罐式危险货物运输车辆侧翻事故预警系统设计(附件)【字数：9417】
摘 要罐式危险货运汽车相比于普通家用汽车来说，结构尺寸大、质心较高、装载运输量较大等，因此在运行过程中更容易发生侧翻事故。侧翻将导致严重的生命财产损失。本文中汽车的防侧翻控制包括防侧翻预警和控制两个方面，综合分析汽车防侧翻控制的研究现状。以STM32C8T6最小系统版为平台搭建硬件系统,通过集加速度传感器和陀螺仪于一体的MPU6050传感器对车辆的加速度以及倾斜角度进行测量，当加速度或者倾斜角度过大，就会发生警报，提醒司机。同时使电机停止运转，从而预防因罐式车辆侧翻导致人们的生命财产受到威胁。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2车辆特点及意义 1
1.3研究内容 2
1.4研究总结 3
第二章 系统方案设计 4
2.1系统控制器的选择 4
2.2检测模块的选择 4
2.3系统方案的设计 4
第三章 硬件电路设计 6
3.1单片机最小系统 6
3.2倾角传感器电路 6
3.3电机驱动模块 8
3.4 显示模块的设计 9
3.5 报警模块设计 12
3.6 稳压电源设计 12
第四章 系统软件设计 14
4.1 主程序流程图 14
4.2 主要控制函数说明 15
4.2.1 角度计算函数 15
4.2.2 PWM输出设置函数 15
4.2.2 电机驱动程序 15
第五章 系统调试与实验 17
5.1 软硬件调试 17
结束语 19
致 谢 20
参考文献 21
第一章 绪论
1.1研究背景
近来随着我国的经济的飞速增长，各种各样的危险化工产品的需求量随着年份的增长攀升，危险化学品生产企业也越来越多，到2018年，全国范围内取得安全生产许可证的危险化学品生产企业共有33948家，取得经营许可证的危险化学品经营企业共有43994家，从事道路危险品运输的企业共有10203家，各种运输车辆30多万辆，就业人员近 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
百万，因为部分易燃、有毒、有害危险物品禁止通过铁路运输，使得大量危险物品都集中放到了公路运输中，因此，利用罐式车辆运输危险品货物所占的比例变得越来越大。罐式危险品运输车辆具有装载运输量大，质心高度相对于普通家用轿车和普通货车较高，轮距相对于车身高度较窄等特点[1]，而且一般处于非满载状态行驶，液体货物质心根据车辆的运动状态发生改变，使得液态危险品运输车辆比普通货车的侧翻稳定性更差，据统计，危险化学品运输事故占到危险化学品事故总数的25%至35%，我国每年通过公路运输的危险化学品货物达3亿吨左右，其中，大部分以上涉及异地运输。如若危险化学品罐式货车发生侧翻事故，瞬间可以危害数十甚至成百上千平方公里，而且对人员以及环境危害极大。
2017年11月29日沈海高速泉州往厦门方向距离西福收费站100米发生一起油罐车侧翻事故。所幸人员只是受到轻微的伤害，但是事故致使车罐和车头分离，车罐的严重受损，不能对车罐内装载的乙二醇进行密封，乙二醇出现泄露。如果不及时的采取措施就发生危险，遂该路段在4小时内无法通车，导致车辆通行受到影响，车辆拥堵在该路段，使人们承受巨大的损失。2017年10月17日，省道284中垌莲塘尾路段大转弯处，发生一起严重的交通事故，一辆满载汽油的油罐车，在此转弯时，发生侧翻，汽油从油罐车流出。危险就在那一瞬间，一旦摩擦起火或者翻车造成起火，不仅会对车辆通行造成影响，更甚者因危险品的逸出对人们的生命安全造成危险。从以上所举例子可知，罐式货运车发生侧翻事件非常之多，并且后果非常严重，危险化学品运输事故一旦发生，将对社会公共安全造成巨大的损失，如何尽可能的降低危险品公路运输风险以及灾害损失，已被全社会关注，我们需要对此高度的重视。
1.2车辆特点及意义
由于罐式危险货物运输车所装载的的介质大多数是液体或液化气体，当前部的牵引车运动状态改变时，类似于转弯、急刹、危险情况的躲闪或在路面不良时造成的侧倾或颠簸状态，作为挂车的罐式集装箱也会在惯性的作用下使罐内液体也随之涌动，并对罐壁产生冲击载荷，同时引起液体质心的偏移，产生侧向弯矩，使车辆有了侧倾威胁。
