一種車(chē)輛倒車(chē)防碰自動(dòng)剎車(chē)裝置的研制

1、背 景

車(chē)輛在倒車(chē)時(shí)，因司機(jī)視線不良、操作失誤和周?chē)h(huán)境所限，所引發(fā)的大量安全事故屢見(jiàn)不鮮，有的事故甚至觸目驚心。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)人保在車(chē)輛保險(xiǎn)賠償中由于倒車(chē)引發(fā)的事故賠償額占總數(shù)的15%-20%。雖然目前社會(huì)市場(chǎng)上已有多種倒車(chē)防碰裝置，但均因其在設(shè)計(jì)理念、開(kāi)發(fā)思路以及綜合研制能力方面存在的不足，沒(méi)有能從根本上杜絕倒車(chē)防碰問(wèn)題。

倒車(chē)?yán)走_(dá)是汽車(chē)泊車(chē)安全輔助裝置，能以聲音或者更為直觀的顯示告知駕駛員周?chē)系K物的情況。一定程度上解除了駕駛員泊車(chē)和起動(dòng)車(chē)輛時(shí)前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷。但普通的倒車(chē)?yán)走_(dá)主要運(yùn)用到小型車(chē)輛和轎車(chē)上，且必須依賴(lài)駕駛員的人為反應(yīng)，很難完全避免車(chē)輛的磕碰。

大型車(chē)輛倒車(chē)時(shí)主要依賴(lài)駕駛員的判斷和通過(guò)后視鏡觀察，因車(chē)輛較長(zhǎng)不易掌握或惡劣天氣和夜間行車(chē)停車(chē)等因素的影響，造成倒車(chē)發(fā)生的事故極為常見(jiàn)。大型車(chē)輛目前基本上都采用氣路制動(dòng)系統(tǒng)，本裝置在原有倒車(chē)防碰雷達(dá)的基礎(chǔ)上，增加了一種在車(chē)輛倒車(chē)到一設(shè)定的安壘距離時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)氣路剎車(chē)制動(dòng)，以減少駕駛員后視線不清和來(lái)不及反應(yīng)等人為因素的影響，有效避免碰撞事故的發(fā)生。且自動(dòng)剎車(chē)制動(dòng)裝置未改變車(chē)輛的主車(chē)制動(dòng)功能，不會(huì)影響整車(chē)安全性，結(jié)構(gòu)與安裝簡(jiǎn)捷。

2、工作愿理:

裝置以中央處理器(簡(jiǎn)稱(chēng)CPU)為核心，超聲波發(fā)射與接收器安裝在車(chē)輛尾部。當(dāng)車(chē)輛倒車(chē)時(shí)通過(guò)倒車(chē)檢測(cè)電路，CPU檢測(cè)倒車(chē)信號(hào)，并啟動(dòng)處理程序。首先CPU給出發(fā)射超聲波信號(hào)至驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射器發(fā)射超聲波，超聲波遇有障礙物時(shí)發(fā)生反射，反射回的超聲波經(jīng)信號(hào)放大電路放大后，CPU記錄超聲波發(fā)射與返回的時(shí)間間隔，依據(jù)超聲波在空氣中的傳播速度，計(jì)算障礙物與車(chē)輛尾部的距離。此距離由CPU送至數(shù)碼顯示，并將此距離與設(shè)定的幾個(gè)值進(jìn)行比較，當(dāng)此距離小于其中最大值時(shí)CPU輸出一定頻率的信號(hào)至報(bào)警電路并報(bào)警，提醒駕駛員注意剎車(chē)，隨著此距離的減小，CPU輸出信號(hào)的額率逐漸增大，報(bào)警聲越來(lái)越急促，當(dāng)此距離到達(dá)設(shè)定的最小安壘距離時(shí)，CPU啟動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)電路，并使駐車(chē)制動(dòng)閥動(dòng)作，使車(chē)輛自動(dòng)剎車(chē)。

輔助電路包括電源電路、手動(dòng)取消制動(dòng)設(shè)定等。

2.2 剎車(chē)制動(dòng)裝置

本套裝置利用車(chē)輛本身已有的輔助剎車(chē)裝置(駐車(chē)制動(dòng)剎車(chē)裝置)，在駐車(chē)制動(dòng)操縱閥和駐車(chē)制動(dòng)繼動(dòng)閥之間僅需加裝一套兩位兩通電磁閥，隨著驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出的電信號(hào)切斷或閉合氣路，控制繼動(dòng)閥的開(kāi)或閉，進(jìn)而控制剎車(chē)分泵，完成車(chē)輛自動(dòng)制動(dòng)功能。見(jiàn)下圖:

