本实用新型涉及半挂车辆技术领域，特别涉及一种半挂车辆主动安全控制系统及半挂车辆。
背景技术：
半挂车通常用于煤炭、矿石、建筑物材料等货物的长途运输。半挂车在行驶途中，由于载货重量大、车辆质心高，遇到危险时刹车距离长，容易发生碰撞事故，并且常常会导致驾乘人员伤亡和造成财产损失。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型实施例提供一种半挂车辆主动安全控制系统及半挂车辆，以解决现有技术中半挂车辆容易发生碰撞事故造成人员伤亡和财产损失的技术问题。
本实用新型实施例第一方面提供一种半挂车辆安全控制系统，包括：监测装置、控制装置和安全装置；所述监测装置与所述控制装置相连，所述控制装置与所述安全装置相连，所述安全装置与驾驶室相连；所述监测装置监测半挂车辆的安全状况，获取安全状况信息，并将所述安全状况信息发送至所述控制装置；所述控制装置判别出所述安全状况信息满足预设条件时，控制所述安全装置将所述驾驶室牵拉至所述半挂车辆的牵引车架后方。
在第一方面第一种可能的实现方式中，所述系统还包括显示装置和人机交互装置，所述显示装置和所述人机交互装置分别设置于所述半挂车辆的驾驶室内；所述显示装置与所述监测装置相连，所述显示装置用于显示所述安全状况信息；所述人机交互装置与所述安全装置相连，所述人机交互装置用于人工启动所述安全装置。
在第一方面第二种可能的实现方式中，所述系统还包括应力装置，所述应力装置包括应力传感器和启动装置；所述应力传感器位于所述半挂车辆的保险杠上；所述启动装置分别与所述应力传感器和所述安全装置相连；所述应力传感器监测到应力超过预设值时，所述启动装置启动所述安全装置将所述驾驶室牵拉至所述半挂车辆的牵引车架后方。
在第一方面第三种可能的实现方式中，所述安全装置包括：推力弹簧套筒、电磁开关和拉力绳；所述电磁开关与所述控制装置相连；所述推力弹簧套筒与所述驾驶室的一端相连，所述拉力绳与所述驾驶室的另一端相连；所述控制装置判别出所述安全状况信息满足预设条件时，所述控制装置开启所述电磁开关，以使得所述推力弹簧套筒和所述拉力绳将所述驾驶室牵拉至所述半挂车辆的牵引车架后方。
结合第一方面第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述驾驶室包括驾驶舱和位于所述驾驶舱底部的驾驶室地板；所述驾驶室位于所述牵引车架的上方；所述驾驶室地板下表面设置滚轮；所述牵引车架的上表面设置导轨；所述驾驶室通过所述滚轮和所述导轨与所述牵引车架相连；
所述驾驶室地板的尾端与拉力绳的一端相连，所述拉力绳的另一端与所述牵引车架的尾端相连；所述牵引车架的前端与推力弹簧套筒的一端相连；所述牵引车架的前端与所述电磁开关的一端。
结合第一方面第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述推力弹簧套筒包括弹簧套筒、推力弹簧和推力板；所述弹簧套筒的与所述牵引车架的前端相连；所述推力弹簧一端与所述弹簧套筒内侧连接，所述推力弹簧另一端与所述推力板一端连接；所述驾驶室地板前端端面与所述推力板对应位置设有与所述推力板适配的凹槽，所述推力板通过所述凹槽可与所述驾驶室地板前端端面活动连接。
结合第一方面第四种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述电磁开关包括电磁控制器、锁芯、锁筒和卡扣；所述锁芯的一端与所述电磁控制器连接；所述锁筒位于所述驾驶室地板前端的端面；所述牵引车架前端端面与所述锁筒对应的位置设置电磁开关安装孔；所述电磁控制器安装在所述电磁开关安装孔中；所述锁芯的侧面设置卡扣，所述锁芯通过所述卡扣可与所述锁筒活动连接。
结合第一方面第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述驾驶室地板的前端设有吊耳；所述牵引车架的前端设置保险杠，所述保险杠上与所述吊耳对应的位置设有回程导向孔，所述回程导向孔的内径大于所述吊耳的最大直径。
