基于氣壓傳感器式氣壓制動欠壓預警及保護系統

梁志成　陳敬淵　黃永韜　黃月朝　郭鵬飛

摘要：目前，汽車技術已經向智能化的方向發展，針對現在普遍采用雙管路氣壓制動系統的局限性，設計出一種基于氣壓傳感器式氣壓制動欠壓預警及保護系統。通過在原有制動系統加裝氣壓傳感器，時刻檢測氣壓制動系統內部的氣壓值，解決了保護系統的信號來源問題。該系統實現了優化原有的警報系統以及在制動失效時，自動切斷汽車的燃油供給系統和起動系統的供電，從而，實現了制動欠壓預警及保護系統保護作用。

關鍵詞：氣壓制動系統；欠壓警報器；自動檢測

Insufficient Air Pressure Early-warning and Protection Syste m Based on Air Pressure Sensor By Air Brake

Zhicheng Liang Jingyuan？ChenYongtao Huang Yuechao Huang PengfeiGuo

（Lingnan？Normal？University ，Guangdong Zhanjiang 524000）

Abstract：At present， the automotive technology has been to the direction of intelligent development， for the current widespread use of dual-line pneumatic braking system limitations， designed for a pressure sensor based on the pressure brake under pressure alarm and protection system. By installing the air pressure sensor in the original braking system， the barometric pressure inside the pneumatic braking system is always detected. The system realizes the optimization of the original alarm system and automatically shuts off the fuel supply system and the power supply of the starting system when the brake fails， thus realizing the electromechanical automation， intelligence and protection of the driver.

Key word：Pneumatic brake system； under pressure alarm； automatic detection

一、前言

優化汽車結構的設計，開發各種輔助安全系統，如前方碰撞警示系統（FCW：Forward-Collision Warning）。尤其針對大型重載汽車的制動安全的研究，如羅青東[1]關于重型商用汽車制動失效特性及報警技術的研究；王建強[2]等基于高速開關閥的氣壓電控輔助制動裝置，實現快速響應制動信號；王智深[3]以客車為研究對象，探討在欠壓狀態下客車氣壓制動系統的壓力補償方法；宋心雷[4]關于雙回路氣壓制動系統新型保護閥的研究與設計；商孟濤[5]等研究設計的低氣壓警報系統，實現在制動系統低氣壓時發出警報。

本文針對大型汽車采用的雙管路氣壓制動系統，該系統在空氣壓縮機無法工作，或總儲氣罐發生破裂等故障時，將無法提供足夠制動力。此時，汽車只會失去制動能力而當氣壓不足的情況下，只是利用儀表顯示氣壓制動系統內氣體壓力進行汽車制動，無法及時有效地保護行駛安全。

為彌補上述缺陷，本文設計一套氣壓制動欠壓預警及保護系統，該系統主要由氣壓傳感器和單片機控制系統組成，通過氣壓傳感器實時將檢測到的模擬信號傳給單片機，由單片機實現微機控制起動系統和燃油供給系統，滿足氣壓不足時，能夠及時警示和起到保護的目的。

二、結構和原理

1、結構

大型客車雙管路氣壓制動系統主要由壓縮機、儲氣罐及制動控制閥組成，本文在原有系統的基礎上，設計了氣壓傳感器、單片機、警報器和常閉型繼電器組成的電子控制線路，一方面利用警報器及時發出警報，另一方面利用常閉型繼電器及時切斷起動系統起動機的電源，以及燃油供給系統中電控燃油泵的電源。

2、原理

當其中一個氣壓傳感器檢測到的氣壓值高于最高氣壓預設值，而低于最低氣壓預設值時，且氣壓值小范圍穩定波動，此時警報器發出警報，提醒駕駛員氣壓制動氣壓不足。

當兩個氣壓傳感器檢測到的氣壓值同時在短時間內大幅度下降至最低氣壓預設值以下，且氣壓值基本穩定3秒不變，立即發出警報，表明對于正在行駛的汽車，已經失去制動效能，警報器持續5秒發出警報，此時駕駛員可選擇手動關閉警報系統；若不關閉警報系統，則5秒過后，繼電器開關K2通電，常閉觸點斷開，自動切斷油泵的電源，切斷燃油供給，從而使汽車熄火，自動失去動力，緩慢停車。

當其中一個傳感器檢測到的氣壓值低于最低氣壓預設值時，繼電器開關K1通電，常閉觸點斷開，切斷汽車起動系統的電源，令已經停止的汽車無法起動，避免發生交通事故，并發出緊急警報，提醒駕駛員氣壓制動系統存在故障。

三、結語

（1） 基于氣壓傳感器氣壓制動欠壓預警及保護系統，具有結構簡單，兼容性好，可以被普遍采用等優點。

（2） 結合單片機，能夠根據氣壓制動系統不同的故障，既能及時提醒駕駛員故障的發生，又能自動進行不同的保護措施，彌補了現有技術在所有保護措施無法工作時，不能令汽車停止的缺點，又增加了預防存在故障的汽車起動上路的自我保護措施，更加智能化。

參考文獻：

[1]重型商用汽車制動失效特性及報警技術的研究[J].羅青東. 長安大學.2010 （03）

[2]基于高速開關閥的氣壓電控輔助制動裝置[J].王建強.楊波.李升波.李克強. 交通運輸工程學報.2011（04）

[3]客車氣壓制動系統氣壓補償控制技術研究[D].王智深. 武漢理工大學.2012（03）

[4]輕卡雙回路氣制動系統設計[J].宋心雷. 汽車實用技術.2017（18）

[5]一種制動低氣壓報警裝置的設計[J].商孟濤.張慶良. 電器自動化.2014（03）