了两个车体车辆测试的难题。

因此，本发明为实现其中一目的而采取的技术方案是：一种中置轴挂车列车行驶稳定性测试评价方法，其特征在于：通过同步采集牵引车和中置轴挂车的地理位置信息、车辆性能参数信息，以及包括转向盘转角在内的驾驶信息，由VBOX统一记录并发送给PC处理终端，由PC处理终端分别对中置轴挂车列车的操纵稳定性、横向稳定性、直线行驶稳定性分析评价：

1)针对操纵稳定性，在所述转向盘转角固定的情况下，如果随着列车运行速度的增加，测量的所述牵引车和中置轴挂车的运行轨迹半径在不断地变大，则说明列车具有明显的不足转向特性，中置轴挂车列车具有良好的操纵稳定性；所述运行轨迹由每一时刻的地理位置信息拟合而成；

2)针对横向稳定性，是对某一时刻测量的所述中置轴挂车和牵引车侧向加速度进行比较分析，如果所述中置轴挂车与牵引车侧向加速度绝对值最大值的比值≤2.0，则说明中置轴挂车列车具有良好的横向稳定性；

3)针对直线行驶稳定性，是对某一时刻测量的所述牵引车前轴中心点的位置信息和中置轴挂车后轴中心点的位置信息比较分析，如果这两个点之间的距离始终≤110mm，则说明中置轴挂车列车具有良好的直线行驶稳定性。

进一步地，同步采集牵引车和中置轴挂车的地理位置信息、车辆性能参数信息的方法是：在所述牵引车和中置轴挂车上分别设置一RT陀螺仪，由两所述RT陀螺仪实时采集所述牵引车和中置轴挂车的性能参数，包括侧向加速度、横摆角速度、侧倾角，同时两所述RT陀螺仪均与GPS基站通讯，由GPS基站对所述牵引车和中置轴挂车的位置进行精准定位；所述列车上设置一CAN模块，两所述RT陀螺仪将各自测得的性能参数信息和位置信息同步发送到所述CAN模块。

进一步地，由所述VBOX统一记录各信息的方法是：设置一数据采集模块，同时采集由CAN模块接收并发送过来的所述牵引车和中置轴挂车的地理位置信息、车辆性能参数信息，以及由转向盘转角测量仪发送过来的转向盘转角信息；然后由所述数据采集模块统一发送到VBOX。

进一步地，所述VBOX还同时采集列车的加速或制动驾驶信息。

进一步地，所述VBOX计算车辆的运行速度，一并发送给所述PC处理终端。

本发明另一目的提供一种中置轴挂车列车行驶稳定性测试评价***，其特征在于：包括在列车牵引车上安装的转向盘测量仪、RT陀螺仪、CAN模块、数据采集模块以及VBOX数据采集器，还包括在中置轴挂车上安装的RT陀螺仪，还包括远程的GPS基站、PC处理终端；

所述转向盘测量仪一方面与车辆转向盘相连接，另一方面与所述数据采集模块相连；

所述牵引车上的RT陀螺仪和所述中置轴挂车上的RT陀螺仪，均是一方面与GPS基站相连，另一方面与CAN模块相连；

所述CAN模块与所述数据采集模块相连，所述数据采集模块与所述VBOX数据采集器相连；

所述VBOX数据采集器与所述PC处理终端相连。

进一步地，所述VBOX数据采集器选择VBOX3以上版本。

进一步地，所述VBOX数据采集器还与制动模块、加速模块相连。

与已有技术相比，本发明具有以下优点：

1.本发明有效的将惯性传感器、GPS高精定位、数据采集、数据处理与显示融合为一个***，为简单有效的评价中置轴挂车行驶稳定性能提供了一个良好的平台。

2.本发明有效的填补了双车体车辆行驶稳定性的测量与评价，同时该测试***可以扩充，实现三车体或者更多车体车辆性能的测试。

3.本发明该中置轴挂车行驶稳定性能测试评价***能够实时、准确地开展列车性能测试，使用方便、快捷。

4.此外，该***还可以直接对列车的最高车速、加速时间、加速距离等动力性能直接进行测试。通过简单的测试模块的扩展，如增加制动踏板力传感器和制动触发条，可以实现列车冷态制动性能的测试，通过增加加速踏板信息可以实现加速性能的测试，所以该测试***具有很好的扩展性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1——本发明***框架示意；

