祝賀

摘 要：出于對(duì)車(chē)輛運(yùn)行安全性的要求，出廠前需檢測(cè)指示車(chē)速是否在要求的范圍內(nèi)。目前的系統(tǒng)采用了人工判別的方式，檢測(cè)的結(jié)果可信度差。本文提出了連續(xù)采集車(chē)速并實(shí)時(shí)對(duì)比的檢測(cè)方法，替代傳統(tǒng)檢測(cè)方法，提高檢測(cè)可信度。

關(guān)鍵詞：車(chē)速檢測(cè)；設(shè)備改進(jìn)；測(cè)試方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TH862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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

根據(jù)我國(guó)法規(guī)規(guī)定，車(chē)輛儀表上顯示的車(chē)速與實(shí)際車(chē)速的對(duì)比應(yīng)符合相應(yīng)的要求，所以在車(chē)輛出廠之前，我們會(huì)對(duì)車(chē)速進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，以確保出廠車(chē)輛的車(chē)速顯示在要求范圍內(nèi)。

1 現(xiàn)生產(chǎn)問(wèn)題分析

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員反映，當(dāng)前的檢測(cè)方式存在檢測(cè)精度低下，測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，了解到東風(fēng)商用車(chē)對(duì)車(chē)速的檢測(cè)方法如下：首先將待檢測(cè)車(chē)輛開(kāi)到車(chē)速檢測(cè)臺(tái)上，操作者將車(chē)輛加速至第一采樣點(diǎn)40km/h，將車(chē)速穩(wěn)定在該速度下，手動(dòng)觸發(fā)車(chē)速采集信號(hào)，讀取轉(zhuǎn)速臺(tái)轉(zhuǎn)轂轉(zhuǎn)速，由于轉(zhuǎn)轂被車(chē)輪帶動(dòng)，故該信號(hào)可等效認(rèn)定為車(chē)輪線速度，即實(shí)際車(chē)速。然后降低車(chē)速直至靜止，重新加速至第二采樣點(diǎn)60km/h，將車(chē)速穩(wěn)定在該點(diǎn)后第二次觸發(fā)數(shù)據(jù)采集信號(hào)。如果讀取到的轉(zhuǎn)轂轉(zhuǎn)速在規(guī)定的世紀(jì)初范圍內(nèi)，視為車(chē)輛合格，否則不合格。通過(guò)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)包括一汽、陜汽、重汽、北汽等幾家主流商用車(chē)生產(chǎn)廠家均采用上述方法進(jìn)行檢測(cè)。

通過(guò)對(duì)檢測(cè)過(guò)程進(jìn)行分析，總結(jié)出這種為多數(shù)生產(chǎn)商采用的方法存在以下弊端：

其一，準(zhǔn)確性低。導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性低的因素有以下幾個(gè)方面。1、采樣點(diǎn)以操作者肉眼看到的指示速度為準(zhǔn)，而人的視覺(jué)與實(shí)際顯示車(chē)速之間存在一定偏差；2、采樣信號(hào)由操作者手動(dòng)觸發(fā)，而觸發(fā)信號(hào)的時(shí)間相對(duì)于采樣點(diǎn)會(huì)有遲滯，導(dǎo)致轉(zhuǎn)轂速度讀取時(shí)相對(duì)應(yīng)的指示速度并非采樣點(diǎn)車(chē)速；3、由于操作者對(duì)油門(mén)的控制精度差，車(chē)速信號(hào)是不斷變化的量，使截取到采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)轂速度的難度加大。以上三點(diǎn)，導(dǎo)致了人工檢測(cè)這種檢測(cè)方法的不準(zhǔn)確性。

其二，操作復(fù)雜。在該檢測(cè)過(guò)程中，操作者需要獨(dú)自完成車(chē)輛加減速、觀察指示速度值、采樣點(diǎn)處車(chē)速保持、觸發(fā)采樣信號(hào)等多項(xiàng)操作，工作量大，過(guò)程繁瑣。

其三，耗時(shí)較長(zhǎng)。在檢測(cè)過(guò)程中，操作者不但需要在車(chē)速達(dá)到采樣點(diǎn)時(shí)將車(chē)速穩(wěn)定一段時(shí)間，而且要減速后重新加速測(cè)量，且每次只能測(cè)量一個(gè)采樣點(diǎn)的車(chē)速，效率低下，耗時(shí)較長(zhǎng)。同時(shí)，效率低下也帶來(lái)了高油耗、高人工工時(shí)費(fèi)、高設(shè)備損耗等經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。

