一种液罐车侧翻支撑装置及其齿条伸长量控制方法与流程

本发明涉及液罐车运输安全，具体为一种液罐车侧翻支撑装置及其齿条伸长量控制方法。

背景技术：

液罐车作为危化品运输的主要交通工具，应用范围十分广泛，且需要较高的安全稳定性。但在危化品运输过程中，常常发生液罐车侧翻等重大交通事故，不仅会造成交通拥堵，还会危及驾驶员的生命安全。液罐车罐体在侧翻时易发生破损导致罐内介质发生泄漏，造成资源浪费，同时还会污染环境，并危害周边人群。车辆侧翻时，由于很多驾驶员经验不足，无法及时进行处理，往往侧翻无法避免。因此，必须加装侧翻支撑装置，在液罐车侧翻时提供主动支撑，避免车辆侧翻造成的严重交通事故。

液罐车的侧翻支撑装置主要为气囊式支撑装置和支腿式支撑装置，现有几类支撑装置已被提出，主要有以下两类：

一、气囊式支撑装置，通过安装在车辆底盘下方或者罐体两侧的气囊对车辆侧翻进行支撑。此种方法适用范围小，且仅能起缓冲作用，并不能起到支撑车辆防止侧翻的作用。其中，安装在底盘下方的气囊式支撑装置在车辆侧翻时，能迅速膨胀，可以起到一定的支撑作用。但由于气体的可压缩性，此装置并不能承受液罐车的重量，达不到支撑目的，此外，由于车辆行驶过程中发生侧翻，必定对气囊产生拖拽，气囊在于地面不断地摩擦下极易发生破损，无法支撑车辆。安装在罐体两侧的气囊式支撑装置仅能对车辆侧翻起缓冲作用，无法起到支撑作用，同时如果装置过大会影响相邻车道车辆的正常行驶。

二、支腿式支撑装置，现有竖直伸缩支腿式支撑装置和侧向水平伸缩支腿式支撑装置两种。竖直伸缩支腿式支撑装置是在底盘下方安装可伸缩的竖直支腿，在车辆侧翻时，能够及时伸出，向车辆提供支撑。但这种装置仅能在车辆侧倾角较小时起到支撑作用，如果液罐车超速转弯或者高速紧急避让时，车辆所受侧向力很大，该装置很难起到支撑作用。此外，该装置安装在底盘下方会影响车辆的通过性，具有一定的安全隐患。侧向水平伸缩支腿式支撑装置同样也是安装在底盘下方，能够在液罐车侧翻时及时伸出进行支撑，但由于道路宽度的限制，支腿伸长量无法过长，在车辆侧倾角较小时支腿不能及时触及路面，无法起到支撑作用。

目前急需一款针对液罐车的经济、有效、便捷的侧翻支撑装置，能够在车辆侧翻时及时进行支撑，保护驾驶员安全，避免罐体发生破损导致介质泄漏，同时降低对相邻车道行驶车辆的潜在危害。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种经济、有效、便捷的液罐车侧翻支撑装置，本发明的另一目的是提供一种避免罐体发生破损导致介质泄漏、降低对相邻车道行驶车辆危害的液罐车侧翻支撑装置的齿条伸长量控制方法。

技术方案：本发明所述的一种液罐车侧翻支撑装置，包括互相垂直的第一齿条、第二齿条、侧翻监控单元、水平移动机构、垂直移动机构、报警控制器和侧翻支撑装置控制器，侧翻支撑装置控制器分别与水平移动机构、垂直移动机构相连，水平移动机构包括第一电机、第一棘爪、第一棘轮、第一齿轮和第一辅助滑轮，第一棘轮与第一齿轮同轴且同步转动，第一辅助滑轮与第一齿条异于第一齿轮的一边滚动连接，垂直移动机构包括第二电机、第二棘爪、第二棘轮、第二齿轮和第二辅助滑轮，第二棘轮与第二齿轮同轴且同步转动，第二辅助滑轮与第二齿条异于第二齿轮的一边滚动连接，侧翻监控单元安装在与水平移动机构同一截面的罐体正下方，报警控制器和侧翻缓冲控制器均设置在牵引车的驾驶室内。