图2——GPS基站连接框图；

图3——转向盘测量仪连接框图；

图4——RT陀螺连接框图；

图5——数据采集模块连接框图；

图6——VBOX3连接框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明。但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本发明技术方案作的唯一限定，凡是在本发明技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本发明的保护范围。

一种中置轴挂车列车行驶稳定性测试评价方法，通过在列车的牵引车上安装转向盘测量仪、VBOX、RT陀螺仪，在中置轴挂车上安装RT陀螺仪，然后利用RT陀螺仪向GPS基站提供高精位置信息，分别实现对牵引车、中置轴挂车侧向加速度、横摆角速度、侧倾角等状态变量和行驶轨迹的采集和测量。另外，利用CAN模块实现牵引车和中置轴挂车RT陀螺仪测试数据的同步采集，并利用数据采集模块实现转向盘测量仪和整车的数据由VBOX3统一记录。

因此，本发明提供一种中置轴挂车列车行驶稳定性测试评价***，如图1所示，具体包括在列车牵引车上安装的转向盘测量仪1、RT陀螺仪2、CAN模块3、数据采集模块4以及VBOX采集器5，还包括在中置轴挂车上安装的RT陀螺仪6，还包括远程的GPS基站7、PC处理终端8，***可由独立的供电***供电或统一供电。其中，VBOX数据采集器5可优选VBOX3以上版本。

该***的架构为：转向盘测量仪1与转向盘相连接，采集转向盘转角数据(转向盘测量仪1中内含有转向盘转角数据采集模块)；转向盘测量仪1同时与牵引车中的数据采集模块4相连，将转向盘转角数据传输到车辆***中的数据采集模块4。牵引车中的RT陀螺仪2一方面通过GPS天线与GPS基站7通讯，另一方面与CAN模块3相连，向CAN模块3传送侧向加速度、横摆角速度、侧倾角等车辆性能参数以及经GPS校正过的位置信息。中置轴挂车上的RT陀螺仪6，也同样是一方面与直接通过GPS天线将位置信息发送到GPS基站7，另一方面与CAN模块3相连，向CAN模块3传送侧向加速度、横摆角速度、侧倾角等车辆性能参数。CAN模块3与数据采集模块4相连，数据采集模块4与VBOX数据采集器5相连。VBOX数据采集器5与PC处理终端8相连，并可通过SD存储卡存储数据，VBOX数据采集器5还可与其他设备9(如制动模块、加速模块)相连传输其他数据，VBOX数据采集器5亦通过GPS天线向GPS基站7发送所有数据。两个RT陀螺仪2、6的数据通过CAN模块3进入到数据采集模块4中，数据采集模块4将其他数据和CAN模块3的数据一起输入到VBOX数据采集器5中，VBOX数据采集器5最终实现数据的集成。

本***通过在列车牵引车上安装转向盘测量仪、VBOX、RT陀螺仪，在中置轴挂车上安装RT陀螺仪，利用RT陀螺仪为GPS基站提供位置信息，分别实现对货车牵引车、中置轴挂车侧向加速度、横摆角速度、侧倾角等状态变量和行驶轨迹的测量(行驶轨迹是通过实时的位置信息体现的)。利用CAN模块实现列车牵引车和中置轴挂车RT陀螺仪测试数据的同步采集，并利用数据采集模块实现转向盘测量仪和整车的数据由VBOX统一记录。

高精度的整辆列车的运行轨迹是通过RT陀螺仪2、6与GPS基站7实现的，如图2所示，RT陀螺仪2、6的信息通过GPS天线传回GPS基站7，GPS基站7将计算后的精准位置信息通过与其连接的基站电台进行发送，GPS天线、基站电台提供RT陀螺仪与基站之间的内部通讯。RT陀螺仪2、6通过自身软件设置确认通过GPS基站接收GPS信息，实现牵引车和中置轴挂车高精定位信息的测量。GPS基站和RT陀螺间有测量校准的过程，GPS基站可以接收到RT陀螺仪的GPS信息，并将点的GPS信息作为基准，然后GPS基站根据基准站已知精准的坐标，计算出基站到卫星的距离改正数，并由基准站实时将这一改正数据发送出去。RT陀螺仪的GPS接收机在进行GPS观测的同时，也接收到基准站发出的改正数，并对其定位结果进行改正，从而提高定位精度。

