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簡論連續(xù)長下坡貨車制動器溫度檢測系統(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，需不斷采取制動措施，使車速控制在合理范圍內(nèi)。若車輛持續(xù)制動時間較長，則會破壞制動器熱平衡狀態(tài)，從而導(dǎo)致制動器溫度急劇升高，降低摩擦力矩，進(jìn)而引起制動失效。研究表明，車輛制動器工作時的溫度在250℃以下時，制動器處于正常的溫度狀態(tài);當(dāng)溫度超過300℃時，車輛制動時的摩擦力矩顯著降低，制動效能明顯下降，因此，一般以300℃作為制動器溫度的使用極限。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貨車制動器溫度檢測系統(tǒng)框架設(shè)計
1.1系統(tǒng)目標(biāo)。系統(tǒng)基于車牌識別技術(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，將其整合為一個全新的貨車制動器溫度檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠為路段上行駛的貨車駕駛員及時提供其車輛制動器工作溫度信息，讓駕駛員及時了解車輛制動器的工作狀態(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)時應(yīng)考慮多個因素的影響，以保障功能的正常發(fā)揮，其主要功能如下：
1.2.1貨車車牌識別：由于貨車車牌的底色均為黃色，借助現(xiàn)有的車牌識別技術(shù)，根據(jù)提取的車牌顏色，對長下坡路段行駛的貨車進(jìn)行識別，從而能夠避免非貨車的干擾。
1.2.2實時檢測貨車制動器外表溫度：本系統(tǒng)通過安裝的紅外熱成像裝置，對長下坡路段的貨車制動器進(jìn)行掃描，獲得制動器外表面溫度圖像，在熱分析軟件的幫助下，能夠得到指定點或面的溫度數(shù)據(jù)。
1.2.3制動器內(nèi)部溫度推算：根據(jù)制動器外表面溫度數(shù)據(jù)，利用系統(tǒng)中的計算程序，即可得到制動器內(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，將貨車制動器工作溫度及時告知駕駛員，能夠讓貨車駕駛員掌握車輛的制動器狀態(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)控中心對數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，并進(jìn)行存儲或者進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理主要是根據(jù)過濾后的制動器表面溫度推算制動器內(nèi)壁剎車片工作溫度，然后對處理之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存，同時在信息發(fā)布終端顯示。
2貨車制動器溫度檢測系統(tǒng)總體設(shè)計
2.1系統(tǒng)設(shè)計原則。在構(gòu)建貨車制動器溫度檢測系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下原則：
2.1.1整體性。考慮各個系統(tǒng)的相互聯(lián)系，提高系統(tǒng)整體利用率。在系統(tǒng)設(shè)計安裝時，應(yīng)充分考慮空間距離及環(huán)境干擾因素對信號傳輸質(zhì)量的影響。
2.1.2可靠性。系統(tǒng)運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)計時，應(yīng)采用多種技術(shù)互補，從多個方面、多種技術(shù)層面上確保系統(tǒng)穩(wěn)定工作，以保證設(shè)備的長期運行。
2.1.3可維護(hù)性。系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)充分考慮維護(hù)工作的需求，設(shè)計應(yīng)模塊化、通用化，同時實現(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。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悠鞅砻鏈囟葘崟r采集，利用相關(guān)的理論模型進(jìn)行計算、分析，從而得到制動器內(nèi)壁的溫度信息，同時，借助車牌識別子系統(tǒng)，對所測制動器溫度的車輛車牌號進(jìn)行識別、存儲，從而實現(xiàn)車輛制動器溫度信息的準(zhǔn)確發(fā)布。
3系統(tǒng)功能模塊
3.1車牌自動識別子系統(tǒng)。車牌自動識別系統(tǒng)采用車牌識別技術(shù)，即通過車輛靜態(tài)圖像或動態(tài)視頻自動提取車牌信息(如漢字、數(shù)字、字母等)進(jìn)行自動識別的技術(shù)。硬件設(shè)備主要包括車輛檢測裝置、攝像機(jī)補光燈一體機(jī)、圖像采集裝置、信號采集器、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器外表面的溫度，利用計算模塊獲得制動器內(nèi)部工作溫度�？紤]到長下坡路段的貨車處于動態(tài)的行駛過程中，且車速較快，若采用紅外測溫儀，對貨車制動器的某一點或多點進(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制動器表面溫度進(jìn)行測量。
3.3通信子系統(tǒng)。在實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)，對各種資源進(jìn)行整合和利用，能夠在貨車制動失效前，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行安全和暢通。
3.5供電子系統(tǒng)。本系統(tǒng)先期設(shè)計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，對該系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計，詳細(xì)地闡述了系統(tǒng)的功能和工作流程，并對該系統(tǒng)的各子系統(tǒng)如車牌自動識別子系統(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。
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