車輛防誤踩油門裝置的研究現狀

曹菁 孟憲皆

摘 ?要：隨著我國汽車保有量不斷增加，交通安全問題亦日漸突顯，面對頻繁發生的駕駛員誤將油門踏板當作制動踏板而引起嚴重交通事故的現象，防誤踩油門技術愈來愈受到人們的重視。分析駕駛員誤踩油門的原因并對國內外的汽車防誤踩油門裝置的研究現狀進行歸納總結，最后對防誤踩油門技術的發展趨勢進行展望。

關鍵詞：汽車;誤踩油門;研究現狀;發展趨勢

引言

汽車成為了越來越多人的代步工具，2014年，汽車產銷量呈現平穩的增長趨勢，連續6年蟬聯全球第一。但是因交通事故造成的傷亡觸目驚心，在緊急狀況時，由于緊張、走神等原因，導致誤將油門當作制動而引發的交通事故約占到12.6%[1]，國內外很多汽車研究人員對目前存在的誤將油門當制動的現象提出了許多相關的研究方案，對汽車原有油門和制動機構進行相應的改進，但真正運用到實際生產中的防誤踩油門裝置卻很少，國內對于防誤踩油門裝置的研究仍處在初級階段，對于現有的防誤踩油門裝置存在的缺陷還需要進一步的完善。

對防誤踩油門裝置研究現狀歸納總結顯得十分重要，亟需研制出一種成本低、判別精確度高、通用性強的防誤踩油門裝置來解決駕駛者誤將油門當作制動的問題。

1 誤踩油門原因分析

（1）缺乏駕駛經驗的新手，在遇到突發情況無法正常應對，慌亂中錯踩油門;（2）駕駛汽車時心神不專，遇到緊急情況就會措手不及，導致錯踩油門;（3）疲勞駕駛，反應遲鈍，可能錯踩油門;（4）司機酒后駕車，神經中樞會被抑制，判斷能力變得遲鈍，可能導致誤踩。

通過調查研究，目前存在的防誤油門裝置主要以兩類形式存在：一類是純機械式;另一類是電子與機械結合式，下面對國內外的防誤踩油門裝置的研究現狀和存在問題進行分析。

2 純機械式防誤踩油門裝置

2.1 國外的純機械式裝置

國外主要以美國、日本和歐洲一些發達國家對防誤踩油門裝置的研發取得的成果較為顯著，早在20世紀70年代，國外就有相關學者對司機在加速與剎車時腳部不同的動作特征而對傳統的汽車油門和制動踏板結構進行改造[2]，設計出機械式油門與剎車合成裝置，下面是幾個比較有代表性的純機械式油門與剎車合成裝置。

日本學者MATSUNAGA K， NARUSE M等設計一種測壓式的油門與剎車合成裝置[3]，司機加速時，右腳前端向右側平移側壓油門踏板實現加速，當需要制動時，右腳前端踩下制動踏板實現制動，制動踏板被壓下的同時油門踏板被釋放從而加速解除。

瑞典學者Gustafsson設計并由瑞典Nomix發展公司進一步研發得到一種新型油門與剎車合成的單踏板裝置[4]，司機加速時，以踏板后部的軸為軸心，腳的前部踩下踏板，使踏板沿著該軸作旋轉運動實現加速，當需要制動時，腳掌將整個踏板踩下實現制動，瑞典兩大汽車生產商沃爾沃和紳寶均對單踏板裝置的汽車安全性能感興趣，但兩家公司在進行測試后均表示，沒有馬上開發生產這種汽車的計劃。

雖然純機械式的油門與剎車合成裝置能夠獲得較為可靠的制動效果，但是此類裝置改變了司機正常踩油門和剎車的習慣，對傳統油門和制動結構改動較大，難以在車輛中進行普及應用。

2.2 國內的純機械式裝置

對于國內的純機械式防誤踩油門裝置，其中國內的油門與剎車合成裝置主要以專利的形式存在，尚沒有成熟性的產品，除了油門與剎車合成裝置以外，國內還存在一類以油門踏板的作用力或油門踏板角速度的大小為判別依據的機械聯動補救裝置。

梅哲文等人，設計出了一種油門與制動機械聯動補救裝置[5]，該裝置主要由內箱體和外箱體組成，內箱體通過相關元件與節氣門連接，外箱體與制動踏板連接，正常情況下踩下油門踏板，內箱體轉動從而拉動節氣門，使汽車正常加速，若司機誤踩了油門，由于踩油門的速度過大，內箱體豎向導軌方向向下滑動，使內外箱體相互嵌套，內箱體帶動外箱體一起轉動從而拉動制動踏板，起到了誤踩油門后緊急制動的作用。

李俊、郭厚 ?等人設計了一種油門與制動機械聯動補救裝置[6]，在緊急情況下誤踩油門時，油門踏板帶動油門轉軸使另一個軸快速旋轉，當轉速到一定值時，轉軸上的離合器使連接塊與轉軸固接，連接塊與制動拉桿一起轉動，拉桿拉動制動拉線和熄火拉線，使汽車熄火并停車。

目前存在的機械式防誤踩油門裝置普遍對傳統的油門與制動改動較大，對汽車內部結構考慮欠妥，改變了司機踩油門和剎車腳部的正常感受，雖然成本較低，但判別精度和響應速度都有待提高，并存在設備維護困難等問題。

