車輛駕駛時的停車安全裝置研究

徐曉

關鍵詞：車輛駕駛;停車安全裝置;車輪抱死

在車輛駕駛的過程中，遭遇突發狀況需要緊急停車，駕駛人員通常會將剎車踩到底。此時車輛的車輪將會抱死，容易引發車輛甩尾問題，給人員生命安全帶來威脅。研究停車安全裝置，通過自動調節制動壓避免車輪抱死，可以使車輛使用更加安全。

1.停車安全裝置工作原理

正常駕駛車輛，車速和車輪轉速保持一致。而突然踩下制動踏板，受制動器摩擦力矩作用，車輪角速度迅速減小，將造成車輪轉速與車輛行駛速度產生差異，引發輪胎和地面滑移[1]。如果將制動踏板踩到底，車輪角速度立即變為零，車輪處于完全抱死狀態，發生純滑動，引發車輛失控問題，給人員安全帶來威脅。而開發停車安全裝置，在車輛駕駛時將隨時確定車輪轉速和汽車運行狀態，完成車輪角速度和參考滑移率的計算。發現滑移率超出設定范圍，將發出指令對車輪上的制動壓力進行調節，避免車輪抱死的同時，通過縮減制動距離使輪胎和地面之間達到較大附著力，確保車輪方向穩定，有效控制車輛轉向，以免發生車禍。

2.停車安全裝置設計分析

2.1裝置總體功能

實際設計裝置，為實現車輛制動過程自動調節，需要引入智能控制技術，充分利用車輪和道路間的附著力，增強停車過程的安全性。按照以往控制方式，將采用邏輯門限控制算法，在控制器中設置門限值，通過與實測值比較確認車輪是否接近抱死狀態，然后進行制動壓力調整，確保車輪速度處于不會抱死范圍內。但采取該方法需要通過試驗確定門限和保壓時間，在更換車型時需要重新試驗，不僅不易調試，也存在控制精度不高的問題。為解決這些問題，需要采用模糊PID控制算法，將車輪滑移率精確控制在目標值范圍，確保車輛在復雜路況下緊急停車也不會出現漂移等問題。按照這一思路，需要將裝置劃分為感知、決策和執行三部分，依靠傳感器進行信息感知的基礎上，通過控制器制定決策，并通過執行機構執行命令，實現車輪滑移率控制。在各個模塊中，信息決策為核心部分，需要依靠控制器實現智能分析和決策功能。此外，考慮到汽車運動帶有慣性，在無法立即停止的情況下依然可能發生碰撞，因此需要配備自動報警裝置，在停車安裝裝置向執行機構發出命令的同時，向自動報警裝置發送信號，使車輛開啟雙閃模式，提醒周圍駕駛人員避讓，最大限度降低碰撞發生幾率。

2.2裝置結構設計

從裝置結構來看，包含傳感器、控制器、執行元件、故障警示燈、制動油管等多個零部件。其中，傳感器用于對車輪轉速進行采集，需要將信號傳遞至控制器，分析車輪和路面運動狀態，從而讓判斷車輪抱死傾向。考慮到車輪信號的重要性，需要配備2個輪速傳感器?？刂破鳛檠b置核心部件，可以利用設定數學模型和算法進行車輪信號處理，生成相應控制指令。選用模糊控制與PID控制相結合的控制器，能夠使控制達到較快響應速度，同時保證控制器輸出穩定。在汽車開始制動時，控制器將先識別行駛路面，建立相應輪胎模型，然后進行對應模糊控制算法選擇。根據輸入的車輪轉速參數，能夠計算獲得車輪角速度和滑移率偏差，確認超出閾值后立即輸出控制指令。在執行元件設計上，主要采用液壓控制方法，包含液壓泵電機、低壓蓄能器、電磁閥等元件，通過將制動缸間的液壓管路切斷實現車輪壓力調節。為實現告警設計，需要將報警裝置與制動燈開關聯動，在駕駛員踩下制動踏板后，使報警等與制動燈一同亮起，提醒周圍人避讓。在裝置運行的過程中，將通過傳感器實時監測車輪轉速，發現車輪即將抱死立即反應，因此能夠保證車輛停車安全。

2.3裝置功能實現

在裝置功能實現階段，需要確?？刂破髂軌驅崿F車輪有效控制。從控制器模型構成上來看，需要建立車輛動力學模型、車輪模型和滑移率模型。在車輛行駛在不同的路面上，最佳滑移率將發生變化，為做到精準選擇參考滑移率，需要加強路面識別分析。建立車輛動力學模型，可知在不同路面上行駛時，在車輛的制動力矩相同時，車輪的峰值附著系數將發生改變。利用車輪角速度變化值，可以利用車輪模型進行分析，確定角速度變化量。采用雙線性模型進行分析，在不同路面上進行重復試驗，能夠確定角速度變化量對應的峰值附著系數，建立相應數據表，并在控制器的存儲器中存儲[2]。在模糊推理階段，可以根據經驗完成輸入輸出數據分析和歸納，建立相應模糊規則，無需利用數學模型進行分析。按照規則進行輸入輸出變量選定，能夠確定控制器主變量，根據相關知識和經驗進行語言變量描述，生成控制決策。對輸入模糊量進行推理，可知隨著滑移偏差率的提升，變化率也逐漸增加。而在車輪角速度發生較大變化的情況下，滑移偏差率隨之提升。將滑移偏差率和對應變化率劃分為五檔，能夠建立25條模糊控制規則。在控制量輸出階段，需要實現模糊量與實際量轉換。利用面積中心法，能夠根據集合的隸屬函數進行計算，生成車輪壓力值進行剎車時間控制，有效縮短剎車距離，確保輪胎始終保持最佳滑移率。如在附著系數較高時，最佳滑移率達到0.2，如果為中等系數最佳滑移率為0.18，附著系數較高時最佳滑移率為0.15。根據車輛運動狀態，實時動態根據車輪角速度進行車輪最大縱向附著力調整，能夠確保停車安全。

3.結論

在汽車行業技術升級過程中，應研發新的裝置提高車輛駕駛安全性。設計停車安全裝置，確保車輪在急剎車時不會出現抱死問題，能夠使駕駛員更好地控制車輛，增強停車安全性和穩定性。因此相信伴隨著相關技術的發展，裝置能夠迎來較好發展前景。

參考文獻：

[1]杜國靜，劉玉振，李曉菲.基于人體生理數據檢測的安全停車報警系統設計[J].汽車實用技術，2021，46（10）：96-98.

[2]梁燕.汽車防抱死制動系統的技術研究[J].內燃機與配件，2019（12）：3-4.