劉丙曉，劉靈歌，田海蘭，王雪梅，羅博

（鄭州財(cái)經(jīng)學(xué)院，河南鄭州 450000）

國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截至2019年底，我國汽車保有量達(dá)到2.6億輛，相比2018年增長了8.83%。汽車產(chǎn)銷量已經(jīng)連續(xù)11年穩(wěn)居世界首位，到2020年底我國汽車保有量將有望超越美國。隨著汽車數(shù)量的增加，如何有效遏制交通事故的頻發(fā)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。交通事故發(fā)生的誘因較多，其中因駕駛員緊急情況下誤踩加速踏板而導(dǎo)致的交通事故占比達(dá)到了12.6%[1]。針對此現(xiàn)象國內(nèi)外的相關(guān)研究人員提出了多種解決方案，迄今為止并未有實(shí)際廣泛應(yīng)用到汽車生產(chǎn)制造中，對于誤踩加速踏板解決方案的研究仍處于發(fā)展階段。因此對誤踩加速踏板解決方案的研究現(xiàn)狀進(jìn)行歸納十分必要。

1 誤踩加速踏板的原因分析

車輛行駛過程中，駕駛員右腳負(fù)責(zé)制動踏板及加速踏板的操作，對汽車發(fā)出加速及制動指令。在遇見緊急情況需急踩制動踏板對汽車制動時(shí)，易出現(xiàn)誤踩加速踏板的操作，從而導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。誤踩加速踏板可歸納為以下幾種原因：（1）駕駛經(jīng)驗(yàn)不足，操作不熟練；（2）疲勞駕駛或注意力不集中；（3）駕駛過程中的突發(fā)事件，如行人闖入等。

2 誤踩加速踏板解決方案研究現(xiàn)狀及分析

在對誤踩加速踏板原因分析后，國內(nèi)外研究人員設(shè)計(jì)出多種防誤踩加速踏板的解決方案。通過對比裝置的結(jié)構(gòu)類型、技術(shù)原理，可歸納為利用機(jī)械類裝置和電子機(jī)械結(jié)合類裝置實(shí)現(xiàn)對誤踩判斷的兩種方案。

2.1 防誤踩加速踏板機(jī)械式裝置

國外對防誤踩加速踏板機(jī)械式裝置的研究較早，大部分方案是在保證汽車整體結(jié)構(gòu)不變的基礎(chǔ)上，對局部零部件進(jìn)行改動，加裝機(jī)械裝置，以達(dá)到防誤踩加速踏板的效果，提升汽車的安全性能。比較典型的如瑞典學(xué)者Gustafsson根據(jù)駕駛員在進(jìn)行加速和制動時(shí)的動作差異對踏板進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，使踏板集制動與加速功能于一體[2]。該踏板主要組成為踏板、踏板臂、制動回位彈簧及電磁鐵。在汽車加速時(shí)，電磁鐵吸合踏板臂，前腳掌對踏板施力使踏板臂向下運(yùn)動；汽車制動時(shí)，電磁鐵與踏板臂分離，腿部伸直整體施力使踏板機(jī)構(gòu)向前運(yùn)動。通過腳掌與腿部不同力度的動作來完成加速與制動。該集合型踏板裝置減少了在制動時(shí)駕駛員腳掌從加速踏板移至制動踏板的動作時(shí)間，減少汽車制動距離，同時(shí)可降低踩錯踏板的概率。由于該踏板的操作方式改變了駕駛員傳統(tǒng)的駕駛習(xí)慣，推廣難度較大。

國內(nèi)的防誤踩加速踏板機(jī)械式裝置多以加速踏板的受力大小和角速度為判斷基準(zhǔn)，參照預(yù)設(shè)正常參數(shù)值，對駕駛員的操作進(jìn)行分析，對誤操作帶來的行車影響進(jìn)行一定的補(bǔ)救修正，使節(jié)氣門開度降低或者與制動踏板聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)防誤踩的目標(biāo)，但大都處于理論設(shè)計(jì)和試驗(yàn)探索階段。例如吳已萬設(shè)計(jì)的“防誤踩油門踏板結(jié)構(gòu)”（見圖1），在加速踏板轉(zhuǎn)軸與制動踏板轉(zhuǎn)軸中間增設(shè)中間軸，使二者相連，在加速踏板與中間軸間設(shè)置增速機(jī)構(gòu)、測速機(jī)構(gòu)；在中間軸與制動踏板間設(shè)置防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及棘輪，離合鎖止塊和彈簧。正常駕駛踩下加速踏板時(shí)，棘輪轉(zhuǎn)速較低離合鎖止塊在彈簧拉力作用下，不會在離心力的作用下克服彈簧的作用力向外運(yùn)動；當(dāng)誤踩加速踏板時(shí)，棘輪轉(zhuǎn)速較高，離合鎖止塊克服彈簧拉力向外運(yùn)動，從而帶動制動踏板，實(shí)現(xiàn)剎車[3]。機(jī)械式裝置結(jié)構(gòu)原理簡單，成本較低，但是在駕駛艙有限的空間內(nèi)增加裝置需要對原車有的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新布局，同時(shí)其長期運(yùn)行工況下的穩(wěn)定性有待驗(yàn)證，故而無法在量產(chǎn)車型上大面積推廣。

