汽车防误踩油门紧急控制系统的设计

曹菁　范满珍　荆君

【摘 要】驾驶员由于驾驶时过度疲劳、分心等原因，导致误将油门踏板当作制动而引发的交通事故屡见不鲜。为尽量避免此类事故的发生，设计了一种防误踩油门紧急控制系统。以油门踏板力、距汽车前方障碍物距离这两种信号作为系统的判别信号，使该系统发出相应的控制信号保证车辆的交通安全。当系统判定司机为误踩油门时，系统使制动踏板牵引装置工作，牵引制动踏板实现制动。该系统在不改变原汽车结构和司机的习惯的情况下及时地判断误操作，提高了行车安全，具有一定的实用价值。

【关键词】汽车；误踩油门；紧急制动

0 引言

随着我国经济快速发展，人民的生活水平迅速提高，汽车成为了越来越多人的代步工具，2015年1—11月，汽车产销分别完成2182.39万辆和2178.66万辆，分别比 2014年同期增长1.8%和3.3%，总体呈平稳增长态势[1]，汽车安全问题亦日益凸显，过去，汽车安全设计主要考虑汽车在出现交通事故时，如何降低对驾乘人员的伤害，现在更多考虑的则是主动安全设计，避免事故的发生[2]。据统计，误将油门当成刹车而引发的交通事故在重大交通事故中占到了12.6%[3]，为尽量避免此类事故的发生，设计利用单片机控制的一种防误踩油门紧急控制系统。

1 系统设计方案

系统通过对距车前方障碍距离和油门踏板力这两种信号识别驾驶员是否误踩油门，本系统的压力传感器、测距传感器分别用于采集脚踩油门的力和距汽车前方最近障碍物的距离，压力传感器将作用在油门踏板处的检测区域的压力转换成电压的变化，通过AD模数转换模块将模拟电压信号转换成数字信号与单片机IO口进行通信。测距传感器是利用US-020超声波测距模块，该模块可以监测的距离范围是2cm-7m，支持GPIO通信模式。电子控制部分包括信号放大电路和51单片机为主的电控模块。

图1 制动踏板牵引装置

稳压芯片将汽车电源12V降至5V给单片机供电，系统设有总开关，总开关可以使该系统不工作。单片机接收来自传感器的踏板力的信号、车前障碍物的距离信号，通过预设的程序对所收集到的信号进行分析，若司机为误踩油门，则单片机通过驱动电路对系统执行模块发出控制信号。

制动踏板牵引装置是由单作用液压缸（1）二维三通电磁阀（2）12V电动液压泵（5）溢流阀（3）储液缸（4）组成。如图1所示，其中单作用液压缸1工作时，这时缸中的活塞的运动是通过油液实现，活塞返回时通过回位弹簧的外力实现，油缸的两个腔只有一端通油，有回位弹簧的一端则与大气相通，在缸内活塞相连的杆上连接一钢丝绳，钢丝绳的另一端与制动踏板相连接，若判定为驾驶员误踩油门时，单片机通过驱动电路控制12V电动液压泵5工作，同时控制电磁二位三通阀2换向，使单作用液压缸1活塞移动从而使钢丝绳牵引制动踏板进行制动。

2 系统工作流程

考虑到汽车在拥挤的环境中行驶时误踩油门的情况，例如，当汽车遇到车流高峰、在等红绿灯时或者汽车进入停车场，所以这里我们设置距汽车前方最近障碍物的距离阈值S0为3m，当汽车前方最近障碍物的距离小于阈值S0（3m）时，并此时油门踏板力F大于阈值F0，则可认为时误踩油门，因为当汽车前方最近障碍物的距离小于3m的时候，如果要保证行车安全，此时油门踏板力不应大于驾驶员正常踩油门踏板力的最大值，否则，此时一定是处于危险情况，所以阈值F0可以取驾驶员正常踩油门踏板力的最大值。当汽车前方最近障碍物的距离大于3m时，这时如果油门踏板力F大于阈值F1时，则可认为误踩油门，因为当汽车前方最近障碍物的距离大于3m时，其行车危险程度比在3m之内时要小，故阈值F1取值应大于阈值F0，阈值F0和F1的确定还需要大量的试验。制动踏板牵引装置工作5秒后，12V电动液压泵5停止工作并且二位三通阀2恢复初始状态，从而单作用液压缸1在内置弹簧的作用下回位，从而使制动踏板复位。

3 结语

本文介绍了该汽车防误踩油门紧急控制系统的设计，系统利用薄膜压力传感器和超声波测距模块分别实时监测油门踏板力和距汽车前方最近障碍物距离这两种信号，根据距车前方障碍物距离的不同来设定两个不同的油门踏板力阈值F0和F1，充分考虑到了实际情况，使误踩油门的判别更加精确，本设计几乎不改变原有的制动系统的结构，也不会改变驾驶员的行车习惯，在提高汽车主动安全性方面有实用价值。

【参考文献】

[1]于杰.2015年汽车市场盘点[J].汽车纵横，2016（1）：35-37.

[2]彭洪雨.浅谈汽车的安全装置[J].科技视界，2016（7）：110-110.

[3]鄧彪，简晓春.汽车误踩油门智能保护系统的设计[J].交通科学与工程，2014，30（2）：67-71.

[责任编辑：朱丽娜]endprint