专利名称：工程车辆及其安全转向预警装置、方法
技术领域：
本发明涉及车辆安全报警装置领域，更具体地，涉及一种工程车辆及其安全转向预警装置、方法。
背景技术：
工程车辆(例如混凝土搅拌运输车)上经常装载有被运输对象(例如混凝土)，且需要长距离行驶。由于工程车辆在行驶状态下重量大、重心较高，因此，在转向时容易发生倾翻的问题。以混凝土搅拌运输车为例，其用于运输混凝土物料，需要穿梭于城郊之间。相对一般的行驶车辆来说，混凝土搅拌运输车具有重量大、重心高的特点，其驾驶要求不同于一般的车辆，尤其在转向时，需要注意防止倾翻的问题，以免造成车辆损毁及人员伤亡。现有技术只能依靠驾驶员的技能和经验来防止事故的发生。因此，如何避免车辆，例如混凝土搅拌运输车，在行驶过程中的失控(尤其是在转弯过程中)，做到提前预防是本领域需要解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在提供一种工程车辆及其安全转向预警装置、方法，以解决现有技术中工程车辆在行驶过程中重量大、重心较高，在转弯时容易发生倾翻的问题。为解决上述技术问题，根据本发明的第一个方面，提供了一种工程车辆的安全转向预警装置，工程车辆与地面之间具有多个支撑点，多个支撑点围成支撑区域，安全转向预警装置包括控制器，控制器获得行驶状态下工程车辆的重力和工程车辆受到的向心力的合力，并判断合力所在的直线与地面所在的面之间的交点是否处于支撑区域内；当交点位于支撑区域内时，工程车辆处于安全状态；当交点位于支撑区域外时，工程车辆处于非安全状态。进一步地，控制器根据预先存储的工程车辆的结构参数得出工程车辆的质心的位置。进一步地，重力是工程车辆的车体所产生的重力和工程车辆所运载的被运输对象所产生的重力之和。进一步地，安全转向预警装置还包括用于测量与被运输对象的质量相对应的物理量的检测单元，检测单元将其检测到的物理量的值发送给控制器。进一步地，物理量是被运输对象的质量或被运输对象的液面高度。进一步地，安全转向预警装置还包括报警装置，当工程车辆处于非安全状态时，控制器控制报警装置发出警报。根据本发明的第二个方面，提供了一种工程车辆，包括安全转向预警装置，该安全转向预警装置是上述的安全转向预警装置。进一步地，工程车辆是混凝土搅拌运输车。
根据本发明的第三个方面，提供了一种工程车辆的安全转向预警方法，工程车辆与地面之间具有多个支撑点，多个支撑点围成支撑区域，其特征在于，安全转向预警方法包括获得行驶状态下工程车辆的重力和工程车辆受到的向心力的合力，并判断合力所在的直线与地面所在的面之间的交点是否处于支撑区域内；当交点位于支撑区域内时，工程车辆处于安全状态；当交点位于支撑区域外时，工程车辆处于非安全状态。进一步地，安全转向预警方法还包括根据预先存储的工程车辆的结构参数得出工程车辆的质心的位置。进一步地，重力是工程车辆的车体所产生的重力和工程车辆所运载的被运输对象所产生的重力之和。进一步地，安全转向预警方法还包括测量与被运输对象的质量相对应的物理量， 并根据物理量得到被运输对象的质量。进一步地，物理量是被运输对象的质量或被运输对象的液面高度。进一步地，安全转向预警方法还包括当工程车辆处于非安全状态时发出警报。本发明可根据工程车辆的重力和向心力的合力所在的直线与地面所在的面之间的交点与工程车辆的支撑区域之间的位置关系；判断出该工程车辆是否处于安全状态，驾驶员可根据判断的结果进行相应的操作，从而避免发生倾翻的问题。
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图I示意性示出了混凝土搅拌运输车的各部分的质量及质心的示意图；图2示意性示出了混凝土搅拌运输车的总质量及质心的示意图；图3示意性示出了产生向心力时的混凝土搅拌运输车的重力与支撑区域之间的关系不意图；图4示意性示出了交点位于支撑区域内时的示意图；图5示意性示出了交点位于支撑区域外时的示意图；以及图6示意性示出了本发明中的安全转向预警装置的一个优选实施例的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。作为本发明的第一个方面，提供了一种工程车辆的安全转向预警装置，工程车辆与地面之间具有多个支撑点，多个支撑点围成支撑区域。安全转向预警装置包括控制器，控制器获得行驶状态下工程车辆的重力和工程车辆受到的向心力的合力，并判断合力所在的直线与地面所在的面之间的交点是否处于支撑区域内。当交点位于支撑区域内时，工程车辆处于安全状态；当交点位于支撑区域外时， 工程车辆处于非安全状态。