2 檢測(cè)方法改進(jìn)

基于以上問(wèn)題，我們通過(guò)改進(jìn)檢測(cè)方法，設(shè)計(jì)了車(chē)速對(duì)比檢測(cè)系統(tǒng)，以解決以上問(wèn)題。將電子信號(hào)的甄別與通訊代替人工對(duì)只是轉(zhuǎn)速信號(hào)的識(shí)別和數(shù)據(jù)采集信號(hào)的觸發(fā)，并將多個(gè)車(chē)速點(diǎn)設(shè)置為采樣點(diǎn)，提高檢測(cè)結(jié)果可信度。

由于儀表指示車(chē)速信號(hào)源為整車(chē)CAN網(wǎng)絡(luò)中的車(chē)速信號(hào)，故通過(guò)OBD接口采集整車(chē)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行識(shí)別與過(guò)濾，獲取指示車(chē)速信號(hào)，同時(shí)從轉(zhuǎn)轂處采集轉(zhuǎn)轂速度，將兩者進(jìn)行對(duì)比。

為了簡(jiǎn)化編程步驟，提高編程靈活性，整個(gè)系統(tǒng)利用圖形化編程，采用NI公司的LabView編程環(huán)境。（程序編寫(xiě)過(guò)程參考[6]）兩路信號(hào)輸入分別為指示車(chē)速信號(hào)和轉(zhuǎn)轂速度信號(hào)，通過(guò)兩路USB接口接入PC，在程序中對(duì)這兩路信號(hào)進(jìn)行捕捉，并進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算對(duì)比。兩路信號(hào)輸入中，指示車(chē)速信號(hào)為CAN信號(hào)，通過(guò)CAN總線設(shè)備對(duì)該信號(hào)進(jìn)行采集處理（CAN通信部分程序設(shè)計(jì)參考參考資料[3]、[4]），該CAN卡有開(kāi)放的DLL函數(shù)，可自行編寫(xiě)程序讀取并解析數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)轂速度信號(hào)采用編碼器進(jìn)行采集，采集到的數(shù)據(jù)為脈沖形式，采用數(shù)據(jù)采集卡讀取編碼器傳送過(guò)來(lái)的脈沖信號(hào)。該模塊是專(zhuān)門(mén)針對(duì)增量型編碼器設(shè)計(jì)的，采用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線Modbus_RTU通訊協(xié)議，RS485接口，此模塊與電腦之間需要增加一個(gè)RS485轉(zhuǎn)USB模塊。（參考[2]）于是整個(gè)系統(tǒng)框圖如圖1所示：

3 改進(jìn)系統(tǒng)工作過(guò)程

整車(chē)網(wǎng)絡(luò)的通訊協(xié)議中，指示車(chē)速信號(hào)發(fā)送間隔為50ms，故采樣周期選為50ms。為了確保檢測(cè)準(zhǔn)確性，將轉(zhuǎn)轂速度采集頻率設(shè)置為指示車(chē)速的五倍，即采集間隔為10ms。（采樣速率參見(jiàn)文獻(xiàn)[1]中詳細(xì)說(shuō)明）程序開(kāi)始運(yùn)行后，兩路信號(hào)以各自的頻率進(jìn)行采集。當(dāng)車(chē)速加速到設(shè)定檢測(cè)區(qū)間下限時(shí)，進(jìn)入比對(duì)子程序，當(dāng)車(chē)速超出設(shè)定檢測(cè)區(qū)間上限或檢測(cè)到車(chē)輛車(chē)速顯示不符合法規(guī)規(guī)定時(shí)，退出比對(duì)子程序。比對(duì)子程序工作過(guò)程如下：將整車(chē)網(wǎng)絡(luò)中的車(chē)速信號(hào)采集并保存后，在下一個(gè)指示車(chē)速信號(hào)之前，將該時(shí)間區(qū)域內(nèi)獲取的所有轉(zhuǎn)轂速度值整理為數(shù)組。由于轉(zhuǎn)轂速度信號(hào)的采集速率為指示車(chē)速采集速率的五倍，所以每個(gè)指示車(chē)速值對(duì)應(yīng)五個(gè)轉(zhuǎn)轂速度值，即轉(zhuǎn)轂速度值整理所得數(shù)組有五個(gè)元素。根據(jù)《GB7258-2012機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件》第四章第12條關(guān)于車(chē)速表指示誤差的規(guī)定：車(chē)速表指示車(chē)速與實(shí)際車(chē)速之間應(yīng)符合下列關(guān)系式