第一齿轮和第一齿条啮合并由第一电机进行驱动，第二齿轮和第二齿条啮合并由第二电机进行驱动。水平移动机构通过第一安装壳体固定在液罐车底盘底部，垂直移动机构通过第二安装壳体固定在液罐车底盘底部。侧翻监控单元为陀螺仪传感器。当侧翻支撑装置控制器输入的侧倾角信息小于阈值k时，侧翻缓冲控制器不输出控制信号，侧翻支撑装置不工作；当侧翻支撑装置控制器输入的侧倾角信息大于阈值k时，侧翻支撑装置工作，迅速使第一齿条和第二齿条伸出，及时向车辆提供支撑作用。阈值k为液罐车一侧车轮离地时的侧倾角。第一齿条、第一齿轮、第一棘爪、第一棘轮、第二齿条、第二齿轮、第二棘爪和第二棘轮均采用高强度难折断的金属材料。第二齿条的下端设置支撑车轮。

为了加强侧翻支撑装置的稳定性，综合考虑国家标准道路宽度、液罐车车宽以及对相邻车道影响最小的情况，进一步优化侧向齿轮齿条伸缩机构的齿条最大伸长量，并在车辆侧翻时控制该齿条迅速伸长至最大伸长量，提出一种上述液罐车侧翻支撑装置的齿条伸长量控制方法：侧翻监控单元监测液罐车的侧倾角，当侧翻监控单元监测到的侧倾角小于所标定的阈值k时，车辆正常行驶，侧翻监控单元持续采集并分析侧倾角数据，但不输出控制信号，当侧翻监控单元监测到的侧倾角大于所标定的阈值k时，侧翻支撑控制器输出控制信号，控制侧翻支撑装置工作，即第一电机和第二电机通电同时工作，触发侧翻支撑装置，迅速使第一齿条和第二齿条伸出，及时向车辆提供支撑作用，同时控制报警控制单元进行报警，控制车载报警装置及时工作，提醒来往车辆注意行车安全。

第二齿条的伸长量由以下公式获得：

式中，h为第二齿条的伸长量；h为车辆静止状态下第一安装壳体到地面的距离；l为第一齿条最大伸长量；θ为陀螺仪传感器监测的侧倾角。

有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：

1、本发明采用齿轮齿条伸缩装置进行支撑，不仅满足车辆侧翻支撑的需要，同时还解决了现有装置在车辆侧倾角过小或过大时不能及时支撑的问题；

2、本发明所使用的侧翻支撑装置安装在车辆底盘两侧，在车辆正常行驶时支撑装置不伸出，不影响相邻车道车辆的正常行驶，且可根据受力和安装位置调整尺寸，减小对车辆通过性的影响，同时也避免对相邻车道行驶的车辆造成干扰；

3、本发明采用的报警控制器，不仅能及时控制车载报警装置工作，还能够将车辆状态参数、车辆gps信息和罐内介质状态参数等及时上传至公司报警终端，由公司进行后续安全处理，能够及时提醒来往车辆注意行车安全；

4、本发明的第一辅助滑轮、第二辅助滑轮在车辆满载侧翻时仍能保持齿条和齿轮的相对位置不变，不会导致齿条相对齿轮发生转动，同时可以维持自身转动；

5、本发明的支撑车轮具备一定的弹性，用于车辆侧翻后与地面直接接触进行支撑，同时能保证自身转动，降低车辆行驶过程中的侧翻对侧翻支撑装置的拖拽危害。

附图说明

图1为本发明的侧翻支撑装置的结构示意图；

图2为本发明的使用状态的主视图；

图3为本发明的使用状态的右视图；

图4为本发明的侧翻支撑装置的控制原理图；

图5是本发明的侧翻支撑装置的工作原理图。

具体实施方式

如图1，第一齿条1和水平移动机构16的第一齿轮5啮合，第二齿条11和垂直移动机构17的第二齿轮7啮合，第一齿轮5由第一电机2驱动，第一棘轮4与第一齿轮5同轴转动，第一电机2、齿轮转动轴和第一棘爪3固定在第一安装壳体14上，第一棘爪3顺时针锁止，第二齿条11与第二齿轮7啮合，第二齿轮7由第二电机6驱动，第二棘轮8与第二齿轮7同轴转动，第二电机6、齿轮转动轴和第二棘爪9固定在第二安装壳体13上，第二棘爪9逆时针锁止，第一齿条1用第一辅助滑轮18进行固定，第二齿条11用第二辅助滑轮10进行固定，同时第一辅助滑轮18固定在第一安装壳体14上，第二辅助滑轮10固定第二安装壳体13上，以保证齿条伸缩稳定。第二齿条11的下端设置弹性的支撑车轮12。

