关于车辆行驶过程中驾驶容错性改造的探讨

摘 要：自汽车进入我们的生活时起，交通事故的发生也越来越多，而在这些交通事故之中，错把油门当做刹车而酿成的交通事故占据了很大一部分比例。由此可见车辆行驶过程中驾驶容错性改造变得必不可少。本文将对于现有的保护装置进行整理和比较，最后提出相对完善的建议。

关键词：智能刹车系统;单片机;交通安全

0.引言

随着我国综合国力的不断提升，公路建设及公路交通得到了飞速的发展。公路运输及交通的跨越式发展，以及人民生活水平日益提升，使得我国居民的汽车保有量逐年增多。但在公路交通飞速发展的同时，交通事故也逐年增多，而其中有很多是因为驾驶员在慌乱中将油门当成刹车，酿成了惨剧。因此，对于突发状况时车辆驾驶的容错性改造就显得尤为重要。经研究，可见目前所有误踩油门保护装置都由两部分组成，即：信号采集模块、反应制动模块。故本文从此处着手，进行整理与分析。

1.信号采集方法

1.1速度与加速度法

通过在刹车上安装刹车检测电路，采用多个光敏二极管联合作用以确定开始计时的时间，当检测到踏板速度上限时，光敏二极管未接到来自另一个二极管的光线则开始计时;同理，当检测到踏板速度的下限位时停止计时，将该段时间与设置的限定时间作比较，以判定司机是否踩踏油门过快。而加速度法就是在油门踏板底部安装加速度传感器，误踩油门时的踩踏速度与加速度都是正常踩踏的几倍甚至几十倍，研究人员通过选取100位不同年龄驾驶员踩踏加速度测试数据得出：正常情况踩踏板加速度大多小于10 ，而误踩油门加速度可达到120 ，在考慮安全等因素的条件下，取一合理阈值，将收集到的加速度信号与之作比较，进而得出是否为误踩。

1.2电磁感应法

利用电磁感应设计智能识别系统，通过切割磁感线所得到电流的大小以判断是否为误踩刹车。本设计通过在油门连杆上安装磁铁，磁铁穿过安装在车体之上的线圈，当司机踩踏油门时，线圈内会因磁铁切割磁感线从而获得感应电流。在正常情况下，由于油门缓慢踩下，线圈内感应电流较小，电磁铁无力吸引衔铁下落;当误踩油门时，由于司机快速踩下油门，导致线圈内出现很大的感应电流。通过感应电流的大小从而确定是否误踩油门当做刹车。

1.3心理识别法

有学者经长期调查与实验指出，当驾驶员误将油门当做刹车时会有一个关键性动作——死死将踏板踩到底，而这一动作在正常踩踏油门时并不会出现。且许多驾驶人的经验使得他们踩刹车时有可能会悬空踩踏，而踩油门时绝对不会悬空踩踏。故可认为，当油门踏板被踩踏到极限位置并继续被施加压力，且悬空踩踏油门这两大特征兼具或其中一个特征出现时可认为驾驶人误踩油门，以此来进行后续设计。

2.反应制动模块

2.1机械式

国内研究学者设计出由外箱体和内箱体两部分组成的急刹车系统，二箱体之间设有复位弹簧，内箱体链接刹车连接带和油门踏板连接带，中部设转轴，转轴上安装带槽棘轮和齿轮，将油门与之进行连接。正常情况下踩踏时，油门踏板连接带拉动带槽棘轮使之转动，再带动轴转动，从而使齿轮转动，齿轮再带动与之啮合的带槽齿轮转动，使之拉动油门连接带，以保证踩油门的正常加速。若在紧急情况下误踩了油门踏板，由于踩油门加速度过大，使油门踏板拉动带槽棘轮，由于转轴向下牵引力大于附加弹簧的弹力，使得附加弹簧被压缩，内箱体带动绕在内箱体拉环上的刹车连接带，使汽车刹车，同时，油门连接带不再被拉动，从而起到紧急刹车的作用。此装置考虑到车体的内部结构，故采用汽车外接的形式，在不需要时可进行拆卸。本装置制作成本低、安装方便，克服了之前机构只能实现防止油门误踩但并没有及时进行刹车的不足之处，在误踩油门这一领域做出了很大的贡献。

