关于汽车车速检测装置的改进

祝贺

摘 要：出于對车辆运行安全性的要求，出厂前需检测指示车速是否在要求的范围内。目前的系统采用了人工判别的方式，检测的结果可信度差。本文提出了连续采集车速并实时对比的检测方法，替代传统检测方法，提高检测可信度。

关键词：车速检测；设备改进；测试方法

中图分类号：TH862 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2018）04-0092-04

Abstract： Considering the safety of the vehicle， it is necessary to check whether the indicated speed is within the required range before leaving the factory. The current system adopts the method of artificial discrimination， which results in poor reliability .In this paper ，the method of continuous acquisition of speed and real-time comparison is proposed to replace the traditional detection method and improve the reliability.

Key Words：The speed test； Improvement of equipment； test method

根据我国法规规定，车辆仪表上显示的车速与实际车速的对比应符合相应的要求，所以在车辆出厂之前，我们会对车速进行相应的检测，以确保出厂车辆的车速显示在要求范围内。

1 现生产问题分析

现场检测人员反映，当前的检测方式存在检测精度低下，测量结果不准确的问题。经过现场调查，了解到东风商用车对车速的检测方法如下：首先将待检测车辆开到车速检测台上，操作者将车辆加速至第一采样点40km/h，将车速稳定在该速度下，手动触发车速采集信号，读取转速台转毂转速，由于转毂被车轮带动，故该信号可等效认定为车轮线速度，即实际车速。然后降低车速直至静止，重新加速至第二采样点60km/h，将车速稳定在该点后第二次触发数据采集信号。如果读取到的转毂转速在规定的世纪初范围内，视为车辆合格，否则不合格。通过调查，发现国内包括一汽、陕汽、重汽、北汽等几家主流商用车生产厂家均采用上述方法进行检测。

通过对检测过程进行分析，总结出这种为多数生产商采用的方法存在以下弊端：

其一，准确性低。导致检测结果准确性低的因素有以下几个方面。1、采样点以操作者肉眼看到的指示速度为准，而人的视觉与实际显示车速之间存在一定偏差；2、采样信号由操作者手动触发，而触发信号的时间相对于采样点会有迟滞，导致转毂速度读取时相对应的指示速度并非采样点车速；3、由于操作者对油门的控制精度差，车速信号是不断变化的量，使截取到采样点对应的转毂速度的难度加大。以上三点，导致了人工检测这种检测方法的不准确性。

其二，操作复杂。在该检测过程中，操作者需要独自完成车辆加减速、观察指示速度值、采样点处车速保持、触发采样信号等多项操作，工作量大，过程繁琐。

其三，耗时较长。在检测过程中，操作者不但需要在车速达到采样点时将车速稳定一段时间，而且要减速后重新加速测量，且每次只能测量一个采样点的车速，效率低下，耗时较长。同时，效率低下也带来了高油耗、高人工工时费、高设备损耗等经济问题。

2 检测方法改进

基于以上问题，我们通过改进检测方法，设计了车速对比检测系统，以解决以上问题。将电子信号的甄别与通讯代替人工对只是转速信号的识别和数据采集信号的触发，并将多个车速点设置为采样点，提高检测结果可信度。

由于仪表指示车速信号源为整车CAN网络中的车速信号，故通过OBD接口采集整车网络数据，并进行识别与过滤，获取指示车速信号，同时从转毂处采集转毂速度，将两者进行对比。

为了简化编程步骤，提高编程灵活性，整个系统利用图形化编程，采用NI公司的LabView编程环境。（程序编写过程参考[6]）两路信号输入分别为指示车速信号和转毂速度信号，通过两路USB接口接入PC，在程序中对这两路信号进行捕捉，并进行实时计算对比。两路信号输入中，指示车速信号为CAN信号，通过CAN总线设备对该信号进行采集处理（CAN通信部分程序设计参考参考资料[3]、[4]），该CAN卡有开放的DLL函数，可自行编写程序读取并解析数据。转毂速度信号采用编码器进行采集，采集到的数据为脉冲形式，采用数据采集卡读取编码器传送过来的脉冲信号。该模块是专门针对增量型编码器设计的，采用标准的工业现场总线Modbus_RTU通讯协议，RS485接口，此模块与电脑之间需要增加一个RS485转USB模块。（参考[2]）于是整个系统框图如图1所示：