结合第一方面第七种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，所述滚轮通过滚轮支架与所述牵引车架连接；所述导轨为双层导轨，包括上层导轨和下层导轨；所述上层导轨与所述滚轮支架连接；所述下层导轨与所述滚轮相连。
本实用新型实施例第二方面提供一种半挂车辆，包括如本实用新型实施例第一方面所述的半挂车辆主动安全控制系统。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型实施例通过监测装置监测半挂车辆的安全状况，获取安全状况信息，并将安全状况信息发送至控制装置，控制装置判别出安全状况信息满足预设条件时，控制装置控制安全装置将所述驾驶室牵拉至所述半挂车辆的牵引车架后方，能够避免半挂车辆与障碍物发生碰撞，减轻事故造成的人员伤亡和财产损失。
附图说明
图1是本实用新型实施例一提供的半挂车辆主动安全控制系统的结构框图；
图2是本实用新型实施例一提供的安全装置启动前半挂车辆驾驶室的状态示意图；
图3是本实用新型实施例一提供的安全装置启动后半挂车辆驾驶室的状态示意图；
图4是本实用新型实施例一提供的驾驶室地板与牵引车架配置结构的主视示意图；
图5是本实用新型实施例一提供的驶室地板与牵引车架配置结构的轴测示意图；
图6是本实用新型实施例一提供的图5的局部放大图；
图7是本实用新型实施例一提供的牵引车架结构的轴测示意图；
图8是本实用新型实施例一提供的牵引车架结构前向剖视示意图；
图9是本实用新型实施例一提供的牵引车架结构后向剖视示意图；
图10是本实用新型实施例一提供的驾驶室地板结构的前视示意图；
图11是本实用新型实施例一提供的驾驶室地板结构的轴测透视示意图；
图12是本实用新型实施例一提供的推力弹簧套筒结构示意图；
图13是本实用新型实施例一提供的推力弹簧套筒的剖面结构示意图；
图14是本实用新型实施例一提供的电磁开关结构示意图；
其中，驾驶室—1；牵引车架—2；驾驶舱—3；驾驶室地板—4；距离传感器—5；红外传感应器—6；应力传感器—7；位移传感器—8；滚轮支架—9；滚轮—10；吊耳—11；凹槽—12；锁筒安置孔—13；拉力绳连接孔—14；导轨—15；保险杠—16；挂接台—17；推力弹簧套筒安置孔—18；电磁开关安置孔—19；回程导向孔—20；拉力绳连接孔—21；推力弹簧套筒—22；电磁开关—23；拉力绳—24；弹簧套筒—25；推力弹簧—26；推力板—27；电磁控制器—28；锁芯—29；锁筒—30；卡扣—31。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下对照附图并结合实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例一
请参考图1，图1是本实用新型实施例一提供的半挂车辆主动安全控制系统的结构框图，如图1所示，半挂车辆控制系统100包括：监测装置101、控制装置102和安全装置103。所述监测装置101与所述控制装置102相连，所述控制装置102与所述安全装置103相连，所述安全装置103与驾驶室相连。所述监测装置101监测车辆的安全状况，获取安全状况信息，并将所述安全状况信息发送至所述控制装置102。所述控制装置102判别出所述安全状况信息满足预设条件时，控制所述安全装置103将所述驾驶室1牵拉至所述半挂车辆的牵引车架2后方。
请参考图2和图3，图2是本实用新型实施例一提供的安全装置103启动前半挂车辆驾驶室1的状态示意图，图3是本实用新型实施例一提供的安全装置103启动后半挂车辆驾驶室1的状态示意图。如图所示，安全装置103启动后会将驾驶室1牵拉至牵引车架2的后方，能够在半挂车辆与障碍物发生碰撞时，避免或减轻人员的伤亡。
本实用新型实施例通过监测装置101监测半挂车辆的安全状况，获取安全状况信息，并将安全状况信息发送至控制装置102，控制装置102判别出安全状况信息达到预设值，控制安全装置103将所述驾驶室1牵拉至所述半挂车辆的牵引车架2后方，能够在半挂车辆与障碍物发生碰撞时，避免或减轻人员的伤亡。