3、實(shí)際安裝和溯試

3.1 探頭安裝位置的確定

一般重型卡車(chē)車(chē)身寬達(dá)2.4米，長(zhǎng)度10米以上，司機(jī)在倒車(chē)時(shí)對(duì)車(chē)輛正后方的情況很難完全掌握，特別當(dāng)車(chē)上裝有大型貨物時(shí)，由于對(duì)司機(jī)倒車(chē)鏡視角有遮擋，極易發(fā)生因觀察不細(xì)致而導(dǎo)致的碰撞事故。為此，我們對(duì)重型卡車(chē)后視盲醫(yī)進(jìn)行分析，考慮到探頭發(fā)射角在±450左右，為有效測(cè)量障礙物，我們確定在車(chē)廂尾部后擋板靠下部位安裝4個(gè)探頭，間距70cm，左右離車(chē)廂外側(cè)各10cm，因探頭位置離地面高度1.4m，為有效探測(cè)地面矮墩及位置較低障礙物，探頭安裝角度向下偏150。

3.2 倒車(chē)制動(dòng)慣性距離測(cè)量

我們對(duì)重型卡車(chē)在不同載貨狀態(tài)下的倒車(chē)制動(dòng)慣性距離進(jìn)行了測(cè)量，見(jiàn)下:

載荷狀態(tài):重載，慣性距離(m):0.7，載荷狀態(tài):空載，慣性距離(m):0.5

從倒車(chē)制動(dòng)實(shí)測(cè)的慣性距離，考慮到實(shí)際在倒車(chē)時(shí)的速度一般在10Km/h以下，電磁閥接收到距離信號(hào)的反應(yīng)時(shí)間僅為8ms左右，因此，由于司機(jī)的反應(yīng)時(shí)間對(duì)距離的影響在此可以忽略不計(jì)，制動(dòng)慣性距離將適當(dāng)減小，設(shè)計(jì)啟動(dòng)電磁閥距離為0.8米，滿(mǎn)足安全制動(dòng)距離的要求。

3.3 試驗(yàn)效果

在樣機(jī)裝車(chē)聯(lián)調(diào)過(guò)程中，出現(xiàn)探頭誤報(bào)警的情況，技術(shù)人員對(duì)探頭位置重新調(diào)整后，該問(wèn)題得以解決。

經(jīng)試驗(yàn)，樣機(jī)可以告知駕駛員車(chē)輛后部障礙物的情況，解除了駕駛員倒車(chē)時(shí)不能后視所引起的困擾，幫助駕駛員掃除了車(chē)輛后部視野死角的缺陷。并且在駕駛員不干預(yù)的情況下，樣機(jī)可以在特定安全距離自動(dòng)剎車(chē)。

目前，該裝置已經(jīng)達(dá)到如下使用效果:

(1)超聲波測(cè)距距離預(yù)期值0.2-2.5米，實(shí)測(cè)值為0-2.5米;

(2)超聲波測(cè)距精度預(yù)期值小于O.1米，實(shí)測(cè)值為0.05米;

(3)倒車(chē)制動(dòng)慣性預(yù)測(cè)距離精度預(yù)期值小于0，2米，實(shí)測(cè)值為0，15米}

(4)電磁閥反應(yīng)時(shí)間小于0，2秒，反應(yīng)距離預(yù)期值小于0.8米，實(shí)測(cè)值為0.7米。

主要技術(shù)指標(biāo)都能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4、小 結(jié)

目前，該裝置已經(jīng)研制開(kāi)發(fā)完成，并在半掛車(chē)、重型載貨汽車(chē)和客車(chē)上進(jìn)行了產(chǎn)品的試安裝，試驗(yàn)效果較佳，本裝置的優(yōu)點(diǎn)是集倒車(chē)?yán)走_(dá)功能與自動(dòng)啟動(dòng)制動(dòng)功能一體，通過(guò)自動(dòng)啟動(dòng)電磁閥斷氣，不影響主車(chē)制動(dòng)功能。

目前，公路交通部門(mén)正在積極推廣“汽車(chē)黑匣子”、GPS等先進(jìn)的車(chē)輛管理技術(shù)，筆者認(rèn)為，具備自動(dòng)啟動(dòng)制動(dòng)功能的倒車(chē)?yán)走_(dá)未改變車(chē)輛的主車(chē)制動(dòng)功能。不會(huì)影響整車(chē)安全性，且結(jié)構(gòu)與安裝簡(jiǎn)捷，是減少大型車(chē)輛倒車(chē)事故值得推廣的一項(xiàng)新技術(shù)。