优选地，安全转向预警装置还包括存储单元，其用于存放工程机械的结构参数，存储单元既可以集成在该控制器内，也可以是独立于该控制器之外的存储单元。优选地，控制器根据预先存储的工程车辆的结构参数(例如整车的架构、各部件的安装位置、质量和大小等，还可以是轮间距、高度等)得出工程车辆的质心的位置。重力包括工程车辆的车体所产生的重力和工程车辆所运载的被运输对象所产生的重力。当然， 当工程车辆空载时，重力也可以是工程车辆的车体所产生的重力，在这种情况下，本发明中的安全转向预警装置也能实现安全转向预警的功能。下面，以混凝土搅拌运输车为例，对安全转向预警装置的原理进行说明。如图I所示，混凝土搅拌运输车包括底盘、水箱和物料，其中，底盘的质量为Ml、水箱的质量为M3、物料的质量为M2。因此，如图2所示，混凝土搅拌运输车的总质量为M，且M = M1+M2+M3公式(I)特别地，M、Ml、M2、M3是矢量,既表示质量的大小，也表示质心的位置。其中，底盘的质量Ml是不变的，物料的质量M2和水箱的质量M3可能是不同的(例如，每次装入的物料和水的量不同)。底盘的质量和质心可以通过底盘的结构参数直接运算获得。物料和水箱的质量和质心也可以根据传感器测量得到的相关数据经过计算获取，从而得到整车的质量和质心。图3示出了产生向心力时的混凝土搅拌运输车的重力与支撑区域之间的关系示意图，其中，LF表示左前轮胎、RF表示右前轮胎、LB表示右后轮胎、RB表示右后轮胎，左前轮胎、右前轮胎、右后轮胎和右后轮胎与地面的接触点(即支撑点)共同限定出了该混凝土搅拌运输车的支撑区域。在产生向心力时，向心力F向心与混凝土搅拌运输车的重力G的合力为F合，合力F合所在的直线与支撑区域所在平面之间的交点为P。在图4所示的情况下，向心力F @心较小， 交点P位于支撑区域之内，此时，混凝土搅拌运输车的行驶是稳定的，不会发生倾翻。在图 5所示的情况下，向心力F @心较大，交点P位于支撑区域之外，此时，混凝土搅拌运输车的行驶状态是不稳定的，可能发生倾翻的风险。特别地，导致向心力心较大的原因可能是转弯速度过大或转弯半径过小等。优选地，安全转向预警装置还包括用于测量与被运输对象的质量相对应的物理量的检测单元。例如，该物理量是被运输对象的质量或被运输对象的液面高度等。特别地，当直接测量被运输对象的质量时，可预先通过统计得到每个质量所对应的质心的位置，这样即可通过测得的质量得知质心的位置。另外，当被运输对象是类似于混凝土的物质时，由于其液位与质量之间存在一定的映射关系，因此通过测量被运输对象的液面的高度，也可间接获得被运输对象的质量。优选地，安全转向预警装置还包括报警装置，报警装置与控制器电连接。报警装置包括报警指示灯、蜂鸣器、显示屏、或语音报警装置中的一种或多种，以将评估的结果以至少一种形式反馈给驾驶员。图6给出了本发明中的安全转向预警装置的一个优选实施例的结构示意图。如图 6所示，安全转向预警装置包括多个传感器，该多个传感器与控制器的输入端口连接，控制器的输出端口与至少一个报警装置连接。安全转向预警装置还包括存储单元，在该存储单元内存储有上述的结构参数。工作时，控制器通过上述多个传感器获得混凝土搅拌运输车的速度和与被运输对象的质量相对应的物理量，然后结合存储单元内存储的结构参数实时
5计算出合力所在的直线与地面所在的面之间的交点与支撑区域之间的关系，并可通过报警装置向驾驶员发出相应的提示信息。在上述实施例的基础上，作为本发明的第二个方面，提供了一种工程车辆的安全转向预警方法，工程车辆与地面之间具有多个支撑点，多个支撑点围成支撑区域。安全转向预警方法包括获得行驶状态下工程车辆的重力和工程车辆受到的向心力的合力，并判断合力所在的直线与地面所在的面之间的交点是否处于支撑区域内；当交点位于支撑区域内时，工程车辆处于安全状态；当交点位于支撑区域外时，工程车辆处于非安全状态。优选地，重力是工程车辆的车体所产生的重力和工程车辆所运载的被运输对象所产生的重力之和。当然，当工程车辆空载时，重力也可以是工程车辆的车体所产生的重力，在这种情况下， 本发明中的安全转向预警方法也能实现安全转向预警的功能。优选地，安全转向预警方法还包括根据预先存储的工程车辆的结构参数(例如 整车的架构、各部件的安装位置、质量和大小等，还可以是轮间距、高度等)得出工程车辆的质心的位置。优选地，安全转向预警方法还包括测量与被运输对象的质量相对应的物理量，并根据物理量得到被运输对象的质量。特别地，物理量是被运输对象的质量或被运输对象的液面高度。例如，当该物理量是液面高度时，不同的液面高度代表不同的质量及质心的位置，因此，可以通过对液面高度的检测得到与质量相关的数据。