转向盘转角测量仪1按照试验标准的要求，实现转向盘转角的输入，转角信息通过转向盘转角测量仪显示，并通过数据采集模块4采集到VBOX数据采集器5中，如图3所示。

RT陀螺仪2、6通过内置的惯性传感器，实现对车辆性能参数的测量；通过外置的GPS实现对位置信息的测量，同时利用GPS基站实现高精度位置信息的测量，最后一并通过CAN模块将牵引车和中置轴挂车的数据信息传输到数据采集模块4，如图4所示。

数据采集模块4通过对转向盘转角测试仪1、CAN模块3数据的采集，实现列车牵引车和中置轴挂车数据的同步采集，并将数据统一传输至VBOX，如图5所示。

VBOX数据采集器5利用GPS天线，可以实现车辆运行速度的测量(VBOX自身带有GPS天线，通过测量经纬度信息解算得到车辆运行的速度)，并通过数据采集模块4输入的数据，将所有的测量数据统一记录，同时还可以实现车辆速度、侧向加速度等状态参数的实时显示，RT陀螺仪和VBOX3数据采集器可以实现100hz频率数据的测试与记录，VBOX数据采集器将所有数据发送到PC处理终端，进行分析处理，如图6所示。

所以，基于上述***，本发明基于GPS差分技术，可以实现中置轴式挂车列车操纵稳定性、横向稳定性、直线行驶轨迹的测量，有效的解决两个车体车辆行驶稳定性的测试与评价。

具体方法如下：

(1)牵引车、中置轴挂车分别通过RT陀螺仪的GPS天线与GPS基站进行通讯，通过牵引车、中置轴挂车的RT陀螺仪分别实时反馈其运动状态参数和车辆性能参数，GPS基站对前、后车的位置进行精准定位；

(2)牵引车、中置轴挂车的RT陀螺仪数据通过CAN模块同步发送给数据采集模块，数据采集模块同时实时采集驾驶员的驾驶信息，包括转向盘测量仪的转角数据，然后数据采集模块统一将这些数据发送给VBOX；

(3)VBOX实现牵引车、中置轴挂车的RT陀螺仪运动状态参数和车辆性能参数(包括前后车的侧向加速度、横摆角速度、侧倾角、运行轨迹等)以及转向盘转角的统一记录，同时利用自身软件计算车辆的运行速度，一并发送给PC处理终端；

(4)PC处理终端内置中置轴挂车列车行驶稳定性测试分析软件，可以根据测试内容的不同，分别对操纵稳定性、横向稳定性、直线行驶轨迹的数据的分析评价：

1)针对中置轴挂车列车的操纵稳定性，如果在转向盘转角固定的情况下，随着列车运行速度的增加，RT陀螺仪测量的列车牵引车和中置轴挂车的运行轨迹半径在不断地变大，这说明列车具有明显的不足转向特性，中置轴挂车列车具有良好的操纵稳定性。

2)针对中置轴挂车列车的横向稳定性，对RT陀螺仪测量的中置轴挂车和牵引车侧向加速度进行比较分析，如果中置轴挂车与货车牵引车侧向加速度绝对值最大值的比值不大于2.0，这说明中置轴挂车列车具有良好的横向稳定性。

3)针对中置轴挂车列车的直线行驶稳定性，通过某一时刻RT陀螺仪测量的牵引车的前轴中心点的位置信息，以及中置轴挂车后轴的中心点的位置信息，如果这两个点之间的距离始终不大于110mm，这说明中置轴挂车列车具有良好的直线行驶稳定性。

通过以上分析可知，本发明的优点在于能够快速、有效的实现对列车行驶稳性的测试与评价，相应的仪器安装简单、便于操作。中置轴挂车行驶稳定性能测试评价***可以有效的解决双车体车辆测试困难的难题，提供了一种简单有效，快速准确的方法。本发明的方法可以延伸到汽车列车测试的其他需要的领域，可以通过模块扩展的方式实现列车冷态制动性能的测试或者加速性能的测试，具有良好的扩展性和广阔的应用前景，如增加制动踏板力传感器和制动触发条，可以实现列车冷态制动性能的测试，通过增加加速踏板信息可以实现加速性能的测试，所以该测试***具有很好的扩展性。