3 改进系统工作过程

整车网络的通讯协议中，指示车速信号发送间隔为50ms，故采样周期选为50ms。为了确保检测准确性，将转毂速度采集频率设置为指示车速的五倍，即采集间隔为10ms。（采样速率参见文献[1]中详细说明）程序开始运行后，两路信号以各自的频率进行采集。当车速加速到设定检测区间下限时，进入比对子程序，当车速超出设定检测区间上限或检测到车辆车速显示不符合法规规定时，退出比对子程序。比对子程序工作过程如下：将整车网络中的车速信号采集并保存后，在下一个指示车速信号之前，将该时间区域内获取的所有转毂速度值整理为数组。由于转毂速度信号的采集速率为指示车速采集速率的五倍，所以每个指示车速值对应五个转毂速度值，即转毂速度值整理所得数组有五个元素。根据《GB7258-2012机动车运行安全技术条件》第四章第12条关于车速表指示误差的规定：车速表指示车速与实际车速之间应符合下列关系式

選取该数组的最大值和最小值，分别带入法规给定公式进行计算，若均符合法规要求，则进行下一帧数据的采集与计算，若不符合规定，则被检测车辆不合格，退出比对子程序。设定检测区间可通过人机交互进行人工设定。

相对于传统的检测方法，该系统的优点如下：

a、准确度高。由于比对信号由电信号触发，一旦检测到CAN网络中的指示车速到达设定值，即刻触发速度比对，而CAN网络数据发送周期极短，实现了车速的实时比对，多点采样，检测结果可信度高。

b、操作复杂性低。司机只需要匀加速至最高检测车速，而将数据采集、触发读取信号的工作交给系统处理，使操作更加简便。

c、节省时间。由于计算机可高速进行大量计算，司机不需要反复加减速及稳定车速，在加速过程中完成对比检测，缩短了检测时间，同时通过减少耗时降低了成本。

4 程序说明

该系统程序详细说明框图如下：

程序主体采用了生产者消费者结构。程序启动后，将会创建一个队列，该队列是一个先进先出的FIFO，在生产者线程中，往FIFO塞入数据，在消费者线程中，会从FIFO取出数据。

生产者线程主要实现了数据的采集功能以及大部分的界面交互功能。开启采集之前需要打开硬件驱动的句柄，若打开失败则不会进入采集子程序；打开成功后，程序每隔10ms触发一次采集，采集到的轮毂线速度与仪表速度值一起打包放入队列中。期间，若程序捕获到出错信息，将会记录该信息并清除错误。

消费者线程实现了数据的处理以及存储。当队列里元素个数不为0时，取出数据，若当前数据在所设定比对值区间，则开始进行数据比对并将比对结果以及数据保存到数据文件中。

5 验证与结论

经过现场检测，得到如下的数据，其中左侧一列为CAN网络读取到的显示车速，右边一列为传感器测得的实际车速。通过手工带入公式一计算发现，这两组数据完全合格，系统对该组数据判定为合格，与目的结果相一致。经过多次试验检测，没有出现转速读取异常、误判等现象，该系统具有很高的可靠性。

改进后测试系统框图通过对该项改进的效果进行跟踪调查与经济核算，发现出厂车辆的车速及可检测准确率大大提高，且降低成本达259350元。

参考文献：

[1]张桐、陈国顺、王正林.精通LabVIEW程序设计[M].北京：电子工业出版社，2008：180.

[2]李江全，刘恩博，胡蓉.LabVIEW虚拟仪器数据采集与串口通信测控应用实战[M] 北京：人民邮电出版社，2010：287.

[3]杜尚丰，曹晓钟，徐津.CAN总线测控技术及其应用[M].北京：电子工业出版社，2007：15.

[4]罗峰，孙泽昌.汽车CAN总线系统原理[M].北京：电子工业出版社，2010：30.

[5]GB 7258-2012.机动车运行安全技术条件[S].北京：中国标准出版社，2012：20.

[6]LabVIEW高级编程与虚拟仪器工程应用[M].北京：中国铁道出版社，2009：70.