潘宗友，張亞寧

（蘭州石化職業(yè)技術學院，甘肅 蘭州 730060）

一種手自動一體式汽車緊急制動輔助系統(tǒng)的研究

潘宗友，張亞寧

（蘭州石化職業(yè)技術學院，甘肅 蘭州 730060）

針對汽車緊急情況下駕駛員制動遲緩、猶豫造成交通事故，本文研究了一種手自動一體式汽車緊急制動輔助系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要包括傳感器、電控單元和制動執(zhí)行機構，其特點是不影響ABS制動性能，且實現(xiàn)了手自動一體、啟動后制動迅速和多種路況下不同的緊急制動模式。

交通事故；緊急制動；制動輔助系統(tǒng)；手自動一體

CLC NO.: U461.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)04-26-02

1、背景

近年來，隨著中國汽車產(chǎn)銷量的激增，汽車保有量也逐年增加，接近1.4億輛。龐大的汽車保有量導致了城市交通擁擠和道路交通事故頻發(fā)，傳統(tǒng)的汽車制動系統(tǒng)智能化程度不高，不夠人性化，同時一些人為的遲、誤等操作因素也進一步加劇了交通事故的發(fā)生頻率。

在緊急制動的情況下，由于要求駕駛員緊急踩制動，部分駕駛員（尤其是女性、年老和新駕駛員）反應遲緩，腿部踩踏力不能及時施加到最大，從而使汽車制動距離增大；甚至個別新駕駛員由于緊張等因素誤踩油門踏板（自認為是踩制動踏板），從而造成汽車追尾、撞人及其他碰撞等交通事故，造成了極大的社會危害。

汽車緊急制動輔助系統(tǒng)BA能夠幫助駕駛員更加快速有效地制動，當汽車行駛前方出現(xiàn)突發(fā)情況時，駕駛員將會采取緊急制動措施，使制動距離縮短，制動效果達到最佳狀態(tài)，從而有效的降低交通事故的發(fā)生，降低人員的傷亡，減少人民的生命財產(chǎn)的損失。如圖1所示，配備汽車緊急制動輔助系統(tǒng)的汽車制動距離明顯小于沒有配備的，制動效果提高顯著。

2、系統(tǒng)設計

本手自動一體式汽車緊急制動輔助系統(tǒng)的研究主要有以下幾方面內(nèi)容：

（1）手自動一體式汽車緊急制動輔助系統(tǒng)的制動執(zhí)行機構的設計：包括外形設計、運動學設計、動力學分析、與原車制動系統(tǒng)（含ABS）的配合及連接關系設計等；制動執(zhí)行機構重點研究的是制動執(zhí)行機構的力學分析保證機構的制動可靠性和研究執(zhí)行機構的運動學，防止與相鄰零部件的運動干涉。

（2）手自動一體式汽車緊急制動輔助系統(tǒng)的電子控制模塊設計：包括硬件和內(nèi)部程序的設計；手自動一體式汽車緊急制動輔助系統(tǒng)對汽車前端的雷達、紅外傳感器及汽車車速等信號的采集及處理；采用汽車理論等相關知識來計算前后車輛的相對運動速度和車距、汽車緊急制動所需的最小制動距離等，為汽車緊急制動輔助系統(tǒng)的電子控制模塊的內(nèi)部程序設計提供理論及自處理運算提供判斷依據(jù)。

本汽車緊急制動輔助系統(tǒng)應能夠根據(jù)相關傳感器自動識別路況天氣情況，區(qū)分不同路況天氣情況下的制動安全距離等，分為正常模式（良好晴朗天氣）、濕滑路面模式（雨天、積水路面等）和雪地模式（冰雪路面）。

（3）手自動一體式汽車緊急制動輔助系統(tǒng)對汽車原配備的傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)及ABS等制動系統(tǒng)沒有任何影響，在采取本汽車緊急制動動作時，汽車原ABS制動系統(tǒng)仍保持正常的制動動作，即防止汽車車輪抱死：增壓——保壓——減壓——增壓的循環(huán)制動動作。

（4）手自動一體式汽車緊急制動輔助系統(tǒng)的整個電路設計布置：防止該系統(tǒng)電路影響整車其他電路或影響汽車正常運行。采取緊急制動時制動燈能夠自動點亮，提示后面車輛制動。

手自動一體式汽車緊急制動輔助系統(tǒng)原理設計圖，如下圖2所示。

3、系統(tǒng)功能

研究的手自動一體式汽車緊急制動輔助系統(tǒng)應具有以下幾方面的功能：

（1）低速城市交通道路上，手自動一體式汽車緊急制動輔助系統(tǒng)的自動緊急制動動作可以根據(jù)前車車速、兩車距離和本車車速等信息來自動啟動緊急制動功能。

