曹菁　范滿珍　荊君

【摘 要】駕駛員由于駕駛時(shí)過度疲勞、分心等原因，導(dǎo)致誤將油門踏板當(dāng)作制動(dòng)而引發(fā)的交通事故屢見不鮮。為盡量避免此類事故的發(fā)生，設(shè)計(jì)了一種防誤踩油門緊急控制系統(tǒng)。以油門踏板力、距汽車前方障礙物距離這兩種信號作為系統(tǒng)的判別信號，使該系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的控制信號保證車輛的交通安全。當(dāng)系統(tǒng)判定司機(jī)為誤踩油門時(shí)，系統(tǒng)使制動(dòng)踏板牽引裝置工作，牽引制動(dòng)踏板實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。該系統(tǒng)在不改變原汽車結(jié)構(gòu)和司機(jī)的習(xí)慣的情況下及時(shí)地判斷誤操作，提高了行車安全，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】汽車；誤踩油門；緊急制動(dòng)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人民的生活水平迅速提高，汽車成為了越來越多人的代步工具，2015年1—11月，汽車產(chǎn)銷分別完成2182.39萬輛和2178.66萬輛，分別比 2014年同期增長1.8%和3.3%，總體呈平穩(wěn)增長態(tài)勢[1]，汽車安全問題亦日益凸顯，過去，汽車安全設(shè)計(jì)主要考慮汽車在出現(xiàn)交通事故時(shí)，如何降低對駕乘人員的傷害，現(xiàn)在更多考慮的則是主動(dòng)安全設(shè)計(jì)，避免事故的發(fā)生[2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，誤將油門當(dāng)成剎車而引發(fā)的交通事故在重大交通事故中占到了12.6%[3]，為盡量避免此類事故的發(fā)生，設(shè)計(jì)利用單片機(jī)控制的一種防誤踩油門緊急控制系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)通過對距車前方障礙距離和油門踏板力這兩種信號識(shí)別駕駛員是否誤踩油門，本系統(tǒng)的壓力傳感器、測距傳感器分別用于采集腳踩油門的力和距汽車前方最近障礙物的距離，壓力傳感器將作用在油門踏板處的檢測區(qū)域的壓力轉(zhuǎn)換成電壓的變化，通過AD模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號與單片機(jī)IO口進(jìn)行通信。測距傳感器是利用US-020超聲波測距模塊，該模塊可以監(jiān)測的距離范圍是2cm-7m，支持GPIO通信模式。電子控制部分包括信號放大電路和51單片機(jī)為主的電控模塊。

圖1 制動(dòng)踏板牽引裝置

穩(wěn)壓芯片將汽車電源12V降至5V給單片機(jī)供電，系統(tǒng)設(shè)有總開關(guān)，總開關(guān)可以使該系統(tǒng)不工作。單片機(jī)接收來自傳感器的踏板力的信號、車前障礙物的距離信號，通過預(yù)設(shè)的程序?qū)λ占降男盘栠M(jìn)行分析，若司機(jī)為誤踩油門，則單片機(jī)通過驅(qū)動(dòng)電路對系統(tǒng)執(zhí)行模塊發(fā)出控制信號。

制動(dòng)踏板牽引裝置是由單作用液壓缸（1）二維三通電磁閥（2）12V電動(dòng)液壓泵（5）溢流閥（3）儲(chǔ)液缸（4）組成。如圖1所示，其中單作用液壓缸1工作時(shí)，這時(shí)缸中的活塞的運(yùn)動(dòng)是通過油液實(shí)現(xiàn)，活塞返回時(shí)通過回位彈簧的外力實(shí)現(xiàn)，油缸的兩個(gè)腔只有一端通油，有回位彈簧的一端則與大氣相通，在缸內(nèi)活塞相連的桿上連接一鋼絲繩，鋼絲繩的另一端與制動(dòng)踏板相連接，若判定為駕駛員誤踩油門時(shí)，單片機(jī)通過驅(qū)動(dòng)電路控制12V電動(dòng)液壓泵5工作，同時(shí)控制電磁二位三通閥2換向，使單作用液壓缸1活塞移動(dòng)從而使鋼絲繩牽引制動(dòng)踏板進(jìn)行制動(dòng)。

2 系統(tǒng)工作流程

考慮到汽車在擁擠的環(huán)境中行駛時(shí)誤踩油門的情況，例如，當(dāng)汽車遇到車流高峰、在等紅綠燈時(shí)或者汽車進(jìn)入停車場，所以這里我們設(shè)置距汽車前方最近障礙物的距離閾值S0為3m，當(dāng)汽車前方最近障礙物的距離小于閾值S0（3m）時(shí)，并此時(shí)油門踏板力F大于閾值F0，則可認(rèn)為時(shí)誤踩油門，因?yàn)楫?dāng)汽車前方最近障礙物的距離小于3m的時(shí)候，如果要保證行車安全，此時(shí)油門踏板力不應(yīng)大于駕駛員正常踩油門踏板力的最大值，否則，此時(shí)一定是處于危險(xiǎn)情況，所以閾值F0可以取駕駛員正常踩油門踏板力的最大值。當(dāng)汽車前方最近障礙物的距離大于3m時(shí)，這時(shí)如果油門踏板力F大于閾值F1時(shí)，則可認(rèn)為誤踩油門，因?yàn)楫?dāng)汽車前方最近障礙物的距離大于3m時(shí)，其行車危險(xiǎn)程度比在3m之內(nèi)時(shí)要小，故閾值F1取值應(yīng)大于閾值F0，閾值F0和F1的確定還需要大量的試驗(yàn)。制動(dòng)踏板牽引裝置工作5秒后，12V電動(dòng)液壓泵5停止工作并且二位三通閥2恢復(fù)初始狀態(tài)，從而單作用液壓缸1在內(nèi)置彈簧的作用下回位，從而使制動(dòng)踏板復(fù)位。

3 結(jié)語

本文介紹了該汽車防誤踩油門緊急控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)利用薄膜壓力傳感器和超聲波測距模塊分別實(shí)時(shí)監(jiān)測油門踏板力和距汽車前方最近障礙物距離這兩種信號，根據(jù)距車前方障礙物距離的不同來設(shè)定兩個(gè)不同的油門踏板力閾值F0和F1，充分考慮到了實(shí)際情況，使誤踩油門的判別更加精確，本設(shè)計(jì)幾乎不改變原有的制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，也不會(huì)改變駕駛員的行車習(xí)慣，在提高汽車主動(dòng)安全性方面有實(shí)用價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

[1]于杰.2015年汽車市場盤點(diǎn)[J].汽車縱橫，2016（1）：35-37.

[2]彭洪雨.淺談汽車的安全裝置[J].科技視界，2016（7）：110-110.

[3]鄧彪，簡曉春.汽車誤踩油門智能保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].交通科學(xué)與工程，2014，30（2）：67-71.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]endprint