CN114312551A - 设有智能安全防护装置的氢能长管拖车及安全防护方法 - Google Patents

Abstract

设有智能安全防护装置的氢能长管拖车及安全防护方法，属于氢能长管拖车智能防护技术领域。它包括拖车，所述拖车上设有机械防护装置，机械防护装置信号连接外部智能控制***，机械防护装置包括气动伸缩导轨及多级防护组件，气动伸缩导轨设置在拖车车尾，多级防护组件安装在气动伸缩导轨上，智能控制***包括中央控制***、传感器组件、警示装置及套设在氢气瓶上的环形气囊。本发明中，通过设置的机械防护装置，能够对拖车进行多级缓冲，且能够同时对正面追尾和侧面追尾撞击进行防护；通过设置的智能控制***，解决了传统监控***智能化程度不高、监控反馈形式单一等问题；同时，实现了机械防护装置与物联网之间的联动控制。

Description

设有智能安全防护装置的氢能长管拖车及安全防护方法

技术领域

本发明属于氢能长管拖车智能防护技术领域，具体涉及一种设有智能安全防护装置的氢能长管拖车及安全防护方法。

背景技术

由于国际的石油储量的日益减少，新能源的使用已经进入人们的视野。氢是一种可燃烧的理想新能源，是世界上仅次于氧的最丰富的元素，每公斤液氢燃烧的发热值为14.2万焦耳，相当于汽油发热值的24倍，其燃烧不会污染环境，是可以再生和再循环的洁净能源。

氢气的储存方法主要有高压气态储存、低温液氢储存、化学储存及金属氢化物储存四种。其中氢能长管拖车在其中扮演着重要的角色，但氢能长管拖车属于危险车辆，其行驶过程中若出现突发情况如追尾等事故，将造成***、燃烧、氢气泄漏等危害。每年由于氢能长管拖车防护不当引发的事故不在少数，对周边的人和物造成不可估量的损失。因此，对氢能长管拖车进行必要的安全防护是研究的方向。

现有的监控***智能化程度不高，所采取的措施无法应对不同车况；现有的防护措施比较单一，只有单一的一层防护装置，主要以保险杠为主；现有的安全防护装置仅仅对氢能长管拖车的正面追尾进行考虑设计，对来自氢能长管拖车侧面的撞击无法进行合理的防护；现有的防撞装置减震防撞效果不明显；现有的防护装置无法与物联网技术进行联动。然而一个合格的安全防护***对氢能长管拖车的平稳行驶和遇到紧急危险时具有重要的作用。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种设有智能安全防护装置的氢能长管拖车及安全防护方法，其具有多种监控反馈，采用多级防护结构，能够对追尾造成的侧面或者正面撞击进行防护，减震效果好，且能够与物联网技术进行联动，实现智能安全防护。

本发明提供如下技术方案：设有智能安全防护装置的氢能长管拖车，包括拖车，所述拖车上设有机械防护装置，机械防护装置信号连接外部智能控制***，机械防护装置包括气动伸缩导轨及多级防护组件，气动伸缩导轨设置在拖车车尾，多级防护组件安装在气动伸缩导轨上，多级防护组件包括挡板、安装在气动伸缩导轨上的导轨、设置在挡板外侧的第一防护组件以及设置在挡板与导轨之间的第二防护组件和第三防护组件；

智能控制***包括中央控制***、传感器组件、警示装置及套设在氢气瓶上的环形气囊，拖车油门、传感器组件、警示装置及环形气囊的控制阀门均与中央控制***信号连接。

进一步的，所述挡板为折板结构或半环形结构中的一种。

进一步的，所述第一防护组件包括一组均布在挡板外侧的橡胶防护件，橡胶防护件包括橡胶凸起及第一弹簧，第一弹簧设置在橡胶凸起的下部。

进一步的，所述第二防护组件包括一组高压空气气囊及与高压空气气囊对应设置的圆柱筒，高压空气气囊的上端安装在挡板上，其下端***圆柱筒中，圆柱筒安装在导轨上，圆柱筒的内部设有弹力装置。