2.2电子式

电子式顾名思义就是使用单片机的控制来实现刹车制动。国内有研究人员使用8051单片机对信息进行接收、分析处理以及最后发出相应的指令。信息采集部分大多通过电路形式对信号进行采集，而电路所传来的大多为电阻或电压信号，但单片机并不能对电阻信号进行识别和处理，故要将模拟电阻信号转换成为模拟电压信号一并进行处理。之后再将电压信号通过A/D转换器转换成数字信号输入单片机。之后通过编程来实现信息的分析处理，若判定为误操作，便要输出信号让执行机构开始工作。执行机构以汽车自身的ASR系统为制动执行系统，当判定为误操作时，输出电路向制动总泵隔离电磁阀和蓄能器隔离电磁阀充电，使这两个阀门动作关闭总泵油路，打开蓄能器油路，高压制动液经ABS控制阀进入驱动轮制动分泵进行制动。当松开油门踏板时，系统复位。且当单片机检测到误操作时，需要有驱动信号来驱动执行机构工作，且还需要有驱动电流来驱动电磁阀工作以保证整个执行机构正常工作，故使用放大电路来放大单片机输出电流以保证整个装置的顺利运行。

3.探讨

3.1在信号采集方面

对于车辆行驶过程中驾驶的容错性改造这个课题，国内外学者都做出了不同程度上的研究，但纵观所有研究，都可以发现其中的不足之处，故笔者就此作出探讨和设想。对于信号采集的方法而言，无论是速度加速度法、电磁感应法还是基于驾驶员心理的方法，都不能保证在事故发生时准确的作出判断或者误判，若在高速公路之上驾驶人超车大力踩刹车时，该系统做出反应，则后果不堪设想。故可将其中互不干扰的两种方法合二为一共同判定，如将电磁感应法与基于驾驶人心理的感应方法结合起来，就可以大大提高判定的精确性。

3.2在信息处理方面

不论是机械式还是电子式都存在两个很明显的问题：（1）刹车时未开启危险报警闪光灯提示后车;（2）未划分速度区间进行制动。针对第一个问题，若系统做出自动判断时不能亮起危险警报灯提示后车，即使自动刹车保证本车的安全，也会因后车追尾而酿成二次事故，并没有很好地保证驾驶人的生命财产安全。对于第二个问题，笔者认为可按照30km/h和60km/h的速度区间做出不同的制动反映。即当车速低于30km/h时，可紧急制动刹车，当车速处于30km/h-60km/h之间时缓慢制动刹车，当车速处于60km/h以上时系统采取制动措施减缓车辆行驶速度，若驾驶人在0.5s之内自行采取制动措施，则系统指令结束，若司机未在规定时间内采取制动措施，车辆将在不影响自身安全的情况下迅速制动停车。以更好地降低事故率。

4.结语

综上所述，对于提高汽车主动安全性的研究还有很长一段路程要走，且国内现有理论都缺乏实际应用，笔者期望本文能为之后的研究提供参考。

参考文献：

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[2]邵思涛. 利用电磁感应研发“误踩油门当刹车”智能识别系统. 物理实验

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[5]崔亚楠，郑为民. 汽车紧急制动防误踩油门智能系统的研究. 时代汽车

[6]梅哲文，李晓佳等. 汽车油门防误踩紧急刹车装置. 机械设计与制造

[7]胡伟翔，邵京京等. 误踩油门保护装置研究现状. 汽车实用技术

作者简介：

张恬静，出生年月：1998年6月，性别：女，民族：汉族，籍贯（精确到市）：山西省运城市芮城县，当前职务：学生，当前职称：无，学历：本科在读，研究方向：道路桥梁与渡河工程.