車輛輔助緊急制動系統研究與應用

任德鴻

摘要：本文介紹了車輛輔助緊急制動系統在峨口鐵礦應用范例，總結了加裝車輛輔助制動系統的方法與思路，通過設計雷達、電磁閥等輔助制動裝置，研究車輛主動參與突發狀況及復雜路況等行車信息預判，主動預警，提醒駕駛員采取必要的措施或主動控制車速以避免、減少行車事故發生，為實現車輛主動安全防護提供參考。

關鍵詞：應用現狀;制動;預警;主動安全防護

中圖分類號：U491.6+2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）06-0012-02

0? 引言

峨口鐵礦在用21臺通勤客車，主要以2013-2015年生產的宇通客車、廈門金旅客車為主，當時出廠設計都沒有配備主動防御、輔助駕駛功能。為了降低車輛事故隱患，有效避免交通事故的發生，提高通勤車輛本質化安全管理水平，確保通勤客車交通運行安全，同時吸取公司內部及兄弟單位的幾起通勤客車側翻、碰撞、盲區傷人事故教訓，集團公司對通勤客車的管理提升安全等級，從駕駛人員管理到車輛硬件設施的升級做了大量工作，車輛輔助緊急制動系統開始在峨口鐵礦通勤客車上安裝試用。

1? 車輛輔助緊急系統工作原理

車輛行駛過程中，激光雷達障礙物檢測功能開啟，激光雷達不斷監測判斷與前方障礙物的距離，并根據本車車速、相對車速、車間距離等數據建立的數學模型，計算本車是否處于安全行駛狀態，若車間距小于設定的安全距離，系統就會通過聲（光）報警、限制動力輸出、點剎制動或緊急制動來提醒駕駛員采取必要的措施或主動控制車速以避免追尾等行車事故的發生，實現主動安全防護。

2? 車輛輔助緊急制動系統工作特性

①自適應制動控制算法：系統會不斷根據前一刻的剎車數據調整下一次的剎車策略，通過對剎車力度的不斷調整，對不同的路面狀況、不同車輛都能達到相同的制動效果。

②精準數學模型：集光學、電子學、電動力學、機械力學為一體的實用精準數學模型，可以自動計算車輛安全距離，能在3-120km/h的時速范圍內及時有效的實施緊急制動功能。

③故障導向安全設計：系統能自動檢測所有主要元器件工作狀態，如果元器件出現損壞、失效等狀況都會使系統立即退出控制狀態（含系統斷電），不影響司機正常駕駛操作。

④高精度激光雷達：采用高精度激光雷達監測距離遠，靜態測距可以準確監測前方260m范圍，同時具有極強抗干擾能力，能在輕度揚塵、雨天、霧天環境下正常工作。

3? 車輛輔助緊急制動系統構成

主要部件：預警主機，主、副激光雷達，匯接控制器，電磁閥、倒車雷達處理器，超聲波雷達，轉速傳感器、巡航模塊及線束管路等。

4? 主要部件安裝及注意事項

①激光雷達安裝：主激光雷達需水平位于地面上方50-105cm（車中心），安裝在保險杠上方或中網上，根據間隙大小選擇“L”型支架或隔板平面支撐進行固定安裝。副激光雷達安裝高度在距地面40-105cm之間，距離主雷達20-60cm范圍內，兩個副雷達必須在同一水平線上（盡可能靠近車身兩側，副雷達安裝可以與主雷達不在同一水平線上）。雷達安裝后鏡頭不允許破損、進水抖動及其他力學干擾現象（如與車前杠、水箱、冷凝器等部件接觸或受力）。

②電磁閥安裝。

注意：電磁閥在安裝時前后閥不能安裝反，同時電磁閥本身也有方向;閥體有臺階的一面朝上安裝，用電磁閥支架來進行固定，若其他面朝上則可能會造成閥體排氣不及時或進氣不均勻的現象;電磁閥安裝位置距離原車快放閥、繼動閥距離不能超過1m。

安裝后要檢查電磁閥固定支架螺絲是否牢固，氣管走向是否與活動部件有摩擦;連接管路有無磨損，接口是否有松動漏氣現象;線束及接口是否有松動、脫落、老化、進水、變形、腐蝕等情況。

③壓力開關安裝。

每個電磁閥上都有一個壓力開關，壓力開關的作用就是在系統自動剎車的時候點亮剎車燈。壓力開關有兩種接法，一是可以接在制動繼電器上，二是可以接在原車剎車壓力開關上。

④倒車雷達安裝及倒車控制器位置安放。

倒車雷達的安裝主要在于雷達處理器的防水處理，同時與匯接控制器之間的連接線也要做好防水防燃處理，線束布置要避開高溫、活動物件固定。

根據車輛后保險杠實際情況，選擇安裝4個或其他數量超聲波倒車雷達，加裝超聲波雷達要按照A、B、C、D的順序從左到右安裝，不能隨意加裝。若原車安裝有4個超聲波雷達的，可加裝3個，后加裝的雷達在等距離的情況下盡量遠離原車雷達，避免互相干擾。

