一種新型彎道車輛會車警示系統(tǒng)

呂星晨+楊國靜+宋浩

摘 要：在彎道會車時，由于各種建筑物的遮擋，車輛在轉彎時就進入了視線盲區(qū)，駕駛員經常無法看到前方是否有車輛通過，交通事故時有發(fā)生。現設計了一種新型彎道車輛會車警示系統(tǒng)，該系統(tǒng)由安裝在減速帶上的壓電傳感器來啟動系統(tǒng)并通過壓電片發(fā)電為系統(tǒng)提供一定電能，通過雷達檢測彎道兩向是否有來車，以單片機STC89C52為核心構成信號處理電路。

關鍵詞：彎道；減速帶發(fā)電；車輛警示系統(tǒng)；單片機

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）10-0071-01

1 研究背景

從目前對交通事故的統(tǒng)計分析結果中，可以看出，由于彎道引發(fā)的事故比例占據了較高的一部分，造成了巨大的人員、財產損失，對社會造成了一定危害。例如2015年3月2日深夜，河南林州五龍鎮(zhèn)小虎山在盤山公路發(fā)生一起特大交通事故，造成20人身亡，13人受傷。類似事故數不勝數。

針對該種現象，我國現有的解決措施有：（1）在轉彎處放置指示牌，由交通信息牌來提供前方的路況信息。（2）通過安裝凸面鏡來增大駕駛員視野，該凸面鏡在視野不好的環(huán)境中，例如霧天、傍晚，效果尤為不明顯；且由于長時間暴露在外，凸面鏡表面沾滿灰塵，看不清凸面鏡中的圖像。

2 設計原理

2.1 設計思路

本文旨在為公路彎道提供一套完整的、節(jié)能的車輛警示系統(tǒng)。結合盤山公路的特點，我們在公路彎道之前兩向分別布置具備發(fā)電功能的壓電減速帶，為系統(tǒng)提供一定的能量，同時作為系統(tǒng)啟動信號發(fā)生裝置；其次，我們采用雷達定點檢測，用來檢測對向來車信號，并將信號傳送至系統(tǒng)中央處理器STC89C52單片機進行處理，處理后的信息反饋到信號警示燈，通過警示燈警示駕駛員。

2.2 設計方案

2.2.1 系統(tǒng)組成及工作原理

系統(tǒng)組成及工作原理框，該系統(tǒng)的主要功能是警示駕駛員在彎道轉彎行駛時注意安全，控制行駛速度，從源頭上預防交通事故。在轉彎處的兩向分別放置監(jiān)測警示系統(tǒng)，每邊控制一個警示燈。采用壓電傳感器作為系統(tǒng)開關元件，用雷達對車輛進行檢測。當其中一方有車輛通過減速帶時，壓力作用于減速帶一側壓電發(fā)電片，通過變換電路將其轉換為脈沖信號送單片機STC89C52進行處理，啟動系統(tǒng)。雷達啟動工作后，檢測到駛向轉彎處的車輛時，則將處理結果通過單片機STC89C52發(fā)送到對方系統(tǒng)；如果是離開轉彎處的車輛，壓電片僅起發(fā)電作用，則不發(fā)射任何信息。對方系統(tǒng)接收到信號后，控制警示燈閃爍 以提示駕駛員注意安全會車。在轉彎處，如果只有同方向行駛的車輛出現時，警示燈保持持續(xù)亮狀態(tài)，不閃爍（如圖1）。即當有一組車輛同時同方向經過轉彎處時，警示燈不閃爍。

2.2.2 減速帶及壓電發(fā)電片

（1）減速帶。減速帶采用普通減速帶橡膠材料，壓電發(fā)電片沿著減速帶橫向布置，由壓電片直徑可以計算，橫向可以布置175個陶瓷壓電發(fā)電片，縱向采用V字形布置兩排壓電片，不僅大大提高發(fā)電效率，而且提高了系統(tǒng)的準確性。即系統(tǒng)不會因左右兩邊壓電片都被壓時而產生錯誤的信息，只有壓一邊時系統(tǒng)才啟動。減速帶具有方向性，進入警示區(qū)時壓第一個減速帶的第一個壓電片時啟動系統(tǒng)進行警示，離開警示區(qū)時壓第二個減速帶的第一個壓電片時不產生警示，不啟動系統(tǒng)。避免了離開警示區(qū)時壓壓電片還會產生警示，造成系統(tǒng)錯亂。（2）壓電發(fā)電片。按照電壓的高低把多個陶瓷按要求方向將相同的壓電陶瓷以并聯或者串聯的方式經過高頻大功率二極管接入蓄電池或者儲能電容[2]。

2.2.3 STC89C52單片機信號處理

監(jiān)測系統(tǒng)對車輛信號的處理及傳輸控制采用STC89C52單片機，該單片機是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器，尋址方式簡單，I/O口驅動能力強，外圍電路簡單，便于開發(fā)。STC89C52單片機在掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止，穩(wěn)定可靠。STC89C52抗干擾能力強， 含有看門狗定時器，可以有效地防止程序失控。

3 創(chuàng)新特色及優(yōu)勢

（1）系統(tǒng)體積小，功耗低，抗干擾能力強，節(jié)能環(huán)保，可自發(fā)電；（2）系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，成本低，且可大大提高盤山公路行車安全性；（3）系統(tǒng)產生的意義重大，可減少交通事故發(fā)生率。

據不完全統(tǒng)計，每年因盤山公路彎道發(fā)生的車輛側翻、相撞造成的直接人員傷亡達和經濟損失巨大，采用本系統(tǒng)，可以直接減少彎道交通事故導致的人員傷亡和經濟損失。

參考文獻

[1]陳金山.山區(qū)公路彎道路段車輛行駛特性及安全對策研究.重慶大學，2013.

[2]佟剛.壓電發(fā)電及自供能裝置的研究.吉林大學.機械設計及理論，2007.

[3]姬玉芳.基于壓電效應的壓電發(fā)電技術研究，2011.