可选的，所述监测装置101包括距离传感器5，所述距离传感器5位于所述驾驶室1的前端，用于测量所述车辆与前方障碍物之间的距离，所述安全状况信息包括所述车辆与前方障碍物之间的距离。所述控制装置102判别出所述车辆与前方障碍物之间的距离不大于第一预设距离时，所述控制装置102控制所述安全装置103将所述驾驶室1牵拉至所述车辆的牵引车架2后方，并控制所述半挂车辆的制动装置制动。所述第一预设距离Sp为所述半挂车辆的最短制动距离S0、驾驶员反应距离Sa和安全距离Sb之和。
作为本实用新型实施例一种可能的实现方式，所述控制装置102判别出所述车辆与前方障碍物之间的距离S、第一预设距离Sp和第一预设值S1满足关系式Sp<S≤Sp+S1时，所述控制装置102发出警报，并控制所述半挂车辆的制动装置制动。所述控制装置102判别出所述车辆与前方障碍物之间的距离S、第一预设距离Sp、第一预设值S1和第二预设值S2满足关系式Sp+S1<S≤Sp+S2时，所述控制装置102发出警报。
在本实用新型实施例中，距离传感器5监测到车辆与前方障碍物之间的距离设为S。驾驶员反应距离设为Sa，Sa为驾驶员反应时间ta与车辆速度v的乘积，即，Sa＝vta，通常，设定驾驶员反应时间ta为一固定值，通过车辆运行速度和驾驶员反应时间可以得到驾驶员反应距离Sa。安全距离设为Sb，设为固定值。最短制动距离设为S0，可以通过车辆的运行状况计算得到。第一预设距离为 Sp＝Sa+Sb+S0，若控制装置102判别出S≤Sa+Sb+S0时，即车辆与前方障碍物之间的距离小于最短制动距离、驾驶员反应距离和安全距离之和，说明此时即使驾驶员采取刹车措施，车辆也会与障碍物发生碰撞，则控制装置102控制安全装置103将所述驾驶室1牵拉至所述车辆的牵引车架2后方，减轻人员在碰撞过程中的伤亡。
若控制装置102判别出车辆与前方障碍物之间的距离S、第一预设距离Sp和第一预设值S1满足关系式Sp<S≤Sp+S1，说明可以通过车辆的制动装置制动避免车辆与障碍物碰撞，则控制装置102发出警报，提醒驾驶员前方危险，同时启动制动装置制动。若控制装置102判别出车辆与前方障碍物之间的距离S、第一预设距离Sp、第一预设值S1和第二预设值S2满足关系式Sp+S1<S≤Sp+S2，说明车辆与障碍物之间的距离较远，此时，控制装置102发出警报，提醒驾驶员注意前方。
作为本实用新型实施例另一种可能的实现方式，所述监测装置101还包括红外传感器6，所述红外传感器位于所述驾驶室的前端。所述红外传感器6用于监测所述车辆与前方障碍物的类型，所述障碍物类型包括为移动的物体和静止的物体。所述红外传感器6监测到所述障碍物为静止的物体，并且所述控制装置102判别出所述车辆与前方障碍物之间的距离不大于第一预设距离，所述控制装置102控制所述安全装置103将所述驾驶室1牵拉至所述车辆的牵引车架2后方，并控制所述半挂车辆的制动装置制动；所述红外传感器6监测到所述障碍物为移动的物体，并且所述控制装置102判别出所述车辆与前方障碍物之间的距离不大于第一预设距离，所述控制装置102控制所述安全装置103将所述驾驶室1牵拉至所述车辆的牵引车架2后方，控制所述半挂车辆的制动装置制动，并发出警报。
在本实用新型实施例中，通过红外传感器6监测障碍物类型，障碍物类型可以移动的物体，例如，人、动物或行驶的车辆等，也可以为静止的物体，例如墙、柱子等。红外传感器6监测到障碍物类型为静止的物体时，在危险情况下无需发出警报，红外传感器6监测到障碍物类型为移动的物体时，在危险情况下发出警报，提醒障碍物注意危险。
作为本实用新型实施例一种可能的实现方式，所述半挂车辆的最短制动距离S0为：
其中，M为所述半挂车辆的整体质量，v为所述半挂车辆的速度，F为所述半挂车辆的总制动力。
所述半挂车辆的整体质量M包括半挂车辆整备质量Mz和载货质量Mh，所述半挂车辆设有n个悬架，所述载货质量Mh为n个所述悬架所承载的质量之和，即：
Mh＝∑Mhi，(i＝1,2,…n)，
其中，悬架hi所承载的质量为：
Mhi＝k1ixi+k2i(xi)2,(i＝1,2,…n)，
