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簡論連續(xù)長下坡貨車制動(dòng)器溫度檢測系統(tǒng)構(gòu)建論文
連續(xù)長下坡路段通常是重特大交通事故多發(fā)路段。當(dāng)重載貨車在長下坡行駛時(shí)，需不斷采取制動(dòng)措施，使車速控制在合理范圍內(nèi)。若車輛持續(xù)制動(dòng)時(shí)間較長，則會(huì)破壞制動(dòng)器熱平衡狀態(tài)，從而導(dǎo)致制動(dòng)器溫度急劇升高，降低摩擦力矩，進(jìn)而引起制動(dòng)失效。研究表明，車輛制動(dòng)器工作時(shí)的溫度在250℃以下時(shí)，制動(dòng)器處于正常的溫度狀態(tài);當(dāng)溫度超過300℃時(shí)，車輛制動(dòng)時(shí)的摩擦力矩顯著降低，制動(dòng)效能明顯下降，因此，一般以300℃作為制動(dòng)器溫度的使用極限。而傳統(tǒng)的長下坡交通安全保障措施存在不足。因此，本文提出了非車載式的貨車制動(dòng)器溫度檢測系統(tǒng)，以進(jìn)一步保障連續(xù)長下坡路段交通安全。
1貨車制動(dòng)器溫度檢測系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)
1.1系統(tǒng)目標(biāo)。系統(tǒng)基于車牌識(shí)別技術(shù)、紅外測溫技術(shù)、傳熱學(xué)，充分借助現(xiàn)有的硬件和軟件，將其整合為一個(gè)全新的貨車制動(dòng)器溫度檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?yàn)槁范紊闲旭偟呢涇囻{駛員及時(shí)提供其車輛制動(dòng)器工作溫度信息，讓駕駛員及時(shí)了解車輛制動(dòng)器的工作狀態(tài)，從而為駕駛員在長下坡路段的行駛策略提供參考。
1.2系統(tǒng)的功能。為使系統(tǒng)能夠具備廣闊的應(yīng)用前景，在系統(tǒng)研發(fā)時(shí)應(yīng)考慮多個(gè)因素的影響，以保障功能的正常發(fā)揮，其主要功能如下：
1.2.1貨車車牌識(shí)別：由于貨車車牌的底色均為黃色，借助現(xiàn)有的車牌識(shí)別技術(shù)，根據(jù)提取的車牌顏色，對(duì)長下坡路段行駛的貨車進(jìn)行識(shí)別，從而能夠避免非貨車的干擾。
1.2.2實(shí)時(shí)檢測貨車制動(dòng)器外表溫度：本系統(tǒng)通過安裝的紅外熱成像裝置，對(duì)長下坡路段的貨車制動(dòng)器進(jìn)行掃描，獲得制動(dòng)器外表面溫度圖像，在熱分析軟件的幫助下，能夠得到指定點(diǎn)或面的溫度數(shù)據(jù)。
1.2.3制動(dòng)器內(nèi)部溫度推算：根據(jù)制動(dòng)器外表面溫度數(shù)據(jù)，利用系統(tǒng)中的計(jì)算程序，即可得到制動(dòng)器內(nèi)部工作溫度。
1.2.4貨車剎車片溫度警示：通過信息發(fā)布終端，將貨車制動(dòng)器工作溫度及時(shí)告知駕駛員，能夠讓貨車駕駛員掌握車輛的制動(dòng)器狀態(tài)，從而為駕駛員的行駛策略提供參考。
1.3系統(tǒng)工作流程。本系統(tǒng)通過采集設(shè)備將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，并進(jìn)行存儲(chǔ)或者進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理主要是根據(jù)過濾后的制動(dòng)器表面溫度推算制動(dòng)器內(nèi)壁剎車片工作溫度，然后對(duì)處理之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存，同時(shí)在信息發(fā)布終端顯示。
2貨車制動(dòng)器溫度檢測系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則。在構(gòu)建貨車制動(dòng)器溫度檢測系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：
2.1.1整體性�？紤]各個(gè)系統(tǒng)的相互聯(lián)系，提高系統(tǒng)整體利用率。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝時(shí)，應(yīng)充分考慮空間距離及環(huán)境干擾因素對(duì)信號(hào)傳輸質(zhì)量的影響。
2.1.2可靠性。系統(tǒng)運(yùn)行必須具有高度的可靠性，做到萬無一失。在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用多種技術(shù)互補(bǔ)，從多個(gè)方面、多種技術(shù)層面上確保系統(tǒng)穩(wěn)定工作，以保證設(shè)備的長期運(yùn)行。