进一步的，所述第三防护组件包括安装在导轨两侧的第一挡块、与第一挡块对应设置的第二挡块及滑动设置在导轨上的滑块，滑块位于第一挡块与第二挡块之间，滑块与第二挡块之间通过第二弹簧相连接，滑块通过活动铰支座及杆件与挡板活动连接。

进一步的，所述传感器组件包括压力传感器、第一距离传感器、第二距离传感器及速度传感器，压力传感器设置在第一弹簧与挡板之间，第一距离传感器设置在拖车的车头处，第二距离传感器及速度传感器均设置在拖车的车尾处。

进一步的，所述导轨包括底部钢板及设置在底部钢板两侧的滑轨，底部钢板与滑轨之间采用焊接或者螺纹连接的方式固定连接。

进一步的，所述警示装置设置在拖车的车尾处，警示装置包括警报灯及鸣笛。

设有智能安全防护装置的氢能长管拖车的安全防护方法，包括以下步骤：

S1、拖车行驶过程中，第一距离传感器实时采集前方车辆距离信息，第二距离传感器及速度传感器实时监测后方车辆的距离、速度及加速度，并将采集的信息发送至中央控制***；

S2、中央控制***依据步骤S1中采集到的后方车辆信息，判断危险等级，并做出相应处理，具体处理过程如下：

2.1、当危险等级为无时，正常行驶；

2.2、当危险等级为低级时，警报灯闪烁；

2.3、当危险等级为中级时，鸣笛示意；

2.4、当危险等级为高级时，依据步骤S1采集到的前方车辆距离信息，采取相应处理，具体处理过程如下：

2.4.1、当前方监测范围内无车辆时，中央控制***控制油门自动给油加速，增加与后车的安全距离；

2.4.2、当前方监测范围内有车辆时，高压空气气囊开始充压，做好防撞准备；当后车撞击拖车尾部的机械防护装置时，压力传感器将橡胶凸起上接触到的初次撞击压力传送到中央控制***，通过数据处理做出反馈，判断撞击压力是否超过机械防护装置设定的防护阈值，若撞击压力超过防护阈值，则通过中央控制***锁紧氢气瓶瓶口的阀门，环形气囊开始工作，产生气体环绕在氢气瓶周围形成保护，降低对氢气瓶的破坏程度。

进一步的，所述步骤2.4.2中，后车撞击拖车尾部的机械防护装置时，机械防护装置的具体防护过程如下：

当后车撞击拖车尾部正面时：

1）首先，后车撞击第一防护组件中挡板中部的橡胶凸起，压缩第一弹簧，实现一级防护缓冲；

2）当撞击压力大于一级防护缓冲的防护阈值时，挡板开始压缩高压空气气囊，高压空气气囊的下端压缩圆柱筒内的弹力装置，吸收撞击力，实现二级防护缓冲；

3）当撞击压力大于二级防护缓冲的防护阈值时，挡板进一步压缩高压空气气囊，挡板的两侧推动杆件，使得滑块滑动，压缩第二弹簧，释放撞击力，实现三级防护缓冲；

4）当撞击压力大于三级防护缓冲的防护阈值时，撞击力推动导轨，使其压缩气动伸缩导轨，产生反作用力，抵抗压缩，形成四级防护缓冲；

当后车撞击拖车尾部侧面时：

1）首先，后车撞击第一防护组件中挡板侧部的橡胶凸起，压缩第一弹簧，实现一级防护缓冲；

2）当撞击压力大于一级防护缓冲的防护阈值时，挡板的两侧推动杆件，使得滑块滑动，压缩第二弹簧，进行释放撞击力，实现二级防护缓冲；

3）撞击压力大于二级防护缓冲的防护阈值时，撞击力传递到挡板的中部，挡板中部开始压缩高压空气气囊，高压空气气囊的下端压缩圆柱筒内的弹力装置，吸收撞击力，实现三级防护缓冲；

