传统车辆重心监测与实时监测

传统车辆重心监测与实时监测

张伟（沈阳职业技术学院，辽宁沈阳110045）

摘要：介绍了传统车辆的重心测定方法和几种传感器原理及其类型，提出车辆重心实时监测原理并进行了车辆行驶动力学分析，通过实时监测整车重量、重心位置，提供安全装载和安全车速监测与报警，可为汽车安全系统提供可靠的重心计算力学模型，为研制汽车重心实时监测系统提供了必要参数与依据。

关键词：交通事故;车辆重心；实时监测

1概述

汽车交通事故已成为深刻的全球性社会问题。据统计，汽车交通事故的总体伤害与经济损失规模已大于任何一种自然或其它社会灾害所造成的损失规模。汽车重心位置是影响汽车操纵稳定性、汽车平顺性，汽车安全性的重要指标，直观的讲，重心的高低直接影响汽车侧倾稳定性和操纵稳定性，重心越高，侧倾稳定性和操纵稳定性越不好。另外，重心位置对汽车制动平顺性及其它性能也有不同的影响，因此，研究汽车重心实时监测机理及应用就显得十分必要。这里将有效解决重心位置和汽车整车重量等数据的实时监测，提供安全装载和安全车速监测与报警，为研制汽车重心实时监测系统提供研究基础和理论基础，将更有效地提高车辆的主动安全控制，减少交通事故的发生。

2汽车重心的实用求法及其局限

汽车重心位置在理论上可以用合力矩定理确定它的坐标，在实际运用上由于汽车是由上千个零件组成，靠理论计算是很难想象的。目前测定汽车重心位置的方法有5种：摇摆法、悬挂法、零位法、平台支撑反力法和质量反应法，而这5种测量方法都存在很大的局限性，这里介绍其中一种测量方法。

2.1汽车重心的横向位置

一般假定汽车结构左右对称，故重心一定在纵向对称面上，即汽车重心的横向位置是通过对称性来确定的。

2.2汽车重心的纵向位置

空载汽车受力如图1所示，现将后轴置于地秤上，并保持整体水平，根据力矩平衡原理可以求出：

L1=（N1/G）L

L2=（N2/G）L

而且根据：N1+N2=G；L1+L2=L只要求得L2（或L1），就可以知道L1（或L2）了。这种方法主要是通过将汽车置于特定的测量平台上，根据力矩平衡原理测定汽车重心的纵向位置。

2.3满载时整车重心的位置

根据已测定汽车空载时的重心位置及装载货物的重心位置，将两者力矩合成求得汽车与货物联合体重心的坐标。

2.4传统测定汽车重心方法的局限性

（1）利用平台测定汽车重心，操作复杂，受时间、空间的限制；

（2）假设条件过多（如：在测量汽车重心的横向位置时，假定汽车结构左右对称，实际这种情况是很少的），从而在实用性上存在很大局限；

（3）不能实时监测重心的变化对汽车速度、转弯速度加速度的影响等限制。

3临界速度力学分析

汽车在纵坡度上行驶时，如果坡道角大道到某种程度或车速达到某一极限值，致使汽车重力的作用线在侧视图上通过后轮与地面的压力为零，汽车将失去操纵能力并可能纵向翻倒，要使汽车不沿纵向后翻，汽车的前轮法向约反力必须满足式子：

结束语

重心位置是汽车的重要参数之一，对动力性、制动稳定性、操纵稳定性、舒适性、通过性（越野性）等有重要影响，对提高整车的安全系数是一个重要因素。这里介绍了一种新型测定汽车重心的方法，摆脱传统测量车辆重心时受到“专用平台”等设备的束缚，代以恰当的随车安装的传感器所提供的数据信号，车辆重心实时监测原理可以实时的、动态的、简便的对重心、速度及加速度等参数进行监测，是汽车主动安全技术理论发展的补充；对现代安全控制系统的研究具有重要理论意义与应用价值，对汽车重量及重心有效地监测将大大减少交通事故的发生，提供可靠的安全性能，更有效地保证生命与财产的安全。

参考文献

[1]魏朗，刘浩学.汽车安全技术概论[M].北京：人民交通出版社，1999.

[2]姜立标.现代汽车最新安全控制装置构造与检修实务[M].北京：人民交通出版社，2003.

[3]佟刚，张宏治.汽车重心位置的控制[J].沈阳航空工业学院学报，1996.