誤踩油門變剎車的系統設計①

陳星晨

摘 要：隨著機動車輛的不斷增加，汽車安全顯得尤為重要，尤其是加強汽車的主動安全技術的發展。該文介紹了一種駕駛員誤踩油門變剎車的系統設計，該設計根據現有的技術進行了改進。

關鍵詞：自動剎車 防誤踩油門 制動系統 汽車安全

中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0091-01

汽車是現代社會中的一種主要交通工具，與此同時，汽車駕駛的安全問題也日益凸現出來，根據有關部門公布，2012年，全國共發生道路交通事故20.4萬起，而在所有的汽車交通事故中，駕駛員因誤操作，本該緊急踩剎車卻誤踩油門所引起的事故也占了一定的比例。盡管比例不高，但一旦發生后果也不堪設想，因此對防止駕駛員誤操作的研究迫在眉睫。[1]

1 分析駕駛員誤操作的原因

駕駛員發生誤操作的原因有很多，大體分為以下幾種：一是不管是新手還是駕駛技術過硬的老手，由于緊張，遇到突發情況就手忙腳亂，容易誤把油門當作剎車；二是不規范駕駛，主要表現為酒后駕車和過度疲勞駕駛。由于酒精或者疲勞導致觸覺能力、判斷能力和操作能力等降低，遇到突發情況處置不當等，發生誤操作；三是心理問題，駕駛員放松警惕，思想松懈，注意力不集中等，突遇險情，會措手不及，發生誤操作。[2]

2 系統的總體設計

當汽車在行駛時，以轉向燈信號和車速傳感器為輔助，通過誤踩油門變剎車系統進行連續的測量和感知汽車與前方障礙物的距離L以及駕駛員踩油門踏板的加速度a。當測得的加速度a超過所設定的加速度極值ao，根據轉向燈排除駕駛員超車的情況，則中央控制單元會發出啟動緊急制動機構（開啟制動執行機構和節氣門執行機構）的信號，并實現自動制動、切斷節氣門的目的。[3]若檢測到車速為零，則釋放自動制動機構。為實現以上功能，該系統的設計分為三個部分，包括信號采集部分、中央控制單元和執行機構三個部分。基于系統功能的總體方案設計如圖1所示。

3 工作原理

由于加速度傳感器過于靈敏，不適宜直接用來測量油門踏板的加速度值。加速度值也就是速度變化的斜率，而踏板的速度可以由踏板的縱向距離的變化來反映。因此為了更加準確的測出油門踏板的加速度值a，可以通過節氣門位置傳感器測得的信號通過處理器處理后來反映油門踏板的加速度值。[4]

假設汽車在公路上高速行駛時，突然前方L米處有人橫穿馬路或者前方有其它障礙物時， 雷達測距儀會立刻探測到此物體， 并將信號送至中央處理器。此時，如果駕駛員為了避讓目標錯把油門當作剎車迅速踩到底，加速度值將會超過所設定的加速度極值a0，油門踏板下的傳感器就會將加速度信號送到中央控制單元，然后控制單元會對雷達信號、節氣門傳感器信號和轉向燈信號等進行綜合分析處理，當所有信號吻合時，控制單元就會發出指令，使執行機構工作。一方面關閉節氣門或者切斷噴油泵，迫使發動機停止工作，以免火上澆油；另一方面啟動制動系統，進行緊急剎車。當車輛停止后，排除險情，控制信號會自動消失，車輛自動恢復正常狀態，不影響正常工作。有了這套裝置，即使駕駛員驚慌失措誤將油門當作剎車，也可使車輛及時獲得制動，減少甚至避免不必要損失。

通過實驗所得部分數據如下。

由表1可以看出正常踩踏油門的加速度值為0～5.0 m/s2，而誤踩油門踏板的加速度值為0～145.0 m/s2，二者的加速度值存在明顯的差異。為了進一步排除超車的情況，通過實驗測得超車時的油門踏板加速度值為0～38.5 m/s2。

因此為了區分緊急情況下的誤踩油門操作，初步選取加速度極值在40.0～100.0 m/s2較為合適。此外，按照汽車與前方障礙物距離的大小，可以對加速度的極值進行分級：距離的大小決定車輛行駛狀態的安全程度，因此距離較大時，可以適當增加加速度極值；距離較小時，適當減小加速度極值。