4）当撞击压力大于三级防护缓冲的防护阈值时，撞击力推动导轨，使其压缩气动伸缩导轨，产生反作用力，形成四级防护缓冲。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）本发明中，通过设置的机械防护装置，能够对拖车进行多级缓冲，且能够同时对正面追尾和侧面追尾撞击进行防护；通过设置的智能控制***，解决了传统监控***智能化程度不高、监控反馈形式单一、无法应对不同车况采取相应措施等问题；同时，实现了机械防护装置与物联网之间的联动控制；

2）本发明中，机械防护装置由三级防护组件及气动伸缩导轨组成，三级防护组件之间依次联动，配合气动伸缩导轨形成四级防护体系，解决了现有防护措施单一的问题，大大提高了拖车防撞减震的效果；

3）本发明中，设置的气动伸缩导轨，能够在拖车直线运动或转弯时调整伸缩状态，提高拖车行驶过程的稳定性；

4）本发明中，通过设置的智能控制***，能够采集拖车行驶过程中前、后方向的道路信息，并做出对应的反馈，实现机械防护装置与物联网之间的联动控制。

附图说明

图1为本发明拖车的整体结构示意图；

图2为本发明拖车的尾部结构示意图；

图3为本发明机械防护装置的正面结构示意图；

图4为本发明机械防护装置的侧面结构示意图；

图5为本发明机械防护装置的俯视结构示意图；

图6为本发明智能控制***的控制流程图。

图中：1、挡板；2、橡胶凸起；3、第一弹簧；4、压力传感器；5、活动铰支座；6、杆件；7、第一挡块；8、螺栓；9、第二弹簧；10、第二挡块；11、圆柱筒；12、导轨；13、高压空气气囊；14、滑块；15、底部钢板；16、第一距离传感器；17、警示装置；18、第二距离传感器；19、速度传感器；20、气动伸缩导轨。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

请参阅图1-6，设有智能安全防护装置的氢能长管拖车，包括拖车，拖车上设有机械防护装置，机械防护装置信号连接外部智能控制***。

具体的，机械防护装置包括气动伸缩导轨20、挡板1、第一防护组件第二防护组件、第三防护组件及导轨12。

具体的，气动伸缩导轨20安装在拖车车尾的保险杠上，当拖车处于转弯状态时，气动伸缩导轨20提前收缩，减短车身的总长度，提高氢能长管拖车转弯的稳定性。当拖车处于直线行驶状态时，气动伸缩导轨20处于伸长状态为车辆提供安全保障。

具体的，导轨12安装在气动伸缩导轨20的外端，第一防护组件设置在挡板1的外侧，第二防护组件、第三防护组件设置在挡板1与导轨12之间。

其中：

挡板1为板件结构，其两侧设有弯折段。

第一防护组件包括一组橡胶防护件，一组橡胶防护件均布在挡板1的外侧面上，橡胶防护件包括橡胶凸起2及第一弹簧3，第一弹簧3设置在橡胶凸起2的下部，起到缓冲作用。后车追尾撞击在第一防护组件上，利用第一弹簧3的弹性恢复作用力，形成缓冲。

第二防护组件包括一组高压空气气囊13及与高压空气气囊13一一对应设置的圆柱筒11，高压空气气囊13的上端安装在挡板1内侧的中部，其下端***圆柱筒11中，圆柱筒11安装在导轨12上，圆柱筒11的内部设有弹力装置；该弹力装置可以采用弹簧等弹性元件或组件，当后车追尾撞击的撞击力超过第一防护组件的防护阈值时，推动挡板1，从而挤压高压空气气囊13，高压空气气囊13下端压缩圆柱筒11内的弹力装置，使其产生反作用力，形成缓冲作用。

