鄒文峰

摘要：本文針對(duì)汽車(chē)駕駛員在駕駛汽車(chē)的過(guò)程中誤將加速踏板當(dāng)剎車(chē)踩現(xiàn)象的原因和后果進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)一種駕駛員誤踏汽車(chē)加速踏板保護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)毫米雷達(dá)測(cè)距與檢測(cè)加速踏板踏板運(yùn)動(dòng)情況，確認(rèn)駕駛員誤踩加速踏板操作，使制動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行制動(dòng)，使汽車(chē)自動(dòng)停車(chē)，防止事故發(fā)生。該系統(tǒng)可利用汽車(chē)原有ABS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，具有反應(yīng)快、可靠性高、容易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)駕駛員；誤踏加速踏板；毫米雷達(dá)測(cè)距；制動(dòng)

1現(xiàn)狀分析

隨著汽車(chē)數(shù)量的不斷增加，目前世界汽車(chē)行業(yè)最為關(guān)注的焦點(diǎn)集中在安全、環(huán)保、節(jié)能等方面，汽車(chē)交通事故的發(fā)生卻頻頻增多，因此失去生命的人數(shù)也在不斷增加。導(dǎo)致交通事故的原因有很多，其中有一種原因就是誤踩加速踏板。

現(xiàn)我們針對(duì)引起汽車(chē)駕駛員誤踩加速踏板的原因分析如下：

（1）新機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員數(shù)量增多。2011年9月駕駛員統(tǒng)計(jì)駕駛員接近2.3億人，與2010年相比，增加近2.2千萬(wàn)人，增長(zhǎng)達(dá)到10.47%，其中擁有汽車(chē)駕駛證的人數(shù)接近1.68億人，其中3年以下駕齡的駕駛員超過(guò)8.7干萬(wàn)人，駕齡不滿1年的接近2.6千萬(wàn)人。并且很多駕校圍繞考試科目培訓(xùn)，只求進(jìn)度不講質(zhì)量，駕駛員無(wú)法養(yǎng)成良好的駕駛習(xí)慣，開(kāi)車(chē)技術(shù)不過(guò)硬，在遇到緊急情況時(shí)容易發(fā)生慌亂，從而容易手忙腳亂導(dǎo)致誤踩加速踏板。

（2）目前部分駕校在汽車(chē)教學(xué)過(guò)程中存在不規(guī)范的現(xiàn)象，從而留下了安全隱患。駕校作為培訓(xùn)駕駛技術(shù)的重要基地，向社會(huì)輸送各類(lèi)合格的汽車(chē)駕駛員，但是近年來(lái)，部分駕校沒(méi)有完全履行職責(zé)，不是按照教學(xué)大綱規(guī)定的課程、程序組織教學(xué)培訓(xùn)，而是采用“應(yīng)試訓(xùn)練”的方式，車(chē)管所考什么科目就集中訓(xùn)練什么內(nèi)容，把常規(guī)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)培訓(xùn)變?yōu)榱艘环N“看點(diǎn)、找點(diǎn)、對(duì)點(diǎn)”式的應(yīng)試手段，導(dǎo)致大家沒(méi)有形成良好的駕駛習(xí)慣。

（3）汽車(chē)駕駛員在駕駛汽車(chē)的過(guò)程，因?yàn)榫癫患腥玳_(kāi)車(chē)時(shí)聽(tīng)音樂(lè)、撥打手機(jī)、與乘車(chē)人員閑聊等行為就會(huì)嚴(yán)重分散駕駛員的注意力，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。

（4）連日勞累、失眠或通霄玩耍等疲勞累積的駕駛，汽車(chē)駕駛員的技術(shù)雖然過(guò)硬，但身心健康欠佳，長(zhǎng)時(shí)間疲勞駕駛，甚至有的司機(jī)服用帶有催眠性質(zhì)的藥物（如感冒藥）仍在駕駛，易發(fā)生誤操作。

（5）汽車(chē)駕駛員存在麻痹心理，在行車(chē)過(guò)程中，如路況好、天氣好，視野好，能見(jiàn)度清晰的情況下，駕駛員思想容易松懈，注意力不集中，遇到突發(fā)情況的時(shí)候，容易措手不及，發(fā)生誤踩加速踏扳的情況。

