基于同步举升控制的汽车防水淹救助系统设计初探

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ｃａｒ．
Ｋｅｙ、怖ｒｄｓ：ｓｙｌｌｃｈｍｎｏｕｓ ｈ衔ｎｇ；ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ－ｒｅｈｅｆ ｓｙｓｔｅｍ
于防水淹救助处理等方面的研究并不多见。国内关于汽车
０引言
近年来．强降雨过后造成水淹汽车现象日益增多， 为广大车主和保险行业带来了巨大的经济损失。而在众 多水淹汽车中。有相当比例的汽车在完全浸水前已预测 到水淹危险。却无法对汽车实施及时、有效的救助。目 前，国内外关于水淹汽车救助的相关研究和报道都十分 少见，市场上更没有成型的防水淹救助系统可以有效防 止水淹车的发生。目前，国内外关于防水淹汽车救助的 相关研究和报道都十分少见，市场上更没有成型的防水 淹救助系统可以有效防止水淹车的发生。因此，能否开 发出有效的汽车防水淹自救系统并推向市场，可对抵御 自然灾害做出积极贡献㈣。
Hale Waihona Puke 施，主要包括以下几种：①迅速驶离积水位置，此措施仅 对具备驶离条件的车辆可行：②雨前把车开到高位，此 措施仅对有地理条件且汽车尚未深度浸水时可用；③将
车添加防水设计．仅能一定程度起到防水作用，在汽车
深度浸水时失效：④将车原地提高，部分车主雨前通过
千斤顶把车四个轮子逐一抬起并垫入加高块，起到很好 的防水淹效果，但如果没有专用的举升装置，其操作较 为复杂．增加高度有限，且在紧急抢况下很难迅速实施。
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１汽车防水淹救助的研究现状
国外关于汽车防水淹救助的研究较少，虽然美国、 澳大利亚等国家每年都会有水淹车灾害发生，但相对应 的研究多集中在水淹后的应对措施、维修等方面，但对
２汽车举升结构的主要类型
国外２０世纪初期因汽车维修业的发展逐渐产生了
修稿日期：２０１５—０１—１４ 作者简介：李营（１９８０一），男，河北省承德人，硕士。 主要研究方 向：机电一体化技术。已发表论文十四篇。
声大．须气源 安装条件限制 控制较复杂 存在对称性问题，
（２）举升控制子系统设计。为了实现较高的控制精度， 选择闭环的控制方式实现四柱同步举升，时刻保持车体 水平度在一定范围以内。基于模糊控制响应速度快、减 弱超调、防止振荡等优点，本设计采用基于模糊自适应 控制技术，选取三个参数建立三维模糊控制器，并选取
４系统改进设想与应用展望
（１）提高支撑结构的便携性与稳定性。结构设计需考 虑四柱的安装位置、固定方式、支架结构等。提高机构 稳定性．同时也要考虑减小系统 （下转第１２１页）
１１２
万方数据
・测试与控制・
具有操作简洁。 实时监控等功能． 实际应用表明。
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该控制系统性能 稳定、安全可靠、 易于维护。目前 该设备已在某型 舰船上投入使用。 参考文献：
倾角传感器 位移传感器 压力传感器
后续研究可拓展集成
防水淹ＧＳＭ远程控制
结构简单．价格便宜
行程大。价格便宜 动作快捷，控制方便
图ｌ汽车防水淹救助系统框图 Ｒｇ．１ Ｔｈｅ ｂｌ∞ｋ ｍａｇｍｍ
机械传动
链条举升机 气压传动
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定性差 举升质量有限。噪
顶升梁板更换桥梁支座提出了解决方案等Ｍ．但同步举
升技术尚未在汽车举升领域得到广泛应用。
３基于同步举升控制技术的汽车防水淹系 统设计
本文借助汽车原地升高思路提出一种举升（顶升） 式汽车防水淹自救系统，可通过举升结构优化设计，确 保支撑的稳定性和便携性；通过选择位移、倾角及压力 三个传感器对车身提升过程的稳定性进行实时监测，并 采用智能控制的方法。对系统进行优化设计校正。使其 满足稳定性要求。自救系统包含水淹预警监测子系统、 举升控制子系统、举升动力子系统、举升执行机构、防 水装置等部分，系统框图如图１所示。 （１）举升与支撑系统结构设计。考虑到便携式和承重， 按照普通小型汽车设计举升的最大重量为２５００ｋｇ，举升 的高度为８００ｍｍ：考虑可利用汽车自身电源等原因，设 计总电控功率控制最小可达１５０Ｗ以内。鉴于汽车水淹 现场可能是地形不够规则的路面和停车场，需选取可进 行举升角度控制的多点同步举升方法．通过配合自适应 控制系统来实现举升后的车体的水平问题．因此选取分 体式四柱举升作为汽车防水淹的举升机构。并从便携性 和稳定性进行举升结构优化设计。
质量及控制成本等。今后研究中
汽车防水淹自救系统解决方案。并对系统的结构、控制 方式、防护措施等给出了设计思路和方法，但系统的稳 定性、自身的重量、便携性、应用范围等还需在进一步 的试验中加以验证。如能通过持续改进。建立轻便可 靠、价格合理的汽车防水淹自救产品，并逐步拓展更多 的实用功能，必将能够得到广泛的应用和推广。