Claims (8)

1.一种中置轴挂车列车行驶稳定性测试评价方法，其特征在于：通过同步采集牵引车和中置轴挂车的地理位置信息、车辆性能参数信息，以及包括转向盘转角在内的驾驶信息，由VBOX统一记录并发送给PC处理终端，由PC处理终端分别对中置轴挂车列车的操纵稳定性、横向稳定性、直线行驶稳定性分析评价：

1)针对操纵稳定性，在所述转向盘转角固定的情况下，如果随着列车运行速度的增加，测量的所述牵引车和中置轴挂车的运行轨迹半径在不断地变大，则说明列车具有明显的不足转向特性，中置轴挂车列车具有良好的操纵稳定性；所述运行轨迹由每一时刻的地理位置信息拟合而成；

2)针对横向稳定性，是对某一时刻测量的所述中置轴挂车和牵引车侧向加速度进行比较分析，如果所述中置轴挂车与牵引车侧向加速度绝对值最大值的比值≤2.0，则说明中置轴挂车列车具有良好的横向稳定性；

3)针对直线行驶稳定性，是对某一时刻测量的所述牵引车前轴中心点的位置信息和中置轴挂车后轴中心点的位置信息比较分析，如果这两个点之间的距离始终≤110mm，则说明中置轴挂车列车具有良好的直线行驶稳定性。

2.根据权利要求1所述的中置轴挂车列车行驶稳定性测试评价方法，其特征在于：同步采集牵引车和中置轴挂车的地理位置信息、车辆性能参数信息的方法是：在所述牵引车和中置轴挂车上分别设置一RT陀螺仪，由两所述RT陀螺仪实时采集所述牵引车和中置轴挂车的性能参数，包括侧向加速度、横摆角速度、侧倾角，同时两所述RT陀螺仪均与GPS基站通讯，由GPS基站对所述牵引车和中置轴挂车的位置进行精准定位；所述列车上设置一CAN模块，两所述RT陀螺仪将各自测得的性能参数信息和位置信息同步发送到所述CAN模块。

3.根据权利要求1或2所述的中置轴挂车列车行驶稳定性测试评价方法，其特征在于：由所述VBOX统一记录各信息的方法是：设置一数据采集模块，同时采集由CAN模块接收并发送过来的所述牵引车和中置轴挂车的地理位置信息、车辆性能参数信息，以及由转向盘转角测量仪发送过来的转向盘转角信息；然后由所述数据采集模块统一发送到VBOX。

4.根据权利要求1或2或3所述的中置轴挂车列车行驶稳定性测试评价方法，其特征在于：所述VBOX还同时采集列车的加速或制动驾驶信息。

5.根据权利要求1所述的中置轴挂车列车行驶稳定性测试评价方法，其特征在于：所述VBOX计算车辆的运行速度，一并发送给所述PC处理终端。

6.一种中置轴挂车列车行驶稳定性测试评价***，其特征在于：包括在列车牵引车上安装的转向盘测量仪、RT陀螺仪、CAN模块、数据采集模块以及VBOX数据采集器，还包括在中置轴挂车上安装的RT陀螺仪，还包括远程的GPS基站、PC处理终端；

所述转向盘测量仪一方面与车辆转向盘相连接，另一方面与所述数据采集模块相连；

所述牵引车上的RT陀螺仪和所述中置轴挂车上的RT陀螺仪，均是一方面与GPS基站相连，另一方面与CAN模块相连；

所述CAN模块与所述数据采集模块相连，所述数据采集模块与所述VBOX数据采集器相连；

所述VBOX数据采集器与所述PC处理终端相连。

7.根据权利要求6所述的中置轴挂车列车行驶稳定性测试评价***，其特征在于：所述VBOX数据采集器选择VBOX3以上版本。

8.根据权利要求6或7所述的中置轴挂车列车行驶稳定性测试评价***，其特征在于：所述VBOX数据采集器还与制动模块、加速模块相连。