一種車輛倒車防碰自動剎車裝置的研制

1、背 景

車輛在倒車時，因司機視線不良、操作失誤和周圍環(huán)境所限，所引發(fā)的大量安全事故屢見不鮮，有的事故甚至觸目驚心。據統(tǒng)計，中國人保在車輛保險賠償中由于倒車引發(fā)的事故賠償額占總數(shù)的15%-20%。雖然目前社會市場上已有多種倒車防碰裝置，但均因其在設計理念、開發(fā)思路以及綜合研制能力方面存在的不足，沒有能從根本上杜絕倒車防碰問題。

倒車雷達是汽車泊車安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況。一定程度上解除了駕駛員泊車和起動車輛時前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷。但普通的倒車雷達主要運用到小型車輛和轎車上，且必須依賴駕駛員的人為反應，很難完全避免車輛的磕碰。

大型車輛倒車時主要依賴駕駛員的判斷和通過后視鏡觀察，因車輛較長不易掌握或惡劣天氣和夜間行車停車等因素的影響，造成倒車發(fā)生的事故極為常見。大型車輛目前基本上都采用氣路制動系統(tǒng)，本裝置在原有倒車防碰雷達的基礎上，增加了一種在車輛倒車到一設定的安壘距離時自動啟動氣路剎車制動，以減少駕駛員后視線不清和來不及反應等人為因素的影響，有效避免碰撞事故的發(fā)生。且自動剎車制動裝置未改變車輛的主車制動功能，不會影響整車安全性，結構與安裝簡捷。

2、工作愿理:

裝置以中央處理器(簡稱CPU)為核心，超聲波發(fā)射與接收器安裝在車輛尾部。當車輛倒車時通過倒車檢測電路，CPU檢測倒車信號，并啟動處理程序。首先CPU給出發(fā)射超聲波信號至驅動電路，驅動電路驅動超聲波發(fā)射器發(fā)射超聲波，超聲波遇有障礙物時發(fā)生反射，反射回的超聲波經信號放大電路放大后，CPU記錄超聲波發(fā)射與返回的時間間隔，依據超聲波在空氣中的傳播速度，計算障礙物與車輛尾部的距離。此距離由CPU送至數(shù)碼顯示，并將此距離與設定的幾個值進行比較，當此距離小于其中最大值時CPU輸出一定頻率的信號至報警電路并報警，提醒駕駛員注意剎車，隨著此距離的減小，CPU輸出信號的額率逐漸增大，報警聲越來越急促，當此距離到達設定的最小安壘距離時，CPU啟動控制驅動電路，并使駐車制動閥動作，使車輛自動剎車。

輔助電路包括電源電路、手動取消制動設定等。

2.2 剎車制動裝置

本套裝置利用車輛本身已有的輔助剎車裝置(駐車制動剎車裝置)，在駐車制動操縱閥和駐車制動繼動閥之間僅需加裝一套兩位兩通電磁閥，隨著驅動電路發(fā)出的電信號切斷或閉合氣路，控制繼動閥的開或閉，進而控制剎車分泵，完成車輛自動制動功能。見下圖:

3、實際安裝和溯試

3.1 探頭安裝位置的確定

一般重型卡車車身寬達2.4米，長度10米以上，司機在倒車時對車輛正后方的情況很難完全掌握，特別當車上裝有大型貨物時，由于對司機倒車鏡視角有遮擋，極易發(fā)生因觀察不細致而導致的碰撞事故。為此，我們對重型卡車后視盲醫(yī)進行分析，考慮到探頭發(fā)射角在±450左右，為有效測量障礙物，我們確定在車廂尾部后擋板靠下部位安裝4個探頭，間距70cm，左右離車廂外側各10cm，因探頭位置離地面高度1.4m，為有效探測地面矮墩及位置較低障礙物，探頭安裝角度向下偏150。

3.2 倒車制動慣性距離測量

我們對重型卡車在不同載貨狀態(tài)下的倒車制動慣性距離進行了測量，見下:

載荷狀態(tài):重載，慣性距離(m):0.7，載荷狀態(tài):空載，慣性距離(m):0.5

從倒車制動實測的慣性距離，考慮到實際在倒車時的速度一般在10Km/h以下，電磁閥接收到距離信號的反應時間僅為8ms左右，因此，由于司機的反應時間對距離的影響在此可以忽略不計，制動慣性距離將適當減小，設計啟動電磁閥距離為0.8米，滿足安全制動距離的要求。

3.3 試驗效果

在樣機裝車聯(lián)調過程中，出現(xiàn)探頭誤報警的情況，技術人員對探頭位置重新調整后，該問題得以解決。

經試驗，樣機可以告知駕駛員車輛后部障礙物的情況，解除了駕駛員倒車時不能后視所引起的困擾，幫助駕駛員掃除了車輛后部視野死角的缺陷。并且在駕駛員不干預的情況下，樣機可以在特定安全距離自動剎車。

目前，該裝置已經達到如下使用效果:

(1)超聲波測距距離預期值0.2-2.5米，實測值為0-2.5米;

(2)超聲波測距精度預期值小于O.1米，實測值為0.05米;

(3)倒車制動慣性預測距離精度預期值小于0，2米，實測值為0，15米}

(4)電磁閥反應時間小于0，2秒，反應距離預期值小于0.8米，實測值為0.7米。

主要技術指標都能達到設計要求。

4、小 結

目前，該裝置已經研制開發(fā)完成，并在半掛車、重型載貨汽車和客車上進行了產品的試安裝，試驗效果較佳，本裝置的優(yōu)點是集倒車雷達功能與自動啟動制動功能一體，通過自動啟動電磁閥斷氣，不影響主車制動功能。

目前，公路交通部門正在積極推廣“汽車黑匣子”、GPS等先進的車輛管理技術，筆者認為，具備自動啟動制動功能的倒車雷達未改變車輛的主車制動功能。不會影響整車安全性，且結構與安裝簡捷，是減少大型車輛倒車事故值得推廣的一項新技術。