（6）汽車(chē)駕駛員酒后駕駛，由于酒屬于麻醉劑，是原生質(zhì)毒物。駕駛員飲酒后，使原生質(zhì)毒物作用于神經(jīng)中樞，會(huì)減低大腦的抑制機(jī)能，致使低級(jí)中樞失控而出現(xiàn)過(guò)度興奮狀態(tài)。

試驗(yàn)表明：血液中酒精濃度達(dá)0.01%或更高，就成為一種獨(dú)特的意識(shí)狀態(tài)。酒精麻痹意識(shí)，反應(yīng)遲鈍，使得駕駛員的判斷能力和操作能力下降，而且喝酒后駕車(chē)使人的視野變小，視像不穩(wěn)定，色覺(jué)功能降低，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和領(lǐng)會(huì)交通信號(hào)、交通標(biāo)志標(biāo)線，特別是在遇到緊急情況的時(shí)候，容易發(fā)生誤操作。

（7）在很多學(xué)校和駕校，無(wú)證駕駛情況嚴(yán)重。很多學(xué)員對(duì)駕駛汽車(chē)很好奇，常在沒(méi)有監(jiān)護(hù)的情況下啟動(dòng)汽車(chē)，一旦起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后因心理素質(zhì)較差，極度緊張，加之對(duì)踏板不熟悉，易發(fā)生誤操作.學(xué)校又是人群密度相對(duì)較多的場(chǎng)所，一旦發(fā)生事故，后果不堪設(shè)想！

2駕駛員誤踏加速踏板保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1基本設(shè)計(jì)思路

汽車(chē)在公路上高速行駛或在人口密集和障礙繁多的交通環(huán)境中行駛時(shí)，駕駛員會(huì)因?yàn)楦鞣N原因?qū)е抡`將加速踏板當(dāng)作制動(dòng)踏板踩，此時(shí)安裝在車(chē)輛前方的毫米雷達(dá)監(jiān)測(cè)傳感器會(huì)立刻探測(cè)到在距車(chē)前方0～25m處的突然橫穿馬路的行人和其他障礙目標(biāo)，并將該信號(hào)送至電控單元ECU，同時(shí)駕駛員為避讓目標(biāo)而誤踩加速踏板時(shí)，安裝在加速踏板末端的加速度傳感器會(huì)有信號(hào)0至電控單元ECU中，當(dāng)兩信號(hào)正好吻合時(shí)，ECU發(fā)出控制指令，首先讓電磁閥2通電，使其切斷制動(dòng)主缸與ABS電磁閥1間的主油路，然后電控單元ECU向電動(dòng)機(jī)M通電使得制動(dòng)液從儲(chǔ)液罐中被液壓泵抽出推開(kāi)單向閥進(jìn)人ABS電磁閥1后流入制動(dòng)輪缸，從而對(duì)汽車(chē)進(jìn)行緊急制動(dòng)，起到駕駛員誤踩加速踏板后的保護(hù)作用。駕駛員誤踏加速踏板原理如圖1所示。

2.2傳感器選型

2.2.1障礙監(jiān)測(cè)

該部分的作用是探測(cè)汽車(chē)與障礙目標(biāo)之間的距離，采用的毫米波雷達(dá)測(cè)距來(lái)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測(cè)定其位置，車(chē)載毫米波雷達(dá)一般采用調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）測(cè)距方式。通過(guò)發(fā)射連續(xù)的調(diào)頻信號(hào)，當(dāng)遇到前方目標(biāo)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生與發(fā)射信號(hào)有一定延時(shí)的回波，通過(guò)雷達(dá)的混頻器將發(fā)射信號(hào)和接收信號(hào)進(jìn)行混頻處理，混頻后的結(jié)果將與目標(biāo)的相對(duì)距離和相對(duì)速度有關(guān)，通過(guò)相應(yīng)的公式可以獲得目標(biāo)的相對(duì)距離和速度信息，計(jì)算公式如式

本文選用的車(chē)載毫米波雷達(dá)是德國(guó)SMS公司的測(cè)距離毫米波雷達(dá)，它的具體參數(shù)如下：

（1）載波頻率：24.125GHz

（2）探測(cè)距離：1.8m-50m（目標(biāo)相對(duì)速度為零）0.5m-70m（目標(biāo)相對(duì)速度不為零）

（3）探測(cè)角度：±5.5°x±11°

（4）探測(cè)角度精度：±0.75°

（5）循環(huán)周期：小于40ms

（6）數(shù)字接口：CAN（500k）

由以上參數(shù)可知，本次選用的車(chē)載雷達(dá)基本符合本文應(yīng)用要求。

2.2.2誤踩加速踏板監(jiān)測(cè)