导轨12包括底部钢板15及设置在底部钢板15两侧的滑轨，圆柱筒11固定安装在底部钢板15上。

第三防护组件包括第一挡块7、第二挡块10及滑块14，第一挡块7安装在滑轨的两端，第二挡块10安装在滑轨上并与第一挡块7一一对应设置，滑块14滑动设置在滑轨上，其位于第一挡块7与第二挡块10之间。滑块14侧部与第二挡块10之间通过第二弹簧9相连接，滑块14上通过活动铰支座5及杆件6与挡板1的弯折段活动连接。活动铰支座5安装在挡板1弯折段的内侧面上，杆件6两端分别通过螺栓8安装在活动铰支座5及滑块14上。

具体的，智能控制***包括中央控制***、传感器组件、警示装置17及套设在氢气瓶上的环形气囊，拖车油门、传感器组件、警示装置17及环形气囊的控制阀门均与中央控制***信号连接。

其中：

传感器组件包括压力传感器4、第一距离传感器16、第二距离传感器18及速度传感器19，压力传感器4设置在第一弹簧3与挡板1之间，第一距离传感器16设置在拖车的车头处，用于检测拖车前方车辆信息；拖车的车尾处安装有竖板，第二距离传感器18及速度传感器19均设置在竖板上，用于检测拖车后方车辆信息。

警示装置17设置在拖车的车尾处，警示装置17包括警报灯及鸣笛。驾驶室内同时也设置提醒装置。

设有智能安全防护装置的氢能长管拖车的防护方法，包括以下步骤：

S1、拖车行驶过程中，第一距离传感器16实时采集前方车辆距离信息，第二距离传感器18及速度传感器19实时监测后方车辆的距离、速度及加速度，并将采集的信息发送至中央控制***；

S2、中央控制***依据步骤S1中采集到的后方车辆信息，判断危险等级，并做出相应处理，具体处理过程如下：

2.1、当危险等级为无时，正常行驶；

2.2、当危险等级为低级时，警报灯闪烁；

2.3、当危险等级为中级时，鸣笛示意；

2.4、当危险等级为高级时，依据步骤S1采集到的前方车辆距离信息，采取相应处理，具体处理过程如下：

2.4.1、当前方监测范围内无车辆时，中央控制***控制油门自动给油加速，增加与后车的安全距离；

2.4.2、当前方监测范围内有车辆时，高压空气气囊13开始充压，同时启动驾驶室内的提醒装置，提醒驾驶员做好防撞准备；当后车撞击拖车尾部的机械防护装置时，压力传感器4将橡胶凸起2上接触到的初次撞击压力传送到中央控制***，通过数据处理做出反馈，判断撞击压力是否超过机械防护装置设定的防护阈值，若撞击压力超过防护阈值，则通过中央控制***锁紧氢气瓶瓶口的阀门，环形气囊开始工作，产生气体环绕在氢气瓶周围形成保护，降低对氢气瓶的破坏程度。

其中，步骤2.4.2中，后车撞击拖车尾部的机械防护装置时，机械防护装置的具体防护过程如下：

当后车撞击拖车尾部正面时：

1）首先，后车撞击第一防护组件中挡板1中部的橡胶凸起2，橡胶凸起2压缩第一弹簧3，第一弹簧3的反作用力形成一级防护缓冲；

2）当撞击压力大于一级防护缓冲的防护阈值时，挡板1开始压缩高压空气气囊13，高压空气气囊13的下端压缩圆柱筒11内的弹力装置，利用弹力装置的反作用力吸收撞击力，实现二级防护缓冲；

3）当撞击压力大于二级防护缓冲的防护阈值时，挡板1进一步压缩高压空气气囊13，挡板1的两侧推动杆件6，使得滑块14滑动，压缩第二弹簧9，释放撞击力，实现三级防护缓冲；

4）当撞击压力大于三级防护缓冲的防护阈值时，撞击力推动导轨12，使其压缩气动伸缩导轨20，产生反作用力，抵抗压缩，形成四级防护缓冲；

当后车撞击拖车尾部侧面时：

1）首先，后车撞击第一防护组件中挡板1侧部的橡胶凸起2，压缩第一弹簧3，实现一级防护缓冲；

2）当撞击压力大于一级防护缓冲的防护阈值时，挡板1的两侧推动杆件6，使得滑块14滑动，压缩第二弹簧9，进行释放撞击力，实现二级防护缓冲；

3）撞击压力大于二级防护缓冲的防护阈值时，撞击力传递到挡板1的中部，挡板1中部开始压缩高压空气气囊13，高压空气气囊13的下端压缩圆柱筒11内的弹力装置，吸收撞击力，实现三级防护缓冲；

