摘要：商用車包含牽引車和掛車，通常情況下其整體車身比較長，在正向轉(zhuǎn)彎、反向轉(zhuǎn)彎和倒車時，傳統(tǒng)物理視鏡存在視野盲區(qū)而影響駕駛安全。電子后視鏡具有視野隨動功能，駕駛員側(cè)視鏡和乘客測視鏡帶有視野外擴和回正處理功能，使得其能完全看清汽車周圍環(huán)境，提高了車輛轉(zhuǎn)彎行駛的安全性，從而解決了商用車轉(zhuǎn)彎時的視野盲區(qū)問題。研究結(jié)果表明：商用車II類鏡視野28°，行駛在十字路口并右轉(zhuǎn)彎，已知行駛速度15 km/h和方向盤轉(zhuǎn)角320°，得到轉(zhuǎn)彎半徑13 m，計算出牽引車和掛車的鉸接角34°，電子后視鏡的視野17°+28°；當車輛左轉(zhuǎn)彎時，方向盤轉(zhuǎn)角120°，轉(zhuǎn)彎半徑40 m，牽引車和掛車的鉸接角12°，電子后視鏡的視野5°+28°。

關(guān)鍵詞：牽引車與拖掛車；鉸接角；視野FOV；電子后視鏡

中圖分類號：U469.5 收稿日期：2024-08-15

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.10.021

1 前言

當前，電子后視鏡（Camera Monitor Systems，CMS）技術(shù)較為成熟，且未來的發(fā)展方向趨向于集成化、智能型和多功能。伴隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的視頻圖像處理系統(tǒng)在圖像處理速度、集成度和穩(wěn)定性方面都得到了較大提升，并為汽車電子后鏡的智能化發(fā)展提供了條件。國內(nèi)外汽車廠商相繼啟動了CMS研發(fā)計劃，新能源汽車更是熱衷于率先應(yīng)用CMS，以便提升汽車的視覺性能。

根據(jù)道路上汽車實際距離等參數(shù)，得到商用車方向盤轉(zhuǎn)角，以保證按照一定的車速行駛。轉(zhuǎn)向性能輔助軟件結(jié)合工程數(shù)學(xué)理論應(yīng)用在實踐中，例如，Matlab、Adams、DADS相繼應(yīng)用于牽引車和拖掛車轉(zhuǎn)向性能研究，通過簡單建模和分析，將復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型導(dǎo)入分析，或結(jié)合優(yōu)化工具箱與最優(yōu)化理論對輸入輸出參數(shù)進行優(yōu)化求解，可以對轉(zhuǎn)向特性進行動力學(xué)分析以及優(yōu)化。

2 牽引車與掛車右轉(zhuǎn)彎狀況

根據(jù)轉(zhuǎn)彎道路路口的具體情況，可確定商用車方向盤轉(zhuǎn)角。GB 1589—2016《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、 軸荷及質(zhì)量限值》[1]對半掛汽車列車必須通過的通道圓進行了規(guī)定，定義了該通道圓外圓直徑和內(nèi)圓直徑數(shù)值，車輛通道圓與外擺值測量方法，以及車輛外擺值（汽車列車）；半掛汽車列車低速行駛轉(zhuǎn)向安全研究3.1.2模型驗證中，給出了牽引車轉(zhuǎn)彎時按照圓周行駛的軌跡規(guī)律[2]。

牽引車行駛軌跡的相關(guān)數(shù)據(jù)包括牽引車前軸至中間軸距離、中間軸至鉸接點的距離、后軸至鉸接點的距離、轉(zhuǎn)向軸輪胎有效半徑、驅(qū)動軸輪胎有效半徑和前軸輪距等，以及掛車前軸至鉸接點的距離、中間軸至前軸距離、后軸至中間軸距離、車輪有效半徑和輪距等。

基于后軸主動轉(zhuǎn)向與差動制動集成的重型半掛車控制策略研究[3]中，采用線性二次型調(diào)節(jié)器LQR（Linear Quadratic Regulator）最優(yōu)控制算法設(shè)計后軸主動轉(zhuǎn)向和差動制動集成控制策略，并利用遺傳粒子群進行控制策略權(quán)重系數(shù)優(yōu)化，可以得到牽引車與掛車的鉸接角。

借助現(xiàn)有研究方法和結(jié)果[2-3]，采用近似等效方式描述鉸接角的近似計算方法。設(shè)置牽引車長6 m，掛車長10 m，車身寬2.55 m，牽引車在最右車道，向右側(cè)轉(zhuǎn)彎行駛，如圖1和圖2所示，轉(zhuǎn)彎圓周半徑為R1=13 m。牽引車前輪組中心點與牽引車后輪組中心點的連接線為主直線，牽引車后輪組中心點與拖掛車最后車輪組中心點的連接線為輔直線，主直線與輔直線的夾角為鉸接角[ψ]1。牽引車與拖掛車勻速行駛，當牽引車按照15 km/h速度行駛時，方向盤轉(zhuǎn)角330°，鉸接角逐漸增大，鉸接角變化范圍[ψ]1=0°～26°，最大鉸接角[ψ]max=26°，行駛距離L=37 m，時間為9 s。當方向盤轉(zhuǎn)角穩(wěn)定時，所需運行時間為9 s，也就是牽引車行駛1/4圓周時，鉸接角[ψ]達到最大值。通過分析和簡化得到牽引車右轉(zhuǎn)彎時的圓周軌跡曲線如圖3所示。