當(dāng)駕駛員遇到突發(fā)情況時(shí)，先是緊急制動(dòng)，一般情況下是急速踩下制動(dòng)踏板至底。在正常情況下，踩加速踏板的動(dòng)作較為緩慢，因此在緊急情況下，踏板的運(yùn)動(dòng)速度以及加速度、踏板的受力都比正常踩加速踏板時(shí)要大很多。如踏板受力，緊急情況下可達(dá)數(shù)幾十牛頓以上，而正常踏下加速踏板情況下只有幾牛頓。因此只要加裝合適的傳感器，就可以在加速踏板力度（速度或加速度）達(dá)到設(shè)定值后，觸發(fā)傳感器產(chǎn)生動(dòng)作信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件結(jié)合汽車(chē)ABS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，保證車(chē)輛在盡可能短的時(shí)間里停車(chē)。

加速踏板速度敏感元件很多，如利用機(jī)械阻尼元件；采用電磁感應(yīng)元件；以及加速度敏感元件等等。本設(shè)計(jì)采用的加速踏板誤操作監(jiān)測(cè)傳感器為加速度敏感元件，選用一個(gè)固定在彈性臂上的重錘，在加速踏板適當(dāng)位置固定彈簧，彈簧末端固定重錘，當(dāng)駕駛員急踩加速踏板時(shí)，加速踏板在行程末端突然停止，而重錘由于慣性會(huì)繼續(xù)擺動(dòng)（擺動(dòng)幅度與加速踏板加速度有關(guān)），進(jìn)而觸發(fā)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙隔板上的信號(hào)發(fā)生器，信號(hào)發(fā)生器將該信號(hào)送至ECU。其原理圖如圖2所示：

2.2.3檢測(cè)開(kāi)關(guān)

該檢測(cè)開(kāi)關(guān)主要起輔助作用，擁有兩種模式，一種為行車(chē)模式，另一種為檢測(cè)模式，常態(tài)下為行車(chē)模式，當(dāng)車(chē)輛（如發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)）發(fā)生故障后，需修理廠進(jìn)行急加速測(cè)試，修理廠空間狹小，雷達(dá)會(huì)測(cè)到25m范圍內(nèi)有障礙，加之加速踏板踩踏速度快，會(huì)給檢測(cè)帶了不必要的麻煩，因此在檢測(cè)汽車(chē)性能時(shí)，將該開(kāi)關(guān)打至檢測(cè)模式，防誤操作系統(tǒng)便不會(huì)工作，方便對(duì)汽車(chē)性能進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)。

2.2.4車(chē)速檢測(cè)

該傳感器為ABS車(chē)輪輪速傳感器，主要監(jiān)測(cè)汽車(chē)行駛的速度，配合毫米雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)，當(dāng)車(chē)速較高，雷達(dá)監(jiān)測(cè)距離越近控制單元向執(zhí)行器發(fā)出的信號(hào)越大，從而使制動(dòng)器所產(chǎn)生的制動(dòng)力越大同時(shí)結(jié)合ABS系統(tǒng)保證汽車(chē)在最短的距離減速直至停車(chē)，有效降低誤操作時(shí)的生命財(cái)產(chǎn)損失。

2.3執(zhí)行元件

執(zhí)行元件如圖3所示。該系統(tǒng)由原車(chē)所搭載的ABS系統(tǒng)改進(jìn)得到，即在制動(dòng)主缸和汽車(chē)ABS系統(tǒng)電磁閥1之間串聯(lián)一個(gè)電磁閥2，同時(shí)改變了原ABS系統(tǒng)液壓部件中的回油液壓泵組件連接狀態(tài)，將ABS液壓?jiǎn)卧幕赜椭苯优c制動(dòng)液儲(chǔ)液罐相連，利用制動(dòng)器中的摩擦力和回位彈簧的作用力回油。將原ABS系統(tǒng)液壓部件中的回油液壓泵組件與主油路并聯(lián)，一端接制動(dòng)液儲(chǔ)液罐，另一端接制動(dòng)主油路而得到。因此該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)制造容易，成本低廉，且維修保養(yǎng)方便，僅需對(duì)原有ABS系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的升級(jí)即可完成。

