商用车超载实时监控及车载管理系统的研究

刘冬梅 吴婷婷

摘 要：商用车超载是交通治理的痛点和难点，本文设计的商用车超载实时监控系统，通过安装在货箱底部的压力传感器和安装在减震器上的位移传感器，实时发送信息至发动机控制器，判别超载与否及超载程度，从而限制车辆速度。同时将超载数据发送给公路管理部门，相关管理部门可以通过该数据实时监管和治理超载商用车辆。

关键词：商用车;超载;实时监控

商用车超载一直是道路交通安全的顽症，也是交通管理工作中的一大难点。会严重破坏公路设施，缩短公路的使用寿命，引发交通事故，严重危及社会公共安全，损害运输市场的正常运行，影响国家的经济发展。目前已经应用的商用车超载监控方式主要有三种形式：一是公路稽查人员根据固定地点的仪器检测是否超载（费力且有空子可钻）;二是在商用车上安装仪器，根据仪器检测数据判断是否超载，若超载则警报器报警（报警可人为取消，实际意义不大）;三是在商用车上安装仪器，把车辆装载重量数据发送至控制中心，以此来管理（超载车辆已上路，破坏已产生）。因此一种新型的商用车超载监控及管理系统的研究迫在眉睫。本文所研究的系统是车载、实时监控，并有自我管理措施，能有效减轻商用车超载情况，从而减少交通事故的发生，延长公路使用寿命，并减少公路超载监控的人力、物力的支出。

1 商用车超载管理系统研究现状

为了获得更高利润，商用车超载成为普遍现象，然而超载带来的问题也随着而来。（1）超载会破坏公路设施，降低公路质量，减少公路使用寿命，导致养护费用上升。同时因为公路养护带来的交通不便从而导致交通拥堵。（2）为保证商用车行车安全，车辆载重的限值往往与车辆结构性能参数设计相关。车辆惯性与重量相关，因此超载车辆在制动时制动距离也会随着载重的增加而变长，尤其是商用车经常会行驶在山区高速公路长大下坡路段，下坡时需要通过刹车来控制车速，载重越大，持续刹车时间越长，因此可能导致刹车失灵、轮胎爆胎等危险，继而影响行车安全性。同时，因为超载，车辆在转弯或告诉行驶时收到侧向力的影响会增大，可能导致侧滑，甚至侧翻等事故。（3）超载会导致汽车运输能力畸形发展。我国商用车超载现象非常普遍，现有的汽车的运输能力远远超过了汽车本身设计的运输标准，这样就会导致汽车需求量下降，制约汽车的生产量，影响汽车工业的发展[1]。

2 超载监控系统整体设计

商用车超载实时监控系统由检测部、显示部和传送部组成。检测部通过车架上的传感器实时监测车辆的载重并形成载重信息，驾驶室显示部接收并显示载重信息，监控中心接收驾驶室显示部推送与车辆有关信息，从而更好的管理超载车辆。采用此系统，其能够实时监测车辆的载重情况，并将车辆载重信息提示给驾驶员，如若发生超载，则报警警示。

本系统包括报警器、发动机控制器、喷油器、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、后位移传感器、前位移传感器、点火器及数据发送器，具体布置如图1所示。

2.1 超载监测系统监测部设计

如图，超载信号监测系统由压力传感器和车身高度传感器两部分组成。其中，第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器用来实时监测车辆载重量。沿商用车货箱纵向均匀分布，位于货箱底部上下两层薄钢板之间，每个压力传感器通过紧固装置固定在钢板上，并均与发动机控制器相连。当其中任何一个压力传感器监测到该车辆载重超过限定值时，将超载信号通过蓝牙传递给发动机控制器中的接收器，从而通过显示部显示在驾驶员仪表盘上，便于驾驶员及时调整。同时，商用车超载和正常载重时的重心高低位置也不一样，因此本系统还设有车身高度传感器，安装在商用车的前后减震器上。如图2所示。

当少商用车装在货物时，车身高度会随着货物重量的增加而降低，因此安装在减震器上的传感器可以直接获得车身高度信号，当传感器监测到车身高度低于载重限值高度时，将该信号通过蓝牙传输给发动机控制器中的接收器。

2.2 超载监测系统处理部设计

根据相关管理部门提供的超载信息大数据库，匹配车型，从而获取不同商用车装载限值下的压力传感器和车身高度传感器检测到的压力数值与车身高度数值。在接收器获得车辆压力和车身高度信号后，将该信号传输给中央处理器ECU，ECU匹配对比监测车辆数据与数据库数据，判断是否超载。若超载，则通过控制器控制发动机的喷油器的喷油量以及点火器的开闭，从而，控制商用车启动与否或根据超载信息限速行驶，同时启动安装在商用车驾驶室车顶的报警器，警示驾驶员。

2.3 超载监测系统传输部设计

ECU获取压力传感器和位移传感器信号后，先通过数据库比对判断是否属于超载范围，若是，则通过中央控制器处理信号，并将信号输出为商用车负荷信号，通过数据发送器将该信号及车辆基本信息发送至公路管理中心，从而便于管理部门进行超载车辆的监管。同时该数据也可以作为超载数据库的基础数据，便于研究和优化超载监控系统。

3 结语

本监控系统包括监测部、处理部和传输部三大部分，通过压力传感器和位置传感器实时的监测车辆信息;并通过ECU和超载车辆信息大数据库精准判断是否超载，并根据超载信号智能调控车辆是否可以上路或是否需要限速行驶，同时通过驾驶室上方的报警器警示驾驶员;最后本系统还可以实时将超载信息及车辆信息发送至公路管理部门，以便于管理部门进行超载车辆的监管工作。因此本系统因为是车载，可以实现实时监控商用车载重信息，并有自我管理措施，能有效减轻商用车超载情况，从而减少交通事故的发生，延长公路使用寿命，并减少公路超载监控的人力、物力的支出。

参考文献：

[1]佟刚，程勉宏，苗卫東.汽车超载超速行驶的危害分析[J].沈阳航空工业学院学报，2002（09）.

[2]刘伟.汽车超载预警系统设计[D].西北农林科技大学，2011（05）.

[3]周志国，马林才，刘美灵.汽车超载智能控制器随车动态称重系统研究[J].农业装备与车辆工程，2012（11）.

[4]张诗语，杨浩.货车超载警报系统设计[J].产业与科技论坛，2018（04）.

[5]刘美灵.汽车超载监控系统信号传输模块的设计[J].现代电子技术，2017（02）.

[6]周杰.车辆超限超载治理问题及对策研究——以四川省L县为例[D].西南政法大学，2018（03）.

[7]董小瑞.洛阳市货运汽车超载超限治理存在的问题及对策研究[D].广西师范大学，2018（06）.

[8]谢建新，王亚洲，刘浩.汽车全自动超载检测装置设计[J].汽车实用技术，2018（12）.

【项目基金】2020杭州职业技术学院校级科研课题《商用车超载实时监控及车载管理系统的研究》（项目编号：ky202041）成果。

作者简介：刘冬梅（1990-），女，陕西周至人，硕士研究生，讲师，研究方向：汽车机械。