随着中国在危险物品方面的载运数量的日渐提高，我们更加的需要引起高度的重视，罐式的危险品货物载运车是进行危险品运送的一项重要的运输媒介，并且根据相关的统计，这一类的车子发生碰撞或者侧翻等一系列的运送事故的概率十分的大，并且还随着经济的进一步发展以及社会的逐步转型而进一步增加。再加上居民对这类交通事故的产生原由以及实际事故的严重性的了解还有很大的欠缺，需要进行进一步的深入学习，这也通常造成了危险品外泄、爆炸还有火灾等事故的相伴产生。加强对于在运送过程中的载运实时状况的监督，并且确保运输的危险品的性质能够保持稳定，在载运的过程里面要能够正确、高效的检测并且区分各种交通事故给抢救在事故中受到伤害的人员、在尽可能短的时间段里面回复该路段的车辆流通或者进行其他的相应的处理等，这一系列的措施对于避免二次事故的形成有着极为关键的作用。本文将危险货物的载运车当作是研究的对象，关键研究的是危险货物载运车辆有关的侧翻事故的相关系统设计，希望可以缩小这类事故的产生几率。
通常情况下，我们所说的交通事故的本身其实并不构成导致人员伤亡还有一系列的财产亏损的最关键诱因，从本质上来说，有关的交通事故产生以后，接踵而来的一系列相关的气体外泄、火灾还有爆炸等等各种各样的二次事故才是最为关键的因素。尽管这样的事故产生的概率相对而言是极为低的，不过一旦形成，它们通常都可能造成更加惨重的灾难，按照有关的统计数据我们可以知道，危险货物载运的货车在产生交通事故之后，会有百分之七十八的可能性会使得危险货物外泄出来，酿成更加惨重的灾难。所以对危化品的运输境况进行有效的规划管理是刻不容缓的。
1.3研究内容
汽车侧翻存在两大分类，静态侧翻和动态侧翻，到目前为止，国外很多学者已经对汽车在稳态转向时发生的静态侧翻进行了深入和大量的研究，然而对另一类汽车的动态侧翻所做的研究则相对较少，在实际的交通事故中，汽车发生动态侧翻的情形比较普遍。汽车的动态侧翻又可分为：绊倒型、非绊倒型（也即操纵型）两种情况[24]。汽车绊倒型侧翻机理与操纵型侧翻机理存在很大的不同，对其进行研究有很大难度，比较复杂。罐式车侧翻已成为破坏道路交通安全和学生生命安全的重大安全问题。因此，研究分析罐式车的侧翻安全特性，提高罐式车的侧倾稳定性，降低罐式车侧翻事故发生的概率，已经成为近年来罐式车安全领域研究的重点。虽然车辆的侧翻预警系统能够提前警告驾驶员整车的侧翻危险，然而重载汽车在紧急转向、转弯半径过小和大转向过程中汽车的稳定性很差，汽车侧翻过程具有变化快、非线性明显、轮胎—路面相互耦合关系复杂等特点[5]，如果驾驶员的修正操作不当，侧翻事故很难避免，所以侧翻预警技术研究十分必要。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2车辆特点及意义 1
1.3研究内容 2
1.4研究总结 3
第二章 系统方案设计 4
2.1系统控制器的选择 4
2.2检测模块的选择 4
2.3系统方案的设计 4
第三章 硬件电路设计 6
3.1单片机最小系统 6
3.2倾角传感器电路 6
3.3电机驱动模块 8
3.4 显示模块的设计 9
3.5 报警模块设计 12
3.6 稳压电源设计 12
第四章 系统软件设计 14
4.1 主程序流程图 14
4.2 主要控制函数说明 15
4.2.1 角度计算函数 15
4.2.2 PWM输出设置函数 15
4.2.2 电机驱动程序 15
第五章 系统调试与实验 17
5.1 软硬件调试 17
结束语 19
致 谢 20
参考文献 21
第一章 绪论
1.1研究背景
近来随着我国的经济的飞速增长，各种各样的危险化工产品的需求量随着年份的增长攀升，危险化学品生产企业也越来越多，到2018年，全国范围内取得安全生产许可证的危险化学品生产企业共有33948家，取得经营许可证的危险化学品经营企业共有43994家，从事道路危险品运输的企业共有10203家，各种运输车辆30多万辆，就业人员近 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
百万，因为部分易燃、有毒、有害危险物品禁止通过铁路运输，使得大量危险物品都集中放到了公路运输中，因此，利用罐式车辆运输危险品货物所占的比例变得越来越大。罐式危险品运输车辆具有装载运输量大，质心高度相对于普通家用轿车和普通货车较高，轮距相对于车身高度较窄等特点[1]，而且一般处于非满载状态行驶，液体货物质心根据车辆的运动状态发生改变，使得液态危险品运输车辆比普通货车的侧翻稳定性更差，据统计，危险化学品运输事故占到危险化学品事故总数的25%至35%，我国每年通过公路运输的危险化学品货物达3亿吨左右，其中，大部分以上涉及异地运输。如若危险化学品罐式货车发生侧翻事故，瞬间可以危害数十甚至成百上千平方公里，而且对人员以及环境危害极大。