2.3.1常規(guī)制動(dòng)

駕駛員在駕駛過(guò)程中正確操作加速踏板和制動(dòng)踏板時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)的加速踏板加速度傳感器、雷達(dá)系統(tǒng)等不會(huì)有控制信號(hào)發(fā)送到ECU，此時(shí)該保護(hù)系統(tǒng)電動(dòng)液壓泵M組件將不會(huì)工作，單向閥關(guān)閉，電磁閥2處于常通狀態(tài)，整個(gè)誤踩加速踏板保護(hù)不起作用，其工作原理與原ABS制動(dòng)系統(tǒng)一樣如圖5所示，當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，制動(dòng)液從制動(dòng)主缸被推出，經(jīng)過(guò)電磁閥2流入ABS系統(tǒng)液壓部件然后進(jìn)入制動(dòng)輪缸進(jìn)行汽車(chē)常規(guī)制動(dòng)，當(dāng)車(chē)輪快抱死時(shí)激活A(yù)BS系統(tǒng)工作，使其保持良好的制動(dòng)效果。

2.3.2誤操作保護(hù)制動(dòng)

當(dāng)雷達(dá)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到汽車(chē)前進(jìn)方向有障礙，且駕駛員采取的是錯(cuò)誤的（誤踩加速踏板）操作方式進(jìn)行避讓時(shí)，安裝在車(chē)輛前方的雷達(dá)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)迅速監(jiān)測(cè)障礙相對(duì)于車(chē)的距離；加速踏板加速度傳感器判斷駕駛員是否有誤操作；車(chē)速傳感器監(jiān)測(cè)此時(shí)車(chē)的行駛速度（計(jì)算制動(dòng)力）；將這三個(gè)基本信號(hào)送至ECU，ECU經(jīng)過(guò)處理分析后確定為誤操作時(shí)，ECU先向電磁閥2發(fā)出控制信號(hào)，電磁閥2通電后切斷制動(dòng)主缸到ABS電磁閥1之間的主油路，然后向電動(dòng)液壓泵組件發(fā)出控制信號(hào)，此時(shí)制動(dòng)液被電動(dòng)泵從制動(dòng)儲(chǔ)液罐抽出，推開(kāi)單向閥，根據(jù)汽車(chē)行駛速度建立一定油壓后經(jīng)過(guò)，ABS系統(tǒng)液壓部件流入車(chē)輪分泵，對(duì)汽車(chē)車(chē)輪進(jìn)行緊急制動(dòng)。在制動(dòng)過(guò)程中ABS系統(tǒng)監(jiān)控車(chē)輪的轉(zhuǎn)速變化，適時(shí)進(jìn)行制動(dòng)控制，使汽車(chē)獲得最佳的制動(dòng)效果，有效降低汽車(chē)的制動(dòng)距離，起到加速踏板踏板誤操作保護(hù)作用。

3結(jié)語(yǔ)

汽車(chē)安全駕駛問(wèn)題是目前世界各國(guó)都極度重視的研究課題之一，各種新興技術(shù)不斷應(yīng)用于該領(lǐng)域，但是防止司機(jī)誤把加速踏板當(dāng)作剎車(chē)的系統(tǒng)目前還沒(méi)有，本設(shè)計(jì)是在已搭載了ABS制動(dòng)防抱死系統(tǒng)車(chē)輛的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加毫米雷達(dá)波來(lái)監(jiān)測(cè)車(chē)輛與障礙的距離，通過(guò)增加加速踏板傳感器監(jiān)測(cè)加速踏板的移動(dòng)速度等措施來(lái)判斷汽車(chē)駕駛員是否有誤操作，當(dāng)判斷為誤操作時(shí)該系統(tǒng)便結(jié)合ABS系統(tǒng)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行緊急制動(dòng)，有效的對(duì)駕駛員誤操作后進(jìn)行保護(hù)，提高汽車(chē)行駛安全性。該誤操作保護(hù)系統(tǒng)具有對(duì)原車(chē)結(jié)構(gòu)改造少，維修方便，通用性好，利于產(chǎn)品化的特點(diǎn)。因此，具有較強(qiáng)的實(shí)用推廣價(jià)值。