4）当撞击压力大于三级防护缓冲的防护阈值时，撞击力推动导轨12，使其压缩气动伸缩导轨20，产生反作用力，形成四级防护缓冲。

其中，危险等级的判断标准如下：

根据《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第八十条 机动车在高速公路上行驶，车速超过每小时100公里时，应当与同车道前车保持100米以上的距离，车速低于每小时100公里时，与同车道前车距离可以适当缩短，但最小距离不得少于50米。由于考虑到氢气长管拖车属于危险物品车，因此本实施例中将安全系数提高1倍，将安全距离划分为：车距在100米以上为无风险，车距在50米至100米之间定为低级风险，车距在20-50米之间定为中级风险，车距在20米以下定为高级风险，以车速80码，后车的瞬时加速度为2.5m/s²进行计算，前后两车以相同速度进行行驶，根据

计算得到相应的剩余安全时间为下表：

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.设有智能安全防护装置的氢能长管拖车，包括拖车，其特征在于：所述拖车上设有机械防护装置，机械防护装置信号连接外部智能控制***，机械防护装置包括气动伸缩导轨（20）及多级防护组件，气动伸缩导轨（20）设置在拖车车尾，多级防护组件安装在气动伸缩导轨（20）上，多级防护组件包括挡板（1）、安装在气动伸缩导轨（20）上的导轨（12）、设置在挡板（1）外侧的第一防护组件以及设置在挡板（1）与导轨（12）之间的第二防护组件和第三防护组件；

智能控制***包括中央控制***、传感器组件、警示装置（17）及套设在氢气瓶上的环形气囊，拖车油门、传感器组件、警示装置（17）及环形气囊的控制阀门均与中央控制***信号连接。

2.根据权利要求1所述的设有智能安全防护装置的氢能长管拖车，其特征在于所述挡板（1）为折板结构或半环形结构中的一种。

3.根据权利要求2所述的设有智能安全防护装置的氢能长管拖车，其特征在于所述第一防护组件包括一组均布在挡板（1）外侧的橡胶防护件，橡胶防护件包括橡胶凸起（2）及第一弹簧（3），第一弹簧（3）设置在橡胶凸起（2）的下部。

4.根据权利要求3所述的设有智能安全防护装置的氢能长管拖车，其特征在于所述第二防护组件包括一组高压空气气囊（13）及与高压空气气囊（13）对应设置的圆柱筒（11），高压空气气囊（13）的上端安装在挡板（1）上，其下端***圆柱筒（11）中，圆柱筒（11）安装在导轨（12）上，圆柱筒（11）的内部设有弹力装置。

5.根据权利要求4所述的设有智能安全防护装置的氢能长管拖车，其特征在于所述第三防护组件包括安装在导轨（12）两侧的第一挡块（7）、与第一挡块（7）对应设置的第二挡块（10）及滑动设置在导轨（12）上的滑块（14），滑块（14）位于第一挡块（7）与第二挡块（10）之间，滑块（14）与第二挡块（10）之间通过第二弹簧（9）相连接，滑块（14）通过活动铰支座（5）及杆件（6）与挡板（1）活动连接。

6.根据权利要求5所述的设有智能安全防护装置的氢能长管拖车，其特征在于所述传感器组件包括压力传感器（4）、第一距离传感器（16）、第二距离传感器（18）及速度传感器（19），压力传感器（4）设置在第一弹簧（3）与挡板（1）之间，第一距离传感器（16）设置在拖车的车头处，第二距离传感器（18）及速度传感器（19）均设置在拖车的车尾处。