4 結語

該系統保持傳統的油門和剎車的操作方式，不改變駕駛員的操作習慣，結構簡單且不改變現有機動車的油門和剎車的位置及結構。主要采用傳感器感知駕駛員把油門踏板誤當作剎車踏板的錯誤操作，以及車速傳感器和轉向燈的輔助下，處理器對各種信號比較處理后傳送至剎車裝置和油路控制裝置以使汽車制動并切斷油路，從而將錯誤操作轉化為安全操作。該系統與同類裝置相比，具有結構簡單、可靠性高、成本低等優點。該系統的實現避免了在緊急情況下，駕駛員誤踩油門當剎車而引發的交通事故，對減少此類交通事故的發生和減少傷亡程度有著很好的效果。

參考文獻

[1] 任宇立.道路交通安全現狀及交通事故分析方法初探[J].道路交通與安全，2010，10（2）：4-6.

[2] 徐勝成.錯把油門當剎車百萬豪車高速沖入渾河中[N].沈陽晚報，2011-09-05（16）.

[3] 盧新湘，鄒向陽，康風.防止司機誤把油門當作剎車的系統設計與研究[J].內燃機，2007（3）：13-19.

[4] 張勁.基于單片機控制的誤踩汽車油門的自動制動系統[J].科協論壇，2009，11（1）：83-85.endprint

摘 要：隨著機動車輛的不斷增加，汽車安全顯得尤為重要，尤其是加強汽車的主動安全技術的發展。該文介紹了一種駕駛員誤踩油門變剎車的系統設計，該設計根據現有的技術進行了改進。

關鍵詞：自動剎車 防誤踩油門 制動系統 汽車安全

中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0091-01

汽車是現代社會中的一種主要交通工具，與此同時，汽車駕駛的安全問題也日益凸現出來，根據有關部門公布，2012年，全國共發生道路交通事故20.4萬起，而在所有的汽車交通事故中，駕駛員因誤操作，本該緊急踩剎車卻誤踩油門所引起的事故也占了一定的比例。盡管比例不高，但一旦發生后果也不堪設想，因此對防止駕駛員誤操作的研究迫在眉睫。[1]

1 分析駕駛員誤操作的原因

駕駛員發生誤操作的原因有很多，大體分為以下幾種：一是不管是新手還是駕駛技術過硬的老手，由于緊張，遇到突發情況就手忙腳亂，容易誤把油門當作剎車；二是不規范駕駛，主要表現為酒后駕車和過度疲勞駕駛。由于酒精或者疲勞導致觸覺能力、判斷能力和操作能力等降低，遇到突發情況處置不當等，發生誤操作；三是心理問題，駕駛員放松警惕，思想松懈，注意力不集中等，突遇險情，會措手不及，發生誤操作。[2]

2 系統的總體設計

當汽車在行駛時，以轉向燈信號和車速傳感器為輔助，通過誤踩油門變剎車系統進行連續的測量和感知汽車與前方障礙物的距離L以及駕駛員踩油門踏板的加速度a。當測得的加速度a超過所設定的加速度極值ao，根據轉向燈排除駕駛員超車的情況，則中央控制單元會發出啟動緊急制動機構（開啟制動執行機構和節氣門執行機構）的信號，并實現自動制動、切斷節氣門的目的。[3]若檢測到車速為零，則釋放自動制動機構。為實現以上功能，該系統的設計分為三個部分，包括信號采集部分、中央控制單元和執行機構三個部分。基于系統功能的總體方案設計如圖1所示。

3 工作原理

由于加速度傳感器過于靈敏，不適宜直接用來測量油門踏板的加速度值。加速度值也就是速度變化的斜率，而踏板的速度可以由踏板的縱向距離的變化來反映。因此為了更加準確的測出油門踏板的加速度值a，可以通過節氣門位置傳感器測得的信號通過處理器處理后來反映油門踏板的加速度值。[4]