圖1 防誤踩油門踏板機(jī)械結(jié)構(gòu)

2.2 防誤踩加速踏板電子機(jī)械結(jié)合式裝置

電子機(jī)械結(jié)合式裝置包含機(jī)械裝置部分和電子控制部分。通過傳感器、雷達(dá)采集實(shí)況數(shù)據(jù)如車速、車距、油門踏板加速度、節(jié)氣門開度等，利用單片機(jī)或ECU對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，在判定為誤踩后，機(jī)械裝置將阻止加速踏板的的繼續(xù)下行，并減小節(jié)氣門的開度，阻止汽車速度的提升。

國外在電子機(jī)械式裝置的研究技術(shù)上比較領(lǐng)先，一些高檔車型上已配有防誤踩加速踏板裝置。例如尼桑公司的一些車型上配備的防誤踩加速踏板裝置在檢測到車輛有碰撞的可能性時(shí)會對加速踏板施加反力以防止駕駛員誤踩加速踏板，同時(shí)汽車的剎車系統(tǒng)將進(jìn)行一定程度的制動措施[2]。德國大陸集團(tuán)推出了AFFP力反饋加速踏板，也是全球首款量產(chǎn)的主動加速踏板[4]。該套裝置主要通過激光雷達(dá)系統(tǒng)對車輛周圍進(jìn)行檢測并在發(fā)現(xiàn)障礙物時(shí)，通過馬達(dá)對加速踏板提供反向力用以抵消駕駛員對加速踏板施加的力，從而減小與障礙物發(fā)生碰撞的幾率。AFFP力反饋加速踏板是一款實(shí)用性比較高的裝置，不僅可以很大程度地降低追尾事故的發(fā)生，并且能在一定程度上降低油耗，但是對雷達(dá)系統(tǒng)和電機(jī)馬達(dá)的可靠性和穩(wěn)定性要求較高，同時(shí)成本的因素也限制了它的普及程度。

國內(nèi)對電子機(jī)械式裝置的研究也取得了一定程度的突破。王旭松設(shè)計(jì)出一款具有防誤踩油門踏板功能的巡航控制系統(tǒng)[5]。該系統(tǒng)基于CAN總線協(xié)議，以車載診斷端口（OBD）作為數(shù)據(jù)反饋端口，根據(jù)車速和加速踏板信號等信息對駕駛員是否誤踩進(jìn)行判斷，使汽車加速或者怠速。蔡融使用非入侵行為檢測技術(shù)采集加速踏板、制動踏板及座椅靠背受力信號，分析其信號變化規(guī)律并建立分類模型，可以對駕駛員誤踩行為進(jìn)行預(yù)判[6]。苑警支提出了基于多傳感器融合的誤踩加速踏板輔助系統(tǒng)的方案（見圖2），該系統(tǒng)通過傳感器采集車輛加速踏板、方向盤壓力、前車距離信息等，利用模糊算法對信息融合，對駕駛員踩加速踏板行為進(jìn)行判斷，若屬誤踩則通過輔助裝置輔助車輛制動同時(shí)語音提示駕駛員[2]。與國外的電子機(jī)械防誤踩裝置相比，國內(nèi)的技術(shù)方案大多處于理論階段，沒有大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐，并且在采集判斷誤踩的參數(shù)上較少，對判斷結(jié)果的精確度有一定的影響。

圖2 多傳感器融合的誤踩加速踏板輔助系統(tǒng)方案

3 總結(jié)與展望

對于不同的誤踩加速踏板解決方案，其技術(shù)原理路線大致相同，可概括為通過對采集車輛實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，在判斷為駕駛員誤踩加速踏板后對車輛進(jìn)行制動或者抑制汽車加速。不同之處在于裝置的復(fù)雜程度、采集的信號種類、采集方法、用于判斷誤踩的閾值設(shè)定、判斷誤踩后對車輛的補(bǔ)救措施。每一個因素都與判斷結(jié)果的精確度有著關(guān)聯(lián)，同時(shí)也影響著方案的穩(wěn)定性、通用性和可實(shí)施性。

汽車誤踩加速踏板裝置的設(shè)計(jì)對汽車的行駛安全有著重大意義，通過對現(xiàn)有方案的不斷改進(jìn)和完善，使防誤踩技術(shù)與時(shí)俱進(jìn)，降低交通事故率。在接下來的技術(shù)發(fā)展中，第一應(yīng)結(jié)合車輛已有的安全技術(shù)如主動剎車技術(shù)、ESP、ABS及駕駛員疲勞監(jiān)測等，提升可靠性的同時(shí)減低方案的復(fù)雜程度。第二應(yīng)增加采集更多的用來判斷誤踩的車輛數(shù)據(jù)，如方向盤旋轉(zhuǎn)速度、駕駛員座椅受力信號、前方車輛或障礙物速度信息等，以提高系統(tǒng)的判斷精度。第三應(yīng)擴(kuò)大防誤踩系統(tǒng)的介入車速范圍，相比現(xiàn)有的車輛低速行駛時(shí)才允許防誤踩系統(tǒng)介入，增加高速介入和倒車介入。第四提高方案的智能化設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)可自主學(xué)習(xí)和分析駕駛員駕駛習(xí)慣，做出適時(shí)提醒和預(yù)判。