其中，k1i和k2i分别为第i个悬架钢板弹簧的刚度系数，xi为第i个悬架钢板弹簧的变形量，所述悬架上设有位移传感器8，用于测量所述悬架钢板弹簧的变形量。
所述半挂车辆的轮胎数量为m，所述总制动力F为m个轮胎的制动力之和，即：
F＝∑Fk，(k＝1,2,…m)，
其中，Fk为第k个轮胎的制动力。
进一步的，所述轮胎制动力通过Dugoff轮胎模型计算得出，第k个轮胎的制动力为：
其中，Cx为轮胎纵滑刚度，sxk为第k个轮胎的纵向滑移率，Fzk为第k个轮胎所承受的垂向载荷，As为摩擦衰减系数，μ0为最大摩擦系数，αk为第k个轮胎侧偏角。
所述第k个轮胎纵向滑移率sxk为：
其中，ω为轮胎的旋转速度，R为轮胎的有效半径。
所述第k个轮胎的侧偏角αk为：
其中，δk为第k个轮胎转向轮转向角，通过方向盘转角和转向系传动比计算得出。r为所述半挂车辆的横摆角速度，所述横摆角速度为所述半挂车辆的航向角的微分。所述半挂车辆主动安全控制系统包括卫星定位装置，所述卫星定位装置用于获取所述半挂车辆的航向角。
在本实用新型实施例中，位移传感器8的数量与钢板弹簧数量相同。轮胎旋转速度ω设为与轴速相同，根据发动机转速和传动比计算得出，轮胎有效半径R据跟轮胎分配承重及其空载半径计算得出。轮胎制动力也可以通过线性模型、刷子模型、LuGre模型、魔术公式模型和UniTire模型等计算得出。
可选的，所述系统还包括显示装置，所述显示装置设置于所述车辆的驾驶室1内。所述显示装置与所述监测装置101相连，所述显示装置用于显示所述安全状况信息。所述系统还包括人机交互装置，所述人机交互装置设置于所述车辆的驾驶室1内。所述人机交互装置与所述安全装置相连，所述人机交互装置用于人工启动所述安全装置103。
在本实用新型实施例中，通过显示装置显示安全状况信息，便于驾驶员获知当前车辆的安全状况信息。显示装置包括但不限于发光二极管显示屏和液晶显示屏。通过人机交互装置驾驶员可以人工启动安全装置103，避免控制装置 102发生损坏时，安全装置103无法启动。
可选的，所述系统还包括应力装置，所述应力装置包括应力传感器7和启动装置。所述应力传感器7位于所述半挂车辆的保险杠上。所述启动装置与所述应力传感器7和所述安全装置103相连。所述应力传感器7监测到应力超过预设值，所述启动装置启动所述安全装置103将所述驾驶室1牵拉至所述车辆的牵引车架2后方。
在本实用新型实施例中，由于监测装置101或控制装置102失效会导致安全装置103无法启动，从而导致驾驶室1与障碍物相撞。通过应力传感器7监测驾驶室1前端的应力，当监测到应力超过预设值时，可判断驾驶室1与障碍物相撞，此时，启动安全装置103将所述驾驶室1牵拉至所述车辆的牵引车架 2的后方。
可选的，所述安全装置103包括：推力弹簧套筒22、电磁开关23和拉力绳24。所述电磁开关23与所述控制装置102相连。所述推力弹簧套筒22与所述驾驶室1的一端相连，所述拉力绳24与所述驾驶室1的另一端相连。所述控制装置102接收到的所述安全状况信息达到预设值，所述控制装置102开启所述电磁开关23，以使得所述推力弹簧套筒22和所述拉力绳24将所述驾驶室1 牵拉至所述半挂车辆的牵引车架后方。
作为本实用新型实施例一种可能的实现方式，请参考图3、图5、图6、图 10和图11，如图所示，所述驾驶室1包括驾驶舱3和驾驶室地板4，所述驾驶室地板4位于所述驾驶舱3的下方，所述驾驶室地板4下表面设置滚轮10。所述牵引车架2的上表面设置导轨15。所述驾驶室1通过所述滚轮10和所述导轨15与所述牵引车架2相连。所述驾驶室地板4的尾端与拉力绳24的一端相连，所述拉力绳24的另一端与所述牵引车架2的尾端相连，所述牵引车架2 的前端与推力弹簧套筒22的一端相连。所述电磁开关23的一端与所述牵引车架2的前端连接。
在本实用新型实施例中，如图4-图7所示，牵引车架2的尾端设置挂接台 17，用于挂接半挂车车厢。挂接台17的前端端面设置拉力绳连接孔21，拉力绳连接孔21的数目为2个，设置在挂接台17的两侧，通过2个拉力绳连接孔 21将2个拉力绳24与牵引车架连接。驾驶室地板4的尾端为靠近车辆车厢的一端，另一端即为前端。牵引车架2的尾端为靠近车辆车厢的一端，另一端即为前端。挂接台17的尾端为与半挂车车厢挂接的一端，另一端即为前端。
