客車氣制動信號燈控制的改進設(shè)計

周 翔，孫長存，王 凱，程 江，余麗娜

(江西博能上饒客車有限公司，江西上饒 334000)

世界各國對汽車安全技術(shù)研究特別重視，其中包括防追尾技術(shù)［1－3］。在車輛行駛過程中，后車主要依據(jù)前車制動燈是否亮起，通過視覺觀察并推斷前車制動力度來控制自身制動踏板以保持安全車距。由此可見，當前車駕駛員踩下制動踏板時，車輛的制動燈信號能否迅速并可靠地亮起顯得尤為重要。

1 傳統(tǒng)方案的制動燈信號產(chǎn)生原理及不足

1.1 制動燈信號產(chǎn)生原理

圖1 行車制動燈控制原理圖

傳統(tǒng)方案使用的制動燈開關(guān)為氣壓開啟模式，開啟壓力為0.05 MPa。當來自制動總泵上腔的壓縮空氣將制動總泵至繼動閥間的管路氣壓充至0.05 MPa以上時，安裝于后橋制動控制管路上的后制動開關(guān)被觸發(fā)。當來自制動總泵下腔的壓縮空氣將制動總泵至前橋制動缸的管路及制動缸氣壓充至0.05 MPa以上時，安裝于制動總泵與前橋快放閥之間管路上的前制動燈開關(guān)被觸發(fā)［4－5］。我公司SR6706C4車型的行車制動燈控制原理圖如圖1所示。

1.2 傳統(tǒng)方案的不足

1)時間滯后性分析。傳統(tǒng)方案制動信號的來源基于氣壓，從踩下制動踏板至制動燈開關(guān)處腔體或管路氣體充至0.05 MPa需要一定時間。該時間與管路管徑、管接頭形式、制動缸容積等均有關(guān)系［6－8］。由試驗數(shù)據(jù)可知，從制動氣管路上獲取的制動信號在一般情況下可能會比制動踏板的動作滯后0.2 s。若將后車整個制動過程時間分為駕駛員反應(yīng)時間t1、制動器起作用時間 t2、持續(xù)制動時間 t3［9］，則在制動過程之前需要額外增加制動滯后的時間，即從制動踏板踩下至制動信號輸出的時間ti。簡單計算可知，因制動信號獲取的滯后將損失vti的制動距離。

2)安全隱患分析?；跉鈮旱闹苿有盘栂到y(tǒng)的車輛行駛過程中需要制動時，若恰好制動系統(tǒng)出現(xiàn)故障，制動壓力無法建立，即剎車失靈，雖然踩下制動踏板，但無法產(chǎn)生制動燈信號，此時若車輛前方有險情，該車輛不但不能有效制動，也不能產(chǎn)生制動燈信號警示后車。后車駕駛員直到前車已經(jīng)發(fā)生碰撞等事故后才有所察覺從而開始制動，為時已晚，可能發(fā)生追尾前車的事故。由此看出，在某些極端情況下，該制動信號的產(chǎn)生方案對駕駛安全性有不利的影響。

2 改進方案及優(yōu)勢

2.1 方案設(shè)計

改進方案與傳統(tǒng)方案的最大區(qū)別在于，制動信號產(chǎn)生由制動氣管路變化為從踏板操縱機構(gòu)上直接獲取。通過在踏板上安裝接觸開關(guān)，在未踩下制動踏板時制動開關(guān)為常斷開狀態(tài)，踩下制動踏板時，接觸開關(guān)被觸發(fā)，變?yōu)槌ｉ]合狀態(tài)，從而產(chǎn)生制動信號，如圖2所示。

圖2 改進方案的制動踏板總成結(jié)構(gòu)圖

為確保制動燈開關(guān)在出現(xiàn)異常時能及時讓駕駛員獲知異常信息，這套機構(gòu)中采用雙接觸開關(guān)的形式，即用另外一件與常斷開接觸開關(guān)并列安裝的常閉合開關(guān)來進行校驗。校驗原理為將常斷開和常閉合接觸開關(guān)輸出的信號分別發(fā)送至儀表CAN模塊，經(jīng)儀表CAN模塊處理整合后將數(shù)據(jù)以報文形式發(fā)送至整車CAN網(wǎng)絡(luò)［10－12］。當整車控制模塊連續(xù)5次接受到報文顯示常斷開和常閉合信號一致時(取5次的目的是防止常斷開和常閉合開關(guān)安裝時的誤差無法保證精準同步而設(shè)定的容差值)，向CAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送名稱為“制動開關(guān)故障”的故障碼，該故障名稱通過儀表顯示給駕駛員。

此外，針對帶能量回收功能的新能源汽車，其制動總泵為電子式，這種型式的制動踏板可輸出與制動踏板深度相關(guān)的模擬量。在控制策略上可以通過設(shè)定電子總泵某一開度的百分比作為制動信號開關(guān)的閾值來獲取制動信號。

2.2 優(yōu)勢分析

1)響應(yīng)迅速。能提前為后車駕駛員發(fā)出制動信號。若前后車以100 km/h的速度行駛，按照0.2 s的制動信號滯后時間來計算的話，能為后車縮短5.6 m的制動距離。

2)可靠性高?；谔ぐ逦恢玫某ｉ]合和常斷開制動開關(guān)的互檢及診斷系統(tǒng)，能確保制動開關(guān)出現(xiàn)故障時駕駛員第一時間知曉。

另外，即使氣管路出現(xiàn)嚴重故障，踩下制動踏板建立不了制動壓力的情況下，仍能觸發(fā)制動開關(guān)信號。該信號的產(chǎn)生不依賴制動管路而獨立存在，在某些極端情況能由產(chǎn)生的制動燈信號降低事故帶來的傷害。

3 結(jié)束語

車輛行駛時，前車需要及時將制動信號傳遞給后車以確保后車能保持相對安全的跟車距離。本文提出的制動燈信號產(chǎn)生的改進方案不論在響應(yīng)速度方面還是在可靠性及故障反饋方面較傳統(tǒng)方案均有很大的優(yōu)勢，能迅速地提醒后車盡早制動，并能在制動開關(guān)出現(xiàn)問題的第一時間提醒駕駛員。