選取該數(shù)組的最大值和最小值，分別帶入法規(guī)給定公式進(jìn)行計(jì)算，若均符合法規(guī)要求，則進(jìn)行下一幀數(shù)據(jù)的采集與計(jì)算，若不符合規(guī)定，則被檢測(cè)車(chē)輛不合格，退出比對(duì)子程序。設(shè)定檢測(cè)區(qū)間可通過(guò)人機(jī)交互進(jìn)行人工設(shè)定。

相對(duì)于傳統(tǒng)的檢測(cè)方法，該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)如下：

a、準(zhǔn)確度高。由于比對(duì)信號(hào)由電信號(hào)觸發(fā)，一旦檢測(cè)到CAN網(wǎng)絡(luò)中的指示車(chē)速到達(dá)設(shè)定值，即刻觸發(fā)速度比對(duì)，而CAN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)送周期極短，實(shí)現(xiàn)了車(chē)速的實(shí)時(shí)比對(duì)，多點(diǎn)采樣，檢測(cè)結(jié)果可信度高。

b、操作復(fù)雜性低。司機(jī)只需要?jiǎng)蚣铀僦磷罡邫z測(cè)車(chē)速，而將數(shù)據(jù)采集、觸發(fā)讀取信號(hào)的工作交給系統(tǒng)處理，使操作更加簡(jiǎn)便。

c、節(jié)省時(shí)間。由于計(jì)算機(jī)可高速進(jìn)行大量計(jì)算，司機(jī)不需要反復(fù)加減速及穩(wěn)定車(chē)速，在加速過(guò)程中完成對(duì)比檢測(cè)，縮短了檢測(cè)時(shí)間，同時(shí)通過(guò)減少耗時(shí)降低了成本。

4 程序說(shuō)明

該系統(tǒng)程序詳細(xì)說(shuō)明框圖如下：

程序主體采用了生產(chǎn)者消費(fèi)者結(jié)構(gòu)。程序啟動(dòng)后，將會(huì)創(chuàng)建一個(gè)隊(duì)列，該隊(duì)列是一個(gè)先進(jìn)先出的FIFO，在生產(chǎn)者線程中，往FIFO塞入數(shù)據(jù)，在消費(fèi)者線程中，會(huì)從FIFO取出數(shù)據(jù)。

生產(chǎn)者線程主要實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集功能以及大部分的界面交互功能。開(kāi)啟采集之前需要打開(kāi)硬件驅(qū)動(dòng)的句柄，若打開(kāi)失敗則不會(huì)進(jìn)入采集子程序；打開(kāi)成功后，程序每隔10ms觸發(fā)一次采集，采集到的輪轂線速度與儀表速度值一起打包放入隊(duì)列中。期間，若程序捕獲到出錯(cuò)信息，將會(huì)記錄該信息并清除錯(cuò)誤。

消費(fèi)者線程實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的處理以及存儲(chǔ)。當(dāng)隊(duì)列里元素個(gè)數(shù)不為0時(shí)，取出數(shù)據(jù)，若當(dāng)前數(shù)據(jù)在所設(shè)定比對(duì)值區(qū)間，則開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)并將比對(duì)結(jié)果以及數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)文件中。

5 驗(yàn)證與結(jié)論

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，得到如下的數(shù)據(jù)，其中左側(cè)一列為CAN網(wǎng)絡(luò)讀取到的顯示車(chē)速，右邊一列為傳感器測(cè)得的實(shí)際車(chē)速。通過(guò)手工帶入公式一計(jì)算發(fā)現(xiàn)，這兩組數(shù)據(jù)完全合格，系統(tǒng)對(duì)該組數(shù)據(jù)判定為合格，與目的結(jié)果相一致。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)檢測(cè)，沒(méi)有出現(xiàn)轉(zhuǎn)速讀取異常、誤判等現(xiàn)象，該系統(tǒng)具有很高的可靠性。

改進(jìn)后測(cè)試系統(tǒng)框圖通過(guò)對(duì)該項(xiàng)改進(jìn)的效果進(jìn)行跟蹤調(diào)查與經(jīng)濟(jì)核算，發(fā)現(xiàn)出廠車(chē)輛的車(chē)速及可檢測(cè)準(zhǔn)確率大大提高，且降低成本達(dá)259350元。

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