3 電子與機械結合式防誤踩油門裝置

3.1 國外的電子與機械結合式裝置

國外的電子與機械結合式的防誤踩油門裝置主要是以控制技術為基礎并且主要應用于一些高端車上進行相關研究。

德國continental公司研制了名為AFFP（accelerator of force feedback pedal）的裝置，在汽車內部安裝相關傳感器采集行車線路和自車車速，如果駕駛員在遇到緊急情況誤踩了油門，AFFP裝置判定為車輛處于危險的行車距離時，油門踏板下面的電機將對油門施加向上的力，可以較為有效糾正駕駛員的誤踩行為，由于該系統成本較高，同時對汽車自身硬件的要求較高，此技術主要應用于高端汽車上進行相關研究[7]。

日本尼桑公司推出了一種油門誤踩輔助技術，這項技術將通過日產車型所配備的全景監測系統（Around View Monitor），利用車輛四周分布的攝像頭，判斷車輛是否處在停車場的環境當中。若在汽車的周圍監測到有障礙物，這時司機誤踩油門時，系統會限制汽車的加速。但這些技術中全景式影像監控系統的圖像解析等高端技術，成本比較高，這項技術將主要運用在高端汽車當中，很難在普通民用汽車中進行普及應用。

3.2 國內的電子與機械結合式裝置

在國內的電子與機械結合式的防誤踩油門裝置中，存在一類利用壓力開關傳感器觸發電子控制電路進而控制相關執行裝置的設計。賈佳鵬所設計的防誤踩油門裝置，該裝置針對使用氣壓制動的中大型汽車，利用在加速踏板行程的最末處安裝一個壓力開關，當壓力開關受到較大壓力時開關接通，當誤踩油門時壓力開關接通，使并聯在制動踏板管路兩側的電磁氣閥打開使汽車制動[8]。對于利用壓力開關傳感器觸發電子控制電路進而控制相關執行裝置的這類設計，雖然對原車結構改造少，成本較低，當系統判別駕駛員為誤踩油門時油門已經被踩到底，在實現制動之前必然會加速，雖然最后實現了制動的效果，但是停車的距離較長。

在國內的電子與機械結合式的防誤踩油門裝置設計中，還存在一類以單片機為核心的防誤踩油門裝置，單片機通過相關傳感器采集的信號來控制相關執行裝置實行緊急制動。

其中，有利用相關傳感器采集到的油門踏板踩壓速度或踩壓加速度信號作為駕駛員誤踩油門的判定依據。例如，陳松等設計的防誤踩油門裝置，利用光電耦合器檢測加速踏板的動作速度，當駕駛員踩油門踏板時，單片機將收集的踩油門的時間與預設時間比較，若踩油門過急從而實行緊急制動[9]。又如王俊華，張開明等設計的一種防誤踩油門裝置，當誤踩油門時，安置于踏板后側的觸桿移動過快，從而使與觸桿相連的電容電橋平衡被破壞，產生一個電壓信號進入單片機，單片機發出控制信號使車載打氣泵聯動剎車踏板使汽車制動[10]。

有的設計是利用相關傳感器采集到的節氣門開啟信號作為駕駛員誤踩油門的判定依據。例如，胡振奇等利用了駕駛員正常踩油門和誤踩油門存在的節氣門角速度不同，利用節氣門位置傳感器采集節氣門的角度信號，利用差分法得出節氣門角速度信號，若瞬時數字量超出設定的臨界值，單片機控制安裝在真空助力器處的電磁閥使真空助力器膜片動作，實現制動[11]。

有的設計則是利用電磁感應的原理，線圈切割磁感線而產生的電信號作為駕駛員誤踩油門的判定依據[12]，例如，楊發權等設計的防誤踩油門裝置，該系統由油門判斷電路、單片機、切斷油門部分及驅動剎車部分組成。若誤踩加速踏板，連接加速踏板的感應器就會產生電磁感應電信號，通過單片機自帶中的AD模塊將感應信號轉換為數字信號，若檢測得到的數字電信號大于設定的臨界值，則判斷為誤踩油門，單片機通過驅動電路控制相關的繼電器實現驅動剎車并切斷油門。

4 結束語

通過對國內外純機械式防誤踩油門裝置以及電子與機械結合式的防誤踩油門裝置的調查研究可知，無論是以哪一種形式的防誤踩油門裝置，其目的都是為了避免誤踩油門導致的交通事故。對于純機械的防誤踩油門裝置雖成本較低，但往往存在對傳統油門和制動結構改動較大，使人較難適應，難以在車輛中進行普及應用，對相關零部件的安裝要求較高，還存在機械損耗、設備維護困難等問題，隨著電子控制技術的不斷發展，對電子與機械結合式的防誤踩油門裝置的研究成為了當前防誤踩裝置研究的主要趨勢，電子與機械結合式的防誤踩裝置相對于純機械式裝置能夠更加迅速的實現汽車的緊急制動等保護措施，更加智能化，當前存在的電子與機械結合式大部分采用測量油門踏板踩下速度或加速度的方法，并設定某一臨界值作為誤踩判別臨界值，判別誤踩的依據較為單一，判別精度有待進一步提高，并且對電路控制系統的可靠性要求較高，需要進一步提高當前裝置的穩定性。

目前防誤踩油門裝置以方法、方案的原理性設計居多，現有的防誤踩油門裝置還沒有真正轉化為產品大量投入到汽車的實際應用當中，針對現存的防誤踩油門裝置存在的問題還需要進一步完善，設計出一種判別精度更高、性能穩定、成本較低、通用性強的防誤踩油門裝置顯得尤為重要，對于提高車輛主動安全有重要意義。

參考文獻

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