7.根据权利要求6所述的设有智能安全防护装置的氢能长管拖车，其特征在于所述导轨（12）包括底部钢板（15）及设置在底部钢板（15）两侧的滑轨，底部钢板（15）与滑轨之间采用焊接或者螺纹连接的方式固定连接。

8.根据权利要求1所述的设有智能安全防护装置的氢能长管拖车，其特征在于所述警示装置（17）设置在拖车的车尾处，警示装置（17）包括警报灯及鸣笛。

9.根据权利要求1-8任一所述的设有智能安全防护装置的氢能长管拖车的安全防护方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、拖车行驶过程中，第一距离传感器（16）实时采集前方车辆距离信息，第二距离传感器（18）及速度传感器（19）实时监测后方车辆的距离、速度及加速度，并将采集的信息发送至中央控制***；

S2、中央控制***依据步骤S1中采集到的后方车辆信息，判断危险等级，并做出相应处理，具体处理过程如下：

2.1、当危险等级为无时，正常行驶；

2.2、当危险等级为低级时，警报灯闪烁；

2.3、当危险等级为中级时，鸣笛示意；

2.4、当危险等级为高级时，依据步骤S1采集到的前方车辆距离信息，采取相应处理，具体处理过程如下：

2.4.1、当前方监测范围内无车辆时，中央控制***控制油门自动给油加速，增加与后车的安全距离；

2.4.2、当前方监测范围内有车辆时，高压空气气囊（13）开始充压，做好防撞准备；当后车撞击拖车尾部的机械防护装置时，压力传感器（4）将橡胶凸起（2）上接触到的初次撞击压力传送到中央控制***，通过数据处理做出反馈，判断撞击压力是否超过机械防护装置设定的防护阈值，若撞击压力超过防护阈值，则通过中央控制***锁紧氢气瓶瓶口的阀门，环形气囊开始工作，产生气体环绕在氢气瓶周围形成保护，降低对氢气瓶的破坏程度。

10.根据权利要求9所述的设有智能安全防护装置的氢能长管拖车的安全防护方法，其特征在于所述步骤2.4.2中，后车撞击拖车尾部的机械防护装置时，机械防护装置的具体防护过程如下：

当后车撞击拖车尾部正面时：

1）首先，后车撞击第一防护组件中挡板（1）中部的橡胶凸起（2），压缩第一弹簧（3），实现一级防护缓冲；

2）当撞击压力大于一级防护缓冲的防护阈值时，挡板（1）开始压缩高压空气气囊（13），高压空气气囊（13）的下端压缩圆柱筒（11）内的弹力装置，吸收撞击力，实现二级防护缓冲；

3）当撞击压力大于二级防护缓冲的防护阈值时，挡板（1）进一步压缩高压空气气囊（13），挡板（1）的两侧推动杆件（6），使得滑块（14）滑动，压缩第二弹簧（9），释放撞击力，实现三级防护缓冲；

4）当撞击压力大于三级防护缓冲的防护阈值时，撞击力推动导轨（12），使其压缩气动伸缩导轨（20），产生反作用力，抵抗压缩，形成四级防护缓冲；

当后车撞击拖车尾部侧面时：

1）首先，后车撞击第一防护组件中挡板（1）侧部的橡胶凸起（2），压缩第一弹簧（3），实现一级防护缓冲；

2）当撞击压力大于一级防护缓冲的防护阈值时，挡板（1）的两侧推动杆件（6），使得滑块（14）滑动，压缩第二弹簧（9），进行释放撞击力，实现二级防护缓冲；

3）撞击压力大于二级防护缓冲的防护阈值时，撞击力传递到挡板（1）的中部，挡板（1）中部开始压缩高压空气气囊（13），高压空气气囊（13）的下端压缩圆柱筒（11）内的弹力装置，吸收撞击力，实现三级防护缓冲；

4）当撞击压力大于三级防护缓冲的防护阈值时，撞击力推动导轨（12），使其压缩气动伸缩导轨（20），产生反作用力，形成四级防护缓冲。

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