空气弹簧式减速带控制系统设计开题报告

全文总字数：5081字

1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，随着我国社会经济的发展，公路等级不断提升，城市私家车数量猛增，截至2019年6月，全国机动车保有量达3.4亿辆，其中汽车2.5亿辆；因此城市道路交通事故问题也日益严重。其中，车辆超速行驶、违章超车是造成我国城市道路交通事故频发的重要原因。国外关于速度与安全的研究成果表明，虽然速度与事故发生概率问的相关性不强，但速度与事故严重程度间的关系却很明显：速度越高，伤害程度越严重^【12】。为此，有必要对速度进行严格的管理，使车辆的速度范围能够有效地保证车辆及道路参与者的安全。

减速带作为一种强化型道路交通安全设施，是一种限速效果较为明显且投资较小的交通安全设施，在遏制交通事故的发生方面发挥了重要的作用，相关资料表明：英国在公路上设置减速带后，85％车速降低了16km/h，所设道路上事故数减少了71％，周围道路事故数减少了8％^【1】。由于减速器大大减少了事故的发生，因此被广泛使用。 中国许多地区的道路管理部门和维修单位使用大量减速带来实施交通速度控制，它们主要位于高速公路特殊路段、收费通道、城镇交通路口、学校、医院和住宅区的需要慢性的区域。

现有的减速带设施已基本实现了传统的限速功能。 但是，由于减速器的设计缺乏人性化和科学性，在安全性、舒适性和便利性方面尚未达到很高的水平，这也引起了一些问题。主要表：首先，所有的经过车辆都会产生较大的颠簸,这将对装载在车上的货物及汽车本身都会产生较大的影响，从而缩短汽车的寿命或造成货物损坏；第二，超速车辆和未超速的车辆经过减速带时都会产生很大的震动，缺乏区别对待，起不到很好的警示作用，设计缺乏“人性化”；第三，夜间行车时驾驶者很难察觉到减速带的位置，从而造成安全隐患；第四, 长时间使用后，减速带比较容易破损,而破损的减速带以及其上的螺丝都会严重损坏汽车轮胎；另外，还有诸如减速带的“滥用”和噪声干扰之类的问题。因此，道路使用者对减速带的要求已经不再局限于“安全”这一最低层面上，而是如何进一步提高减速带的舒适性并使其更加人性化，这也是现在减速带研究设计的主要方向。

2. 研究的基本内容与方案

基于上述的可升降减速带的研究现状，考虑到自适应减速带的工作环境及功能需求，选择空气弹簧式升降结构带作为减速带的传动装置。利用压缩空气的气动式减速带，其特征在于气动控制动作迅速，维护简单，布局安装灵活，只需要在路面设置空气囊，对路面破坏较小。但由于空气的可压缩性大，气压传动系统的稳定性差，控制措施要求高。所以，本文基于驾驶者驾驶行为，设计一种空气弹簧式智能减速带的控制系统，包括信息采集模块、控制模块、升降执行模块和光带提示模块。

本课题的主要研究有三个方面：（一）雷达传感器的测速研究，利用多普勒效应，通过反射信号频率与发射机信号频率相比较，分析计算出所求速度；（二）ccd图像传感器的图像识别的研究，通过ccd传感器不断采集路况信息，将信息传递给单片机进行处理，不断分析计算道路来车的距离，为空气弹簧的运作提高参考；（三）基于驾驶者驾驶行为的智能控制的算法研究，通过信息采集道路来车的驾驶行为，设计减速带的合理的应对措施及相应程序算法，达到实现减速带智能化的目的。

基本内容安排分为六个部分。第一部分为绪论，完成设立减速带的目的与意义、现阶段减速带的国内外发展现状、以及目前存在的问题和提出需要完善的方面。第二部分是减速带智能升降控制系统的工作原理，介绍该控制系统的控制逻辑、具体组成和开发流程。第三部分是信息采集模块的设计，包括雷达测速传感器、压力传感器、ccd图像传感器和光敏传感器的介绍与选取。第四部分为控制执行机构的设计，包括减速带控制执行机构的设计和led光带模块，主要介绍空气弹簧的特点和其影响因素，分析研究出实现所需空气弹簧刚度、高度所需对空气压缩机电磁阀组的具体控制要求。第五部分为控制模块的搭建与simulink仿真。基于stm32单片机进行控制系统硬件设计和软件编写并进使用simulink进行仿真，分析实际控制效果。第六部分为总结与展望。

3. 研究计划与安排

第1-2周（7 学期第18-19周） 确定毕业设计选题、完善毕业设计任务书(相关参数)、校内外资料收集

第3周（8 学期第1周） 方案构思、文献检索、完成开题报告

第4～5周（8学期第2-3周） 外文翻译、资料再收集

4. 参考文献（12篇以上）

[1]. 魏金丽，杨金顺，何继旭，等.基于自适应理论的可升降减速带设计 [j].科学技术与工程,2018,18(2):358-362.

[2]. 张蕉蕉，孙家根，薛金红，代菊英. 一种新型减速带装置的设计 [j]. 机械制造与自动化,2014,(3):032-034.

[3]. 肖雷. 毫米波雷达的发展状况及其应用[j]. 集成电路通讯,2007,(2):37-40.