进一步的，请参考图6、图12和图13，图12是本实用新型实施例一提供的推力弹簧套筒22的结构示意图，图13是本实用新型实施例一提供的推力弹簧套筒22的剖面结构示意图。如图所示，所述推力弹簧套筒22包括弹簧套筒 25、推力弹簧26和推力板27。所述推力弹簧26一端与所述弹簧套筒25内侧连接，所述推力弹簧26另一端与所述推力板27一端连接。所述驾驶室地板4 前端端面与所述推力板27对应位置设有与所述推力板27适配的凹槽12，所述推力板27通过所述凹槽12可与所述驾驶室地板4前端端面连接。
在本实用新型实施例中，牵引车架2的前端设置保险杠16，保险杠16上设置推力弹簧套筒安装孔18，弹簧套筒安装孔18的数量为2个，设置于保险杠16的两侧。通过2个弹簧套筒安装孔18将2个推力弹簧套筒22安装在牵拉车架2上。安全装置103启动前，推力弹簧套筒22通过推力板27和凹槽12 将牵引车架2和驾驶室地板4连接，此时，推力弹簧套筒22的推力弹簧26处于压缩状态，拉力绳24处于拉伸状态。安全装置103启动后，推力板27和凹槽12离开，通过推力弹簧26和拉力绳24将驾驶室1牵拉至牵引车架2的后方。
进一步的，请参考图6和图14，图14是本实用新型实施例一提供的电磁开关23的结构示意图，所述电磁开关23包括电磁控制器28、锁芯29、锁筒 30和卡扣31；所述锁芯29的一端与所述电磁控制器28连接；所述锁筒30位于所述驾驶室地板4前端的端面；所述牵引车架2前端端面与所述锁筒30对应位置设置电磁开关安装孔19，所述电磁控制器23安装在所述电磁开关安装孔 19中；所述锁芯29的侧面设置卡扣31，所述锁芯29通过所述卡扣31可与所述锁筒30活动连接。
在本实用新型实施例中，电磁开关安装孔19设置在保险杠16上，电磁开关安装孔19的数量为2个，设置于保险杠16的两侧。通过2个电磁开关安装孔19将2个电磁开关23的电磁控制器28和锁芯29固定在牵引车架2上。锁筒30通过锁筒安装孔13安装在驾驶室地板4的前端端面。安全装置103启动前，即车辆正常状态下，电磁开关23的锁芯29通过卡扣31和锁筒30连接，从而将牵引车架2和驾驶室地板4连接，使驾驶室1处于正常状态；安全装置 103启动时，控制装置102控制电磁控制器28使锁芯29和锁筒30断开连接，推力弹簧26和拉力绳24将驾驶室1牵拉至牵引车架2的后方。当监测装置101 或控制装置102失效时，电磁开关23根据应力装置中的启动装置启动当监测装置101或控制装置102失效时，且电磁开关23的电磁控制器28失效时，车辆与障碍物发生碰撞后，电磁开关23的卡扣31被破坏，从而使驾驶室1牵拉至牵引车架2的后方。卡扣31的破坏应力和驾驶舱3设计承受力之和小于推力弹簧套筒22和拉力绳24的作用力之和，确保驾驶舱3被破坏前驾驶室1能被牵拉至牵引车架2的后方。
进一步的，如图5、图8和图9所示，所述驾驶室地板4的前端设有吊耳11；所述牵引车架2的前端设置保险杠16，所述保险杠16上与所述吊耳11的对应位置设有回程导向孔20，所述回程导向孔20的内径大于所述吊耳的最大直径。
在本实用新型实施例中，吊耳11用于连接使驾驶室1回位的导链或油丝绳，回程导向孔20用于固定导链或油丝绳的方向，可以通过电机或人力牵拉导链或油丝绳，使驾驶室1回位。
进一步的，所述滚轮10通过滚轮支架9与所述牵引车架2连接；所述导轨 15为双层导轨，包括上层导轨和下层导轨；所述上层导轨的端面与所述滚轮支架9接触；所述下层导轨与所述滚轮10相连。
在本实用新型实施例中，滚轮10的数量为4个，位于驾驶室地板4的下表面。导轨15为2个，位于牵引车架2的两侧。通过双层导轨固定驾驶室1，防止驾驶室1的左右晃动。
实施例二
本实用新型实施例二提供一种半挂车辆，包括如本实用新型实施例一所述的半挂车辆车辆主动安全控制系统，并且具有上述半挂车辆主动安全控制系统具有的有益效果。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。