2017年11月29日沈海高速泉州往厦门方向距离西福收费站100米发生一起油罐车侧翻事故。所幸人员只是受到轻微的伤害，但是事故致使车罐和车头分离，车罐的严重受损，不能对车罐内装载的乙二醇进行密封，乙二醇出现泄露。如果不及时的采取措施就发生危险，遂该路段在4小时内无法通车，导致车辆通行受到影响，车辆拥堵在该路段，使人们承受巨大的损失。2017年10月17日，省道284中垌莲塘尾路段大转弯处，发生一起严重的交通事故，一辆满载汽油的油罐车，在此转弯时，发生侧翻，汽油从油罐车流出。危险就在那一瞬间，一旦摩擦起火或者翻车造成起火，不仅会对车辆通行造成影响，更甚者因危险品的逸出对人们的生命安全造成危险。从以上所举例子可知，罐式货运车发生侧翻事件非常之多，并且后果非常严重，危险化学品运输事故一旦发生，将对社会公共安全造成巨大的损失，如何尽可能的降低危险品公路运输风险以及灾害损失，已被全社会关注，我们需要对此高度的重视。
1.2车辆特点及意义
由于罐式危险货物运输车所装载的的介质大多数是液体或液化气体，当前部的牵引车运动状态改变时，类似于转弯、急刹、危险情况的躲闪或在路面不良时造成的侧倾或颠簸状态，作为挂车的罐式集装箱也会在惯性的作用下使罐内液体也随之涌动，并对罐壁产生冲击载荷，同时引起液体质心的偏移，产生侧向弯矩，使车辆有了侧倾威胁。
随着中国在危险物品方面的载运数量的日渐提高，我们更加的需要引起高度的重视，罐式的危险品货物载运车是进行危险品运送的一项重要的运输媒介，并且根据相关的统计，这一类的车子发生碰撞或者侧翻等一系列的运送事故的概率十分的大，并且还随着经济的进一步发展以及社会的逐步转型而进一步增加。再加上居民对这类交通事故的产生原由以及实际事故的严重性的了解还有很大的欠缺，需要进行进一步的深入学习，这也通常造成了危险品外泄、爆炸还有火灾等事故的相伴产生。加强对于在运送过程中的载运实时状况的监督，并且确保运输的危险品的性质能够保持稳定，在载运的过程里面要能够正确、高效的检测并且区分各种交通事故给抢救在事故中受到伤害的人员、在尽可能短的时间段里面回复该路段的车辆流通或者进行其他的相应的处理等，这一系列的措施对于避免二次事故的形成有着极为关键的作用。本文将危险货物的载运车当作是研究的对象，关键研究的是危险货物载运车辆有关的侧翻事故的相关系统设计，希望可以缩小这类事故的产生几率。
通常情况下，我们所说的交通事故的本身其实并不构成导致人员伤亡还有一系列的财产亏损的最关键诱因，从本质上来说，有关的交通事故产生以后，接踵而来的一系列相关的气体外泄、火灾还有爆炸等等各种各样的二次事故才是最为关键的因素。尽管这样的事故产生的概率相对而言是极为低的，不过一旦形成，它们通常都可能造成更加惨重的灾难，按照有关的统计数据我们可以知道，危险货物载运的货车在产生交通事故之后，会有百分之七十八的可能性会使得危险货物外泄出来，酿成更加惨重的灾难。所以对危化品的运输境况进行有效的规划管理是刻不容缓的。
1.3研究内容
汽车侧翻存在两大分类，静态侧翻和动态侧翻，到目前为止，国外很多学者已经对汽车在稳态转向时发生的静态侧翻进行了深入和大量的研究，然而对另一类汽车的动态侧翻所做的研究则相对较少，在实际的交通事故中，汽车发生动态侧翻的情形比较普遍。汽车的动态侧翻又可分为：绊倒型、非绊倒型（也即操纵型）两种情况[24]。汽车绊倒型侧翻机理与操纵型侧翻机理存在很大的不同，对其进行研究有很大难度，比较复杂。罐式车侧翻已成为破坏道路交通安全和学生生命安全的重大安全问题。因此，研究分析罐式车的侧翻安全特性，提高罐式车的侧倾稳定性，降低罐式车侧翻事故发生的概率，已经成为近年来罐式车安全领域研究的重点。虽然车辆的侧翻预警系统能够提前警告驾驶员整车的侧翻危险，然而重载汽车在紧急转向、转弯半径过小和大转向过程中汽车的稳定性很差，汽车侧翻过程具有变化快、非线性明显、轮胎—路面相互耦合关系复杂等特点[5]，如果驾驶员的修正操作不当，侧翻事故很难避免，所以侧翻预警技术研究十分必要。
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