2.1.3可維護(hù)性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮維護(hù)工作的需求，設(shè)計(jì)應(yīng)模塊化、通用化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)自我診斷功能，最大限度地降低維護(hù)工作難度和工作量。
2.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)通過設(shè)置在路側(cè)的紅外測溫子系統(tǒng)，能夠?qū)υ撀范涡旭偟呢涇囍苿?dòng)器表面溫度實(shí)時(shí)采集，利用相關(guān)的理論模型進(jìn)行計(jì)算、分析，從而得到制動(dòng)器內(nèi)壁的溫度信息，同時(shí)，借助車牌識(shí)別子系統(tǒng)，對(duì)所測制動(dòng)器溫度的車輛車牌號(hào)進(jìn)行識(shí)別、存儲(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)車輛制動(dòng)器溫度信息的準(zhǔn)確發(fā)布。
3系統(tǒng)功能模塊
3.1車牌自動(dòng)識(shí)別子系統(tǒng)。車牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)采用車牌識(shí)別技術(shù)，即通過車輛靜態(tài)圖像或動(dòng)態(tài)視頻自動(dòng)提取車牌信息(如漢字、數(shù)字、字母等)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別的技術(shù)。硬件設(shè)備主要包括車輛檢測裝置、攝像機(jī)補(bǔ)光燈一體機(jī)、圖像采集裝置、信號(hào)采集器、工控主機(jī)等。
3.2貨車剎車片溫度檢測子系統(tǒng)。由于制動(dòng)器內(nèi)表面溫度難以直接測量，因此，本文主要通過檢測制動(dòng)器外表面的溫度，利用計(jì)算模塊獲得制動(dòng)器內(nèi)部工作溫度。考慮到長下坡路段的貨車處于動(dòng)態(tài)的行駛過程中，且車速較快，若采用紅外測溫儀，對(duì)貨車制動(dòng)器的某一點(diǎn)或多點(diǎn)進(jìn)行測量，測量誤差很大，難以獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果，經(jīng)綜合比較分析，本文擬采用紅外熱成像儀對(duì)制動(dòng)器表面溫度進(jìn)行測量。
3.3通信子系統(tǒng)。在實(shí)際的長下坡路段采集現(xiàn)場，由于采集信息多樣化，跨度大，需要采集的數(shù)據(jù)量大，因此需要在采集設(shè)備采集到數(shù)據(jù)之后對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)匯聚之后再進(jìn)行傳輸。傳輸方式根據(jù)實(shí)際情況可以選擇無線高頻傳輸、光纖傳輸?shù)鹊取?/p>
3.4信息發(fā)布子系統(tǒng)。信息發(fā)布子系統(tǒng)是貨車制動(dòng)器溫度檢測系統(tǒng)的重要組成部分，主要是基于先進(jìn)的信息技術(shù)和系統(tǒng)，對(duì)各種資源進(jìn)行整合和利用，能夠在貨車制動(dòng)失效前，提前預(yù)警，為貨車駕駛員行駛策略提供參考，從而保障道路交通的運(yùn)行安全和暢通。
3.5供電子系統(tǒng)。本系統(tǒng)先期設(shè)計(jì)采用太陽能與市電混合供電的方式，系統(tǒng)由光伏組件陣列、光伏控制器、蓄電池陣列、市電控制器、逆變器、DC-DC多路電源轉(zhuǎn)換器等組成。
4結(jié)論
為彌補(bǔ)傳統(tǒng)的長下坡安全保障措施的不足，本文提出了設(shè)置于長大下坡路側(cè)的貨車制動(dòng)器內(nèi)部溫度檢測系統(tǒng)。在遵循整體性、可靠性、規(guī)范性、可維護(hù)性等原則下，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，詳細(xì)地闡述了系統(tǒng)的功能和工作流程，并對(duì)該系統(tǒng)的各子系統(tǒng)如車牌自動(dòng)識(shí)別子系統(tǒng)、貨車剎車片溫度檢測子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、信息發(fā)布子系統(tǒng)、供電子系統(tǒng)等功能模塊進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。
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