假設汽車在公路上高速行駛時，突然前方L米處有人橫穿馬路或者前方有其它障礙物時， 雷達測距儀會立刻探測到此物體， 并將信號送至中央處理器。此時，如果駕駛員為了避讓目標錯把油門當作剎車迅速踩到底，加速度值將會超過所設定的加速度極值a0，油門踏板下的傳感器就會將加速度信號送到中央控制單元，然后控制單元會對雷達信號、節氣門傳感器信號和轉向燈信號等進行綜合分析處理，當所有信號吻合時，控制單元就會發出指令，使執行機構工作。一方面關閉節氣門或者切斷噴油泵，迫使發動機停止工作，以免火上澆油；另一方面啟動制動系統，進行緊急剎車。當車輛停止后，排除險情，控制信號會自動消失，車輛自動恢復正常狀態，不影響正常工作。有了這套裝置，即使駕駛員驚慌失措誤將油門當作剎車，也可使車輛及時獲得制動，減少甚至避免不必要損失。

通過實驗所得部分數據如下。

由表1可以看出正常踩踏油門的加速度值為0～5.0 m/s2，而誤踩油門踏板的加速度值為0～145.0 m/s2，二者的加速度值存在明顯的差異。為了進一步排除超車的情況，通過實驗測得超車時的油門踏板加速度值為0～38.5 m/s2。

因此為了區分緊急情況下的誤踩油門操作，初步選取加速度極值在40.0～100.0 m/s2較為合適。此外，按照汽車與前方障礙物距離的大小，可以對加速度的極值進行分級：距離的大小決定車輛行駛狀態的安全程度，因此距離較大時，可以適當增加加速度極值；距離較小時，適當減小加速度極值。

4 結語

該系統保持傳統的油門和剎車的操作方式，不改變駕駛員的操作習慣，結構簡單且不改變現有機動車的油門和剎車的位置及結構。主要采用傳感器感知駕駛員把油門踏板誤當作剎車踏板的錯誤操作，以及車速傳感器和轉向燈的輔助下，處理器對各種信號比較處理后傳送至剎車裝置和油路控制裝置以使汽車制動并切斷油路，從而將錯誤操作轉化為安全操作。該系統與同類裝置相比，具有結構簡單、可靠性高、成本低等優點。該系統的實現避免了在緊急情況下，駕駛員誤踩油門當剎車而引發的交通事故，對減少此類交通事故的發生和減少傷亡程度有著很好的效果。

參考文獻

[1] 任宇立.道路交通安全現狀及交通事故分析方法初探[J].道路交通與安全，2010，10（2）：4-6.

[2] 徐勝成.錯把油門當剎車百萬豪車高速沖入渾河中[N].沈陽晚報，2011-09-05（16）.

[3] 盧新湘，鄒向陽，康風.防止司機誤把油門當作剎車的系統設計與研究[J].內燃機，2007（3）：13-19.

[4] 張勁.基于單片機控制的誤踩汽車油門的自動制動系統[J].科協論壇，2009，11（1）：83-85.endprint

摘 要：隨著機動車輛的不斷增加，汽車安全顯得尤為重要，尤其是加強汽車的主動安全技術的發展。該文介紹了一種駕駛員誤踩油門變剎車的系統設計，該設計根據現有的技術進行了改進。

關鍵詞：自動剎車 防誤踩油門 制動系統 汽車安全

中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0091-01

汽車是現代社會中的一種主要交通工具，與此同時，汽車駕駛的安全問題也日益凸現出來，根據有關部門公布，2012年，全國共發生道路交通事故20.4萬起，而在所有的汽車交通事故中，駕駛員因誤操作，本該緊急踩剎車卻誤踩油門所引起的事故也占了一定的比例。盡管比例不高，但一旦發生后果也不堪設想，因此對防止駕駛員誤操作的研究迫在眉睫。[1]

1 分析駕駛員誤操作的原因

駕駛員發生誤操作的原因有很多，大體分為以下幾種：一是不管是新手還是駕駛技術過硬的老手，由于緊張，遇到突發情況就手忙腳亂，容易誤把油門當作剎車；二是不規范駕駛，主要表現為酒后駕車和過度疲勞駕駛。由于酒精或者疲勞導致觸覺能力、判斷能力和操作能力等降低，遇到突發情況處置不當等，發生誤操作；三是心理問題，駕駛員放松警惕，思想松懈，注意力不集中等，突遇險情，會措手不及，發生誤操作。[2]