第一齿条1、第一齿轮5、第一棘爪3、第一棘轮4、第二齿条11、第二齿轮7、第二棘爪9和第二棘轮8均采用高强度、难折断、冲击缓冲性能好的金属材料，如铬钼合金钢，保证在装置重载侧翻时不会发生折断，能保持正常工作。第一齿条1和第二齿条11背部均开有凹槽，便于第一辅助滑轮18、第二辅助滑轮10的安装和工作，上述机构均可根据整车参数进行优化。

第一电机2和第二电机6均为定转速电机，通过控制电机通电时间进行对齿条伸长量的控制，可在电机和齿轮之间加装减速机构，以加长电机通电时间，能更精准地控制齿条的伸长量。

如图2～3，液罐车底盘底部分别固定安装有四组第一安装壳体14和第二安装壳体13，均匀分布在液罐车底部，侧翻监控单元15装在与侧翻支撑装置的水平移动机构16同一截面的罐体正下方，侧翻监控单元15优选为陀螺仪传感器。两个陀螺仪传感器分别监测罐体前后侧翻支撑装置处的侧倾角，其灵敏度和精度高，能够及时向侧翻支撑装置控制器提供车辆实时侧倾角信息，并且可以根据两个陀螺仪传感器监测的侧倾角的不同，分别控制侧翻支撑装置的伸长量。

如图4，陀螺仪传感器的数据分别输出到侧翻支撑装置控制器和报警控制器，由侧翻支撑装置控制器控制侧翻支撑装置工作，同时通过报警控制器控制车载报警装置发出警报，并将相关数据上传至公司报警终端。报警控制器和侧翻支撑装置控制器均设置在牵引车的驾驶室内，车载报警装置可以设置在液罐车的任意位置处。当侧翻支撑控制器输入的侧倾角信息小于给定的侧倾角阈值k时，侧翻支撑控制器不输出控制信号，侧翻支撑装置不工作；当侧翻支撑控制器输入的侧倾角信息大于给定的侧倾角阈值k时，侧翻支撑控制单元控制侧翻支撑装置工作，同时报警控制单元及时控制车载报警装置报警，并将相关数据上传至公司报警终端。

液罐车在不同侧倾角状态下，法向的第二齿条11伸长量不同，伸长量过短不仅达不到及时支撑的目的，还有可能在进一步侧翻冲击下损坏侧翻支撑装置；在辅助车轮触及地面后，若第一电机2、第二电机6仍继续工作分别控制第一齿条1、第二齿条11的伸长，将会损坏第一电机2、第二电机6，甚至可能引起装置支撑效果减弱。因此，系统需要根据侧向齿轮齿条伸缩机构，即第一1齿条的最大伸长量，对法向齿轮齿条伸缩机构的伸长量，即第二齿条11伸长量进行控制。如图5，第二齿条(11)的伸长量由以下公式获得：

式中，h为第二齿条11的伸长量；h为车辆静止状态下第一安装壳体14到地面的距离；l为第一齿条1最大伸长量；θ为陀螺仪传感器监测的侧倾角。

本发明在使用时，当陀螺仪传感器监测到的侧倾角小于所标定的阈值k时，车辆正常行驶，侧翻支撑监控单元持续采集并分析侧倾角数据，但不输出控制信号；当侧翻支撑监控单元通过陀螺仪传感器监测到的侧倾角大于所标定的阈值k时，侧翻支撑监控单元输出控制信号，控制侧翻支撑控制单元工作，由侧翻支撑控制单元控制第一电机2和第二电机6同时通电工作，触发侧翻支撑装置，迅速使第一齿条1和第二齿条11伸出，及时向车辆提供支撑作用，同时控制报警控制单元进行报警，控制车载报警装置及时工作，提醒来往车辆注意行车安全，另外由报警装置控制器将液罐车gps数据、侧倾角数据和罐内介质状态参数等信息上传至公司报警终端，将由公司派遣专业工作人员进行后续的安全处理措施，并及时向相关机关单位报警，可以向本地行驶的车辆发出预警。通过分别控制第一电机2和第二电机6通电时间，控制第一齿条1和第二齿条11的伸长量，达到预计算伸长量后立即断电，由第一棘爪3进行顺向锁止、第二棘爪9进行逆向锁止，以保证装置工作稳定。