一种基于胎压的载重检测方法、基于胎压检测的公交车客流量计算方法及装置

摘要

本发明涉及交通运输技术领域，尤其是一种基于胎压的载重检测方法、基于胎压检测的公交车客流量计算方法及装置。本发明针对现有技术无法精确检测公交车上下客流的复杂问题，建立一种基于胎压检测的公交车客流量计算方法及装置，基于胎压与载重的函数关系，更加精准的估算公交车的客流量变化，有助于公交优化调度和公交资源的合理规划，达到节能减排的效果。本发明通过对公交车轮胎与地面的受力分析，得出气体体积变化与压强变化之间的关系，利用理想气体状态方程，最终得到解得载重ΔM与当前胎压P₁的关系$\mathrm{\Delta M}=\sqrt[3]{\frac{3}{4}R\bar{V}{w}^2{P_1}^2(P_1-P_0)+\frac{{P_1}^2}{{P_0}^2}{M}_0^3}-M_0.$然后建立公交查载重量和载客人数的关系模型，从而得出胎压变化和载客人数变化的关系。

主权项

一种基于胎压的载重检测方法，其特征在于包括：步骤1：假设实验轮胎内胎截面为圆形的规则的环，R为实验轮胎内胎外半径，r为实验轮胎内胎内半径；载重后实验轮胎内胎与地面接触部分形成一接地面，该接地面是长为l，宽为w的矩形；其中w是实验轮胎的宽度，实验轮胎内心与该矩形长度l两个边缘所形成的夹角角度为α，α是变量；根据作用力与反作用力原理得到轮胎内部压强与地面对轮胎的支撑力，即载重M：M＝PC                                                            (1)；同时C＝lw                                                        (2)；其中，P为实验轮胎内胎内部压强；C为实验轮胎内胎与地面的接触面积；M为公交车的载重；l为实验轮胎与地面的接触长度；同时，轮胎在没有任何负载下内胎的气体体积为则：步骤2：计算公交车空载时，空载载重M₀以及公交车载有乘客时公交车总载重M₁；具体包括：步骤21：设公交车没有乘客只有车辆自身载重时的空载载重为M₀，此时的接地面是长为l₀,宽为w的矩形，此时α为α₀，空载时候轮胎内胎的体积V₀为：$V_0=\bar{V}-(\frac{{\alpha }_0{R}^2}{2}-\frac{R^2}{2}{\mathrm{sin\alpha }}_0)w---\left(4\right);$M₀＝P₀l₀w(5)；步骤22：设公交车有乘客且有车辆自身载重情况下的载重为M₁，此时的接地面是长为l₁宽为w的矩形，实验轮胎内心与接地面形成的角度α则为α₁，此时轮胎内胎的体积V₁为：$V_1=\bar{V}-(\frac{{\alpha }_1{R}^2}{2}-\frac{R^2}{2}{\mathrm{sin\alpha }}_1)w---\left(6\right)$M₁＝P₁l₁w                                                          (7)；步骤23：展开α₀是用弧度制表示的角度，故其值远小于1，在次数较高时接近于0，因此忽略四次以上，得到并令α₀R＝2l₀，最后得到：$\frac{{\alpha }_0{R}^2}{2}-\frac{R^2}{2}{\mathrm{sin\alpha }}_0=\frac{2{l_0}^3}{3R}---\left(8\right);$将(4)(5)(8)联立，得到$M_0=P_{0}w\sqrt[3]{\frac{3R}{2w}(\bar{V}-V_0)}---\left(9\right);$步骤24：展开α₁是用弧度制表示的角，故其值远小于1，在次数较高时接近于0，因此忽略四次以上，得到并令α₁R＝2l₁，最后得到：$\frac{{\alpha }_1{R}^2}{2}-\frac{R^2}{2}{\mathrm{sin\alpha }}_1=\frac{2{l_1}^3}{3R}---\left(10\right);$步骤25：将(6)(7)(10)联立，得到$M_1=P_{1}w\sqrt[3]{\frac{3R}{2w}\left(\bar{V}-V_1\right)}---\left(11\right);$步骤3：根据上述的M₁以及M₀，计算得到乘客载重ΔM与实验轮胎内胎当前胎压P₁的关系：由上可知，测出公交车空载时的胎压P₀和载重M₀、公交车轮胎内胎和外胎半径R,r，轮胎宽度w，载重后的胎压P₁，轮胎在没有任何负载下内胎的气体体积为则可得到公交车相对于空载时的载重量变换量，即乘客载重ΔM；所述步骤3包括：步骤31：若加载前后实验轮胎内胎温度升高了ΔT，则根据理想气体状态方程：轮胎加载前：P₀V₀＝nωT₀                                                      (12)；轮胎加载后：P₁V₁＝nω(T₀+ΔT)                                                (13)；$\frac{P_0{V}_0}{P_1{V}_1}=\frac{T_0}{T_0+\Delta T}---\left(14\right);$式中：P₀为空载时的实验轮胎内胎胎压，V₀为空载时实验轮胎内胎体积，T₀为加载前实验轮胎气体温度，P₁为有载重时的实验轮胎内胎胎压，V₁为有载重时实验轮胎内胎体积，ΔT为实验轮胎内胎温度变化量，ω为常数，n为气体物质的量；实际情况下，轮胎的温度变化可以忽略不计，可以认为即假设轮胎内部气体温度保持不变，满足克拉伯龙方程：P₀V₀＝P₁V₁＝(P₀+ΔP)(V₀+ΔV)＝nωT₀＝Const(15)；步骤32：联立(9)(11)(15)式得乘客载重M₁；通过计算出来的M₁结合公式(9)得到ΔM与实验轮胎内胎当前胎压P₁的关系：$\Delta M=M_1-M_0=\sqrt[3]{\frac{3}{2}R\bar{V}{w}^2{P}_1^2(P_1-P_0)+\frac{P_1^2}{P_0^2}{M}_0^3}-M_0.$