3 牽引車與掛車左轉(zhuǎn)彎狀況

設(shè)置牽引車長6 m，掛車長10 m，車身寬2.55 m，并且轉(zhuǎn)彎之后靠最右側(cè)車道，如圖4所示，牽引車前輪組和后輪組穩(wěn)定行駛在圓周（R2=40 m）上。將牽引車前輪組與后輪組之間的中心點設(shè)置為等效中心，當牽引車按照15 km/h速度行駛時，等效中心將按照穩(wěn)定圓周行駛。轉(zhuǎn)彎園半徑為40 m，方向盤轉(zhuǎn)角120°，從而得到最大鉸接角9°。當牽引車運行14 s后鉸接角處于穩(wěn)定角度狀態(tài)，保持鉸接角為9°。牽引車與拖掛車勻速行駛，鉸接角逐漸增大，變化范圍是0°～9°。

4 商用車電子后視鏡FOV視野調(diào)整方式

4.1 大型貨車“右轉(zhuǎn)必?！?/p>

“右轉(zhuǎn)必停”是在我國部分城市部分區(qū)域試點實施的大貨車交通規(guī)則，要求大型貨車（包括：重型、中型載貨汽車；重型、中型專項作業(yè)車）右轉(zhuǎn)彎時，必須先停車觀察路況，確保安全后方可右轉(zhuǎn)通行?！坝肄D(zhuǎn)必停”通行新規(guī)已經(jīng)在實施。大型貨車“右轉(zhuǎn)必?！钡牟襟E如下：

a.停車：大型貨車行駛至設(shè)置有停車讓行標志的路口時，應(yīng)將車輛停放在右轉(zhuǎn)車道的讓行線后方。

b.觀察：大型貨車在右轉(zhuǎn)車道的讓行線后方停穩(wěn)后，觀察是否有來車或行人進入駕駛盲區(qū)。

c.起步：經(jīng)觀察確認安全后，再起步行車。

d.緩行：啟動過程中禁止急加油門，并不斷觀察左右后視鏡，緩慢行駛通過路口。

4.2 商用車視野調(diào)整分析

牽引車和掛車右轉(zhuǎn)彎時，按照GB15084—2022《機動車輛 間接視野裝置 性能和安裝要求》[4]法規(guī)規(guī)定，由于視野區(qū)域⑥完全看不到掛車的尾部，所以要采用傳統(tǒng)物理鏡和輔助視鏡相結(jié)合的觀察模式，才能看清楚掛車尾部，也即看清視野盲區(qū)。

采用電子后視鏡可以調(diào)整視野，車輛右轉(zhuǎn)彎時的電子后視鏡視野區(qū)域如圖5所示。車輛右轉(zhuǎn)彎時在電子后視鏡II類鏡的視野區(qū)域⑥，不能看到掛車的尾部。當牽引車①與掛車②的鉸接角為34°時，僅僅按照GB15084法規(guī)調(diào)整II類鏡調(diào)節(jié)視野，可以看到掛車尾部，但是在牽引車與掛車連接處的視野盲區(qū)，就不能看到摩托車和人③。

車輛右轉(zhuǎn)彎視野外移和視野擴展效果如圖6所示。依據(jù)數(shù)學(xué)幾何分析方法，同時調(diào)整II類鏡調(diào)節(jié)視野和增加II類鏡水平視野區(qū)域，就能看到掛車尾部和視野盲區(qū)，也即能看清視野外擴和視野加寬的II類鏡水平視野區(qū)域④。隨著商用車的轉(zhuǎn)彎，視野區(qū)域④也隨之變化，當轉(zhuǎn)彎角度逐漸增大時，II類鏡水平視野區(qū)域也變大。轉(zhuǎn)彎角度變小或者回正到默認視野時，II類鏡水平視野也恢復(fù)到正常視野。

5 結(jié)語

牽引車和掛車以較大方向盤轉(zhuǎn)角向左轉(zhuǎn)彎時，商用車將以圓形路徑行駛，并穩(wěn)定在圓周狀態(tài)，當商用車行駛時間達到一定數(shù)值時，鉸接角處于恒定狀況。牽引車和掛車轉(zhuǎn)彎時，通過簡化計算鉸接角，可以幫助商用車的電子后視鏡視野調(diào)整，當商用車轉(zhuǎn)彎的方向盤轉(zhuǎn)角增大時，鉸接角就變大，隨之而來的盲區(qū)就增加，因此需要對II類鏡視野外擴和水平視野增大，才可以實現(xiàn)無盲區(qū)，保證駕駛車輛安全。采用電子后視鏡視野隨動功能之后，避免了“右轉(zhuǎn)必停”法規(guī)限制，提升了商用車轉(zhuǎn)彎的駕駛安全。

參考文獻：

[1]GB1589—2016 汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值[S].

[2]秦勇杰.半掛汽車列車低速行駛轉(zhuǎn)向安全研究[D].南京：南京林業(yè)大學(xué)，2023.

[3]聶枝根.基于后軸主動轉(zhuǎn)向與差動制動集成的重型半掛車控制策略研究[D].長春：吉林大學(xué)，2014.

[4]GB15084—2022 機動車輛間接視野裝置性能和安裝要求[S].

作者簡介：

郭志友，男，1959年生，教授級高級工程師，研究方向為第三代半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)、成像與非成像光學(xué)技術(shù)和汽車電子。