汽車防誤踩油門緊急控制系統的設計

曹菁　范滿珍　荊君

【摘 要】駕駛員由于駕駛時過度疲勞、分心等原因，導致誤將油門踏板當作制動而引發的交通事故屢見不鮮。為盡量避免此類事故的發生，設計了一種防誤踩油門緊急控制系統。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的判別信號，使該系統發出相應的控制信號保證車輛的交通安全。當系統判定司機為誤踩油門時，系統使制動踏板牽引裝置工作，牽引制動踏板實現制動。該系統在不改變原汽車結構和司機的習慣的情況下及時地判斷誤操作，提高了行車安全，具有一定的實用價值。

【關鍵詞】汽車；誤踩油門；緊急制動

0 引言

隨著我國經濟快速發展，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%，總體呈平穩增長態勢[1]，汽車安全問題亦日益凸顯，過去，汽車安全設計主要考慮汽車在出現交通事故時，如何降低對駕乘人員的傷害，現在更多考慮的則是主動安全設計，避免事故的發生[2]。據統計，誤將油門當成剎車而引發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生，設計利用單片機控制的一種防誤踩油門緊急控制系統。

1 系統設計方案

系統通過對距車前方障礙距離和油門踏板力這兩種信號識別駕駛員是否誤踩油門，本系統的壓力傳感器、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域的壓力轉換成電壓的變化，通過AD模數轉換模塊將模擬電壓信號轉換成數字信號與單片機IO口進行通信。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單片機為主的電控模塊。

圖1 制動踏板牽引裝置

穩壓芯片將汽車電源12V降至5V給單片機供電，系統設有總開關，總開關可以使該系統不工作。單片機接收來自傳感器的踏板力的信號、車前障礙物的距離信號，通過預設的程序對所收集到的信號進行分析，若司機為誤踩油門，則單片機通過驅動電路對系統執行模塊發出控制信號。

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

2 系統工作流程

考慮到汽車在擁擠的環境中行駛時誤踩油門的情況，例如，當汽車遇到車流高峰、在等紅綠燈時或者汽車進入停車場，所以這里我們設置距汽車前方最近障礙物的距離閾值S0為3m，當汽車前方最近障礙物的距離小于閾值S0（3m）時，并此時油門踏板力F大于閾值F0，則可認為時誤踩油門，因為當汽車前方最近障礙物的距離小于3m的時候，如果要保證行車安全，此時油門踏板力不應大于駕駛員正常踩油門踏板力的最大值，否則，此時一定是處于危險情況，所以閾值F0可以取駕駛員正常踩油門踏板力的最大值。當汽車前方最近障礙物的距離大于3m時，這時如果油門踏板力F大于閾值F1時，則可認為誤踩油門，因為當汽車前方最近障礙物的距離大于3m時，其行車危險程度比在3m之內時要小，故閾值F1取值應大于閾值F0，閾值F0和F1的確定還需要大量的試驗。制動踏板牽引裝置工作5秒后，12V電動液壓泵5停止工作并且二位三通閥2恢復初始狀態，從而單作用液壓缸1在內置彈簧的作用下回位，從而使制動踏板復位。

3 結語

本文介紹了該汽車防誤踩油門緊急控制系統的設計，系統利用薄膜壓力傳感器和超聲波測距模塊分別實時監測油門踏板力和距汽車前方最近障礙物距離這兩種信號，根據距車前方障礙物距離的不同來設定兩個不同的油門踏板力閾值F0和F1，充分考慮到了實際情況，使誤踩油門的判別更加精確，本設計幾乎不改變原有的制動系統的結構，也不會改變駕駛員的行車習慣，在提高汽車主動安全性方面有實用價值。

【參考文獻】

[1]于杰.2015年汽車市場盤點[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系統的設計[J].交通科學與工程，2014，30（2）：67-71.

[責任編輯：朱麗娜]endprint