1.一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底面对轮胎的支撑力,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: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: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:将(4)(5)(8)联立,得到
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:步骤25:将(6)(7)(10)联立,得到步骤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ΔM。
2.根据权利要求1所述的一种基于胎压的载重检测方法,其特征在于所述步骤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);
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:
3.根据权利要求2所述的一种基于胎压的载重检测方法,其特征在于所述步骤32具体过程是:步骤321:由(9)(11)分别可得:
步骤322:将上述两公式代入(15)中,得到则
消元得到:
进而得到
步骤323:因此,公交的实际乘客载重为:
4.根据权利要求1至3之一所述的一种基于胎压的载重检测方法,其特征在于所述步骤21中 计算过程为:在没有乘客只有车辆自身载重的情况下,实验轮胎内胎与地面的接触长度两边沿的夹角α为α0,实验轮胎内胎形成的三角形面积为 对应实验轮胎内胎受荷载前的扇形面积为 故在空载时候轮胎的体积变化:步骤22中 计算过程为:在有乘客的情况下,实验轮胎内胎与地面的接触长度两边沿的夹角α为α1,实验轮胎内胎形成的三角形面积为对应实验轮胎内胎受荷载前的扇形面积为 故在有乘客时候轮胎的体积变化:
5.一种基于胎压检测的公交车客流计算方法,其特征在于包括步骤:步骤1:公交车的乘客的体重x服从正态分布 假设置信区间的置信度为
0.95;
2
步骤2:由样本数据计算可得,体重样本平均值 及体重样本方差值S :体重样本标准差:S=8.47;
其中m为样本数量;xi表示样本中第i个体重数据;
步骤3:在置信度1-τ=0.95的基础上,τ=0.05,m=256,查t分布表可得,由于m大于30,置信区间计算如下:故体重在(48.87,76.81)区间内的可能性为95%;
步骤4:根据公交车乘客载重ΔM与实验轮胎内胎当前胎压P1的关系测出与轮胎有关的常量,代入求得单个轮胎上的载重;由于公交车总重量等于实验轮胎内胎载重之和,即公交车内胎载重变化量M总等于所有实验轮胎载重ΔM之和;
步骤5:根据公交车载重变化量M总,得到公交车上乘客流量 其中,X为区间(48.87kg,76.81kg)的均值62.84kg。
6.基于权利要求5所述的一种基于胎压检测的公交车客流计算装置,其特征在于包括:气压采集模块:将采集到的实验轮胎内胎的气压信息进行处理后,通过无线形式传输给载重计算模块;
载重处理模块,用于通过无线方式接收气压采集模块的数字量信息,当室温为T0=
20℃,温度变化是±15℃时,温度范围为5℃-35℃,忽略温度变化的影响,从而得到公交车乘客载重ΔM与实验轮胎内胎当前胎压P1的关系人数与载重关系计算模块,用于根据公交车乘客的体重x服从正态分布 假设置信区间的置信度为0.95,得到体重在(48.87,76.81)区间内的可能性为95%;然后根据载重处理模块得到各个轮胎上的载重ΔM,其中公交车载重变化量M总等于所有实验轮胎内胎载重ΔM之和;最后根据公交车载重变化量M总,得到公交车上乘客流量 其中,X为区间(48.87kg,76.81kg)的均值62.84kg。
7.根据权利要求6所述的一种基于胎压检测的公交车客流计算装置,其特征在于所述气压采集模块包括:气压传感器:用于与实验轮胎气嘴相连接,将采集到的气压信息传输给AD装换模块;
AD转换模块,用于接收气压传感器将气压传感器采集的模拟数值变化为数字量;
无线发送模块,用于将AD转换模块输出的数字量通过无线方式发送至载重处理模块。
8.根据权利要求7所述的一种基于胎压检测的公交车客流计算装置,其特征在于所述载重处理模块包括无线接收模块以及载重计算模块,所示无线接收模块用于接收无线发送模块发送的数据;所示载重计算模块用于计算载重与胎压关系,其中载重计算模块计算载重与胎压关系的具体过程是: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的接地面,所述接地面是长为l,宽为w的矩形;其中假设w是实验轮胎的宽度,实验轮胎内心与矩形长度l两个边缘所形成的角度为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底面对轮胎的支撑力,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: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: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:将(4)(5)(8)联立,得到
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:步骤25:将(6)(7)(10)联立,得到步骤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: 具体包括: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);
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,T0为加载前实验轮胎气体温度、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:
9.根据权利要求8所述的一种基于胎压的载重检测装置,其特征在于所述步骤21中 计算过程为:在没有乘客只有车辆自身载重的情况下,实验轮胎内胎与地面的接触长度两边沿的夹角α为α0,实验轮胎内胎形成的三角形面积为 对应实验轮胎内胎受荷载前的扇形面积为 故在空载时候轮胎的体积变化:步骤22中 计算过程为:在有乘客的情况下,实验轮胎内胎与地面的接触长度两边沿的夹角α为α1,实验轮胎内胎形成的三角形面积为对应实验轮胎内胎受荷载前的扇形面积为 故在有乘客时候轮胎的体积变化:
10.根据权利要求7所述的一种基于胎压检测的公交车客流计算装置,其特征在于所述人数与载重关系计算模块计算客流量具体过程是:步骤1:公交乘客的体重x服从正态分布 暇设置信区间的置信度为0.95;
2
步骤2:由样本数据计算可得,体重样本平均值 及体重样本方差值S :体重样本标准差:S=8.47;
其中m为样本数量;xi表示样本中第i个体重数据;
步骤3:在置信度1-τ=0.95的基础上,τ=0.05,m=256,查t分布表可得,由于m大于30,置信区间计算如下:故体重在(48.87,76.81)区间内的可能性为95%;
步骤4:根据公交车载重与当前胎压的关系:
由于公交车总重量等于实验轮胎内胎载重之和,即公交车内胎载重变化量M总等于所有实验轮胎载重ΔM之和;
步骤5:根据公交车载重变化量M总,得到公交车上乘客流量 其中,X为区间(48.87kg,76.81kg)的均值62.84kg。