2 系統的總體設計

當汽車在行駛時，以轉向燈信號和車速傳感器為輔助，通過誤踩油門變剎車系統進行連續的測量和感知汽車與前方障礙物的距離L以及駕駛員踩油門踏板的加速度a。當測得的加速度a超過所設定的加速度極值ao，根據轉向燈排除駕駛員超車的情況，則中央控制單元會發出啟動緊急制動機構（開啟制動執行機構和節氣門執行機構）的信號，并實現自動制動、切斷節氣門的目的。[3]若檢測到車速為零，則釋放自動制動機構。為實現以上功能，該系統的設計分為三個部分，包括信號采集部分、中央控制單元和執行機構三個部分。基于系統功能的總體方案設計如圖1所示。

3 工作原理

由于加速度傳感器過于靈敏，不適宜直接用來測量油門踏板的加速度值。加速度值也就是速度變化的斜率，而踏板的速度可以由踏板的縱向距離的變化來反映。因此為了更加準確的測出油門踏板的加速度值a，可以通過節氣門位置傳感器測得的信號通過處理器處理后來反映油門踏板的加速度值。[4]

假設汽車在公路上高速行駛時，突然前方L米處有人橫穿馬路或者前方有其它障礙物時， 雷達測距儀會立刻探測到此物體， 并將信號送至中央處理器。此時，如果駕駛員為了避讓目標錯把油門當作剎車迅速踩到底，加速度值將會超過所設定的加速度極值a0，油門踏板下的傳感器就會將加速度信號送到中央控制單元，然后控制單元會對雷達信號、節氣門傳感器信號和轉向燈信號等進行綜合分析處理，當所有信號吻合時，控制單元就會發出指令，使執行機構工作。一方面關閉節氣門或者切斷噴油泵，迫使發動機停止工作，以免火上澆油；另一方面啟動制動系統，進行緊急剎車。當車輛停止后，排除險情，控制信號會自動消失，車輛自動恢復正常狀態，不影響正常工作。有了這套裝置，即使駕駛員驚慌失措誤將油門當作剎車，也可使車輛及時獲得制動，減少甚至避免不必要損失。

通過實驗所得部分數據如下。

由表1可以看出正常踩踏油門的加速度值為0～5.0 m/s2，而誤踩油門踏板的加速度值為0～145.0 m/s2，二者的加速度值存在明顯的差異。為了進一步排除超車的情況，通過實驗測得超車時的油門踏板加速度值為0～38.5 m/s2。

因此為了區分緊急情況下的誤踩油門操作，初步選取加速度極值在40.0～100.0 m/s2較為合適。此外，按照汽車與前方障礙物距離的大小，可以對加速度的極值進行分級：距離的大小決定車輛行駛狀態的安全程度，因此距離較大時，可以適當增加加速度極值；距離較小時，適當減小加速度極值。

4 結語

該系統保持傳統的油門和剎車的操作方式，不改變駕駛員的操作習慣，結構簡單且不改變現有機動車的油門和剎車的位置及結構。主要采用傳感器感知駕駛員把油門踏板誤當作剎車踏板的錯誤操作，以及車速傳感器和轉向燈的輔助下，處理器對各種信號比較處理后傳送至剎車裝置和油路控制裝置以使汽車制動并切斷油路，從而將錯誤操作轉化為安全操作。該系統與同類裝置相比，具有結構簡單、可靠性高、成本低等優點。該系統的實現避免了在緊急情況下，駕駛員誤踩油門當剎車而引發的交通事故，對減少此類交通事故的發生和減少傷亡程度有著很好的效果。

參考文獻

[1] 任宇立.道路交通安全現狀及交通事故分析方法初探[J].道路交通與安全，2010，10（2）：4-6.

[2] 徐勝成.錯把油門當剎車百萬豪車高速沖入渾河中[N].沈陽晚報，2011-09-05（16）.

[3] 盧新湘，鄒向陽，康風.防止司機誤把油門當作剎車的系統設計與研究[J].內燃機，2007（3）：13-19.

[4] 張勁.基于單片機控制的誤踩汽車油門的自動制動系統[J].科協論壇，2009，11（1）：83-85.endprint