對汽車前端的雷達和紅外傳感器的信號采集及處理，判斷出前后車輛的距離和相對運動速度，通過制動減速度來確定緊急制動所需的最小車距，為了安全也可以參照國家要求的安全應急制動距離為標準設定，從而實現(xiàn)汽車的自動緊急制動，防范汽車追尾事故。

式中：t1—滯后時間； t2—制動力增長時間；

V1—制動初始速度，Km/h；jmax—最大穩(wěn)定減速度，m/s2；

通過上述制動距離公式可知，制動距離與駕駛員的反應時間t1（制動滯后時間）和制動力增長時間t2有較大關系。本系統(tǒng)可以采用自動或手動制動來極大減小駕駛員的反應時間t1（制動滯后時間），從而有效的縮短制動距離，防止事故的發(fā)生。

（2）手自動一體式汽車緊急制動輔助系統(tǒng)的制動執(zhí)行機構的電子開關及電流大小的研究，確保制動執(zhí)行機構的動作靈敏迅速，保證緊急制動的迅速性；同時，根據(jù)制動執(zhí)行機構的動力學分析來確定電磁閥等電路的電流大小，保證整個手自動一體式汽車緊急制動輔助系統(tǒng)的工作可靠性。

通過公式（1）可知，制動距離與駕駛員的反應時間t1（制動滯后時間）和制動力增長時間t2有較大關系。通過本系統(tǒng)的機械式制動執(zhí)行機構的動作可以極大地減小制動力增長時間t2或極大的減小由于駕駛員緊張情緒等造成的制動力緩慢增長等情況，從而有效的減小了制動距離，防止追尾等事故發(fā)生，保證了行車安全；特別對新手和女性、年老的駕駛員有著重要作用，可以降低其駕駛時的緊張情緒，降低事故發(fā)生。所以，如果有緊急事件時，自動啟動或手動啟動本緊急制動系統(tǒng)可以極大地減小駕駛員的反應時間t1（制動滯后時間）和制動力增長時間t2，有效的降低制動距離，防止事故的發(fā)生。

（4）手自動一體式汽車緊急制動輔助系統(tǒng)的電子控制模塊的硬件和內(nèi)部程序的設計：首先是汽車前端的雷達、紅外傳感器及汽車車速等信號的采集及處理；其次是根據(jù)各傳感器信號來判斷前后車輛的距離和相對運動速度；最后是根據(jù)車速與相對車距（應急安全距離）來確定是否自動啟動緊急制動。

根據(jù)不同工作模式：正常模式（良好晴朗天氣）、濕滑路面模式（雨天、積水路面等）和雪地模式（冰雪路面），來設定不同情況下的制動安全距離，從而保證不通路況情況下本緊急制動系統(tǒng)工作性能良好，保證行車安全。

4、小結(jié)

本手自動一體式汽車緊急制動輔助系統(tǒng)是在原車ABS制動系統(tǒng)基礎上增加的一套輔助緊急制動系統(tǒng)，對原車ABS系統(tǒng)沒有任何影響。其創(chuàng)新點主要是采用機械式制動執(zhí)行機構來保證制動的迅速性；采用傳感器來判斷不同路況情況設置不同的制動安全距離來保證行車安全；采用手動和自動雙開關式的緊急制動模式，從而有效的降低駕駛員的緊張情緒，為行車安全提供了保障。

[1]袁耀龍．某轎車機械式緊急制動輔助裝置設計與仿真研究.吉林：吉林大學碩士論文，2012.

[2]大陸集團推出EBA-City和SPEED產(chǎn)品,支持無事故的安全駕乘[J]. 汽車零部件. 2011(10).

[3]余志生.汽車理論[M].北京：機械工業(yè)出版社,2009.3.

Research on a kind of manual and automatic integrated automobile

emergency brake assist system

Pan Zongyou, Zhang Yaning
（Lanzhou Petrochemical College of Vocational Technology, Gansu Lanzhou 730060）

In view of the automobile emergency braking retardation driver, hesitate to cause traffic accidents, this paper studies a kind of manual and automatic integrated automobile emergency brake assist system. The system includes sensors, electronic control unit and a brake execution mechanism, its characteristics are not influenced by the brake performance of the ABS, and realizes the emergency braking mode of manual and automatic integrated, after starting the brake quickly and various conditions of different.

traffic accident；emergency braking；brake assist system；manual and automatic integrated type

U461.3

A

1671-7988(2015)04-26-02

潘宗友，碩士研究生，講師，就職于蘭州石化職業(yè)技術學院，主要研究方向為汽車構造、汽車檢測與維修等。