汽车举升机。随着科技发展，举升机类型也逐渐拓展， 目前常用的举升机包括机械式、液压式和气压式三种类 型【４Ｊ，三种举升结构的性能比较如表１所示。其中机械传
万方数据
・测试与控制・
动举升机多用于工厂及工业设备的举升装置．气压传动 举升机一般常见于自动化生产线中负载较小且需要快捷 动作的场合，液压传动举升机由于其性能优势成为目前 主流的汽车举升机产品类型阁。 表１举升机构的性能比较表
［１】李建兴．可编程控 制器应用技术【Ｍ】．
机械工业出版社．
２００４．
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Ｆｉｇ．４ Ｐａｒｔ ｏｆ ＬＡＤ ｆｏｒ ２００８．
［２】易泓可．电气控制 系统设计基础与
ｍｕｌｔｉ—ｐｕｒｐｌｏ∞Ｉｏａｄｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ
摘要：针对近年来强降雨过后造成水淹汽车问题，提出了基于智能控制策略和同步举升技术的防水淹 救助系统方案。系统通过对潜在水淹危险进行及时预测和对车辆的多支点平衡同步举升，稳定 提高汽车的离地高度．避免水淹汽车事故的发生。 关键词：同步举升；防水淹；救助系统 中图分类号：ＴＰ３９１．８ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２—６６７３．２０１５．０３．０３９
防水淹救助方面的研究同样少见，王文军等在《汽车涉水 行驶及其施救方法》一文探讨了汽车已进水后的处理与自 救程序；刘勇在《驾驶园》杂志介绍了一种汽车排气管防水 装置，通过加入弯管提高排气管道出口高度，一定程度上 提高了汽车安全涉水深度，但不能有效避免水淹车问题四。 现实生活中．大多数车主在汽车逐渐浸入水中的过程 中无奈的选择了放弃救助，也有部分人采取了相应自救措
图３控制系统流程图
Ｆｉ９３兀ｏｗ ｃｈａｎ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ
范例（第２版）【Ｍ】．
机械工业出版社．
３结束语
基于Ｓ７—２００系列ＰＬＣ开发的多用途装填控制系统．
【３】西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团．Ｓ７—２００可编程控制 器【Ｍ】．机械工业出版社，２００８．
（上接第１１２页）
气动举升机 两柱举升机
安装快，无噪声、速 举升质量有限．有
度平稳
适应面宽。可进行角 度控制．举升平稳
液压传动
四柱举升机
剪式举升机
结构简单，操作方便
有单边操作危险
恰当的控制步长以实现车身的平稳举升。在调平系统 中．选用最高不动的“追逐式”调平方法。选择的控制
一般的汽车举升机主要针对于汽车维修中使用．需 安装，体积大，重量大，难以在防水淹救助系统中推 广。随着近年来汽车工业的高速发展，对汽车举升技术 的研究逐渐从举升机构的创新拓展到结构优化设计、举 升控制技术研究、举升运动学分析、举升稳定性研究等 方面，同步控制技术也在举升控制领域得到了广泛应 用，该技术早期多用于建筑领域，我国５０年代才开始 应用于桥梁的施工，如西南交通大学于惠楠对整体同步
参数如下：①位移：根据控制液压缸的位移实现同步举升
动作。因位移控制技术及传感器发展较为成熟，同步控制 较易实现，并具有系统简单，可靠性高等特点，可作为系
统的主要控制参数；②倾角：为了车身稳定要求，需要在
举升过程对车体倾角进行控制。通过倾角传感器，实现倾 角调节控制，保证车体的重心在合理范围，也可以有效避
免因地面不平或变形造成的车身倾斜隐患；③压力：四点
同步举升控制往往会造成其中一个支腿“悬空”。从而产 生了“虚腿”问题嘲．系统通过压力传感器检测四个支撑点 压力．并通过位移控制器微调“虚腿”高度。 （３）动力子系统设计。为拓宽防水淹系统的应用范围， 其动力子系统设计两套方案。方案一：利用２２０Ｖ交流电源 供电。本方法动力子系统设计简单，供电能力能得到保障， 但是仅能在具有供电条件的停车场和私家车库适用；方案 二：采用汽车自供电。汽车电瓶通常供电电压为１２Ｖ（２４Ｖ， ３６ｖ）直流电源，可提供１５０ｗ左右的功率，此方式解决了 系统供电的场地限制，但仅可实现低功耗的举升控制。 （４）预警与防水子系统设计。预警系统是为了给车主 提供举升控制的提示、警示和使能控制，包含以下功 能：危险水位（水淹车）的测量与预警；水流强度检测与 预警（举升危险性）；举升条件的自动检测与举升使能控 制：举升场地的障碍警示及举升的紧急止动控制等。因 系统可能会在水下工作，工作环境要求系统防水性，设 计中把举升机械结构和电控系统加入了防水设计。
ｈ缸ｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
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