优选地，安全转向预警方法还包括当工程车辆处于非安全状态时发出警报，以提醒驾驶人员进行适当的操作，保证行车安全。作为本发明的第三个方面，提供了一种工程车辆，包括安全转向预警装置，该安全转向预警装置是上述的安全转向预警装置。当然，被运输对象可以是混凝土，也可以是其它被运输的物料或机械设备等。特别地，工程车辆是混凝土搅拌运输车。当然，本发明中的安全转向预警装置不仅可以用于装载有被运输对象的工程机械，也可以是未装载被运输对象的工程机械。另外，还可适用于其它非工程车辆。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种工程车辆的安全转向预警装置，所述工程车辆与地面之间具有多个支撑点，所述多个支撑点围成支撑区域，其特征在于，所述安全转向预警装置包括控制器，所述控制器获得行驶状态下所述工程车辆的重力和所述工程车辆受到的向心力的合力，并判断所述合力所在的直线与地面所在的面之间的交点是否处于所述支撑区域内；当所述交点位于所述支撑区域内时，所述工程车辆处于安全状态；当所述交点位于所述支撑区域外时，所述工程车辆处于非安全状态。
2.根据权利要求I所述的安全转向预警装置，其特征在于，所述控制器根据预先存储的所述工程车辆的结构参数得出所述工程车辆的质心的位置。
3.根据权利要求I所述的安全转向预警装置，其特征在于，所述重力是所述工程车辆的车体所产生的重力和所述工程车辆所运载的被运输对象所产生的重力之和。
4.根据权利要求3所述的安全转向预警装置，其特征在于，所述安全转向预警装置还包括用于测量与所述被运输对象的质量相对应的物理量的检测单元，所述检测单元将其检测到的所述物理量的值发送给所述控制器。
5.根据权利要求4所述的安全转向预警装置，其特征在于，所述物理量是所述被运输对象的质量或所述被运输对象的液面高度。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的安全转向预警装置，其特征在于，所述安全转向预警装置还包括报警装置，当所述工程车辆处于所述非安全状态时，所述控制器控制所述报警装置发出警报。
7.—种工程车辆，包括安全转向预警装置，其特征在于，所述安全转向预警装置是权利要求1-6中任一项所述的安全转向预警装置。
8.根据权利要求7所述的工程车辆，其特征在于，所述工程车辆是混凝土搅拌运输车。
9.一种工程车辆的安全转向预警方法，所述工程车辆与地面之间具有多个支撑点，所述多个支撑点围成支撑区域，其特征在于，所述安全转向预警方法包括获得行驶状态下所述工程车辆的重力和所述工程车辆受到的向心力的合力，并判断所述合力所在的直线与地面所在的面之间的交点是否处于所述支撑区域内；当所述交点位于所述支撑区域内时，所述工程车辆处于安全状态；当所述交点位于所述支撑区域外时，所述工程车辆处于非安全状态。
10.根据权利要求9所述的安全转向预警方法，其特征在于，所述安全转向预警方法还包括根据预先存储的所述工程车辆的结构参数得出所述工程车辆的质心的位置。
11.根据权利要求9所述的安全转向预警方法，其特征在于，所述重力是所述工程车辆的车体所产生的重力和所述工程车辆所运载的被运输对象所产生的重力之和。
12.根据权利要求11所述的安全转向预警方法，其特征在于，所述安全转向预警方法还包括测量与所述被运输对象的质量相对应的物理量，并根据所述物理量得到所述被运输对象的质量。
13.根据权利要求12所述的安全转向预警方法，其特征在于，所述物理量是所述被运输对象的质量或所述被运输对象的液面高度。
14.根据权利要求9-13中任一项所述的安全转向预警方法，其特征在于，所述安全转向预警方法还包括当所述工程车辆处于非安全状态时发出警报。
全文摘要
本发明提供了一种工程车辆及其安全转向预警装置、方法。安全转向预警装置包括控制器，控制器获得行驶状态下工程车辆的重力和工程车辆受到的向心力的合力，并判断合力所在的直线与地面所在的面之间的交点是否处于支撑区域内；当交点位于支撑区域内时，工程车辆处于安全状态；当交点位于支撑区域外时，工程车辆处于非安全状态。本发明可根据工程车辆的重力和向心力的合力所在的直线与地面所在的面之间的交点与工程车辆的支撑区域之间的位置关系；判断出该工程车辆是否处于安全状态，驾驶员可根据判断的结果进行相应的操作，从而避免发生倾翻的问题。
文档编号B28C5/42GK102601862SQ201210096049
公开日2012年7月25日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者易伟春, 曾中炜, 李学俊, 王希翼, 谭语 申请人:中联重科股份有限公司