⑤電路信號采集。系統在行駛過程中需要通過采集剎車、轉向、倒車、車速等信號掌握本車的行駛狀態，信號線的接線可以在儀表盤后方、行車記錄儀后方、后尾燈線路找到對應線束。

⑥車速信號采集：車速信號采集可以通過儀表盤線束或者原車總線束找到對應線束。

⑦車速傳感器安裝。外加車速傳感器的安裝位置，選在傳動軸上的傳動螺絲結合位置，根據傳動螺絲數量均勻對稱固定L型磁鐵，車速傳感器在支架孔內安裝，傳感器距離磁鐵距離控制在3-5mm。

⑧預警主機安裝及線路管路連接。預警主機選擇在儀表臺閑置點司機方便觀察的地方安裝，連接電源、線路、管路等。

5? 車輛輔助緊急系統調試

所有部件安裝連接完畢后，開始進行系統靜態調試、設備及系統自檢、系統初始化、系統學習等調試步驟。系統靜態調試主要是根據不同車型調整主、副激光雷達方向（上下、左右）位置。系統初始化操作方法及注意事項：在車輛熄火斷電的情況下連接巡航模塊通訊線然后踩著剎車開機，開機后再啟動車輛，保持剎車10秒鐘后在松開剎車，系統自動初始化完成。注意在初始化過程中嚴禁踩油門，否則會導致初始化失敗。系統學習的目的是學習適應車輛速度，將本車車速存儲于系統內，并對學習后的速度進行檢驗，檢驗標準是將汽車加速至60±3km/h時高速模式指示燈閃爍即表示速度正確。

6? 關鍵數據錄入

針對礦區復雜路面狀況，對關鍵路段、彎道、隧道的相關參考數據錄入系統設定預警標準。主要參數包括道路限速速度、岔路口、彎道半徑、路擋高度、隧道寬度長度等數據。

7? 動態測試

調試及關鍵數據錄入完成后進行系統動態測試，系統動態測試分低速動態測試、高速動態測試、倒車測試。

①低速動態測試要點：為確保測試安全進行，在選擇被測試的車輛時盡量不選擇黑色車輛或貨車;嚴禁對靜止的車輛（如正在等紅綠燈的車輛、路邊停放的車輛）做防碰撞測試;測試時嚴禁急加速沖向前車;測試時車速控制在30-50km/h之間;測試時需先預估出目標車的車速，然后在目標車的正后方慢慢跟近，在系統自動制動時駕駛員松開油門踏板并且做好隨時人工制動的準備;如在跟車過程中發現主機顯示距離與實際距離不相符或顯示距離不穩定（時有時無）時停止測試。

②高速動態測試要點：上路以后不要立即測試，先觀察好路況，再確認系統是否處于高速模式工作狀態（預警主機右側高速模式指示燈亮即表示工作在高速模式）;行駛過程中車速控制在70km/h到110km/h之間;測試中要保持測試車的速度略高于目標車（高于目標車10km/h左右）為最佳，系統報警后平穩跟近目標車輛，不允許猛踩油門加速沖向前車;不得頻繁進行防碰撞測試，測試時間間隔應控制在10分鐘以上可以進行下次的測試。

不論是高速測試還是低速測試都要嚴格遵守交通安全規則，在不具備安全測試的條件下不得強行測試。

③倒車防撞測試：倒車時系統限速在10km/h以下，在倒車過程中檢測到后方有障礙物時，系統會在距障礙物約20-50cm 處實施制動停車。禁止用人站在車輛尾部做測試，禁止測試人員下車做無人駕駛倒車測試。

8? 培訓試用

測試成功后對司機進行系統工作原理、維護操作注意事項、緊急情況下的應急處置、極端氣候環境的停機操作等進行培訓，演練合格后投入使用。

9? 結束語

通過在峨口鐵礦及兄弟單位通勤客車上安裝使用，實現了通勤客車主動防碰撞系統軟件、硬件升級，使車輛主動參與緊急制動成為可能。車輛輔助緊急制動系統能夠實現在緊急情況下（駕駛人疲勞、疏忽、注意力不集中、駕駛員經驗少、突發急病等未能采取有效措施時）主動預警及車輛主動安全防撞功能，降低了行車事故，確保礦區通勤客車安全運行。同時也為在用未設計配備主動防御、輔助駕駛功能的客車、貨車實現車輛主動安全防護提供參考。

參考文獻：

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