一款汽車機械手剎智能報警系統的設計

尹東曉，趙鋒，張永霞，葉偉群

（羅定職業技術學院，廣東羅定,527200）

0 引言

隨著我國人民生活水平的提高，目前中國汽車千人保有量接近200輛，達到世界平均水平，未來擴大汽車消費仍有較大空間，所以交通安全將一直是我們應該重點關注的問題。手剎又稱駐車制動器，在車輛停穩后用于穩定車輛，避免車輛特別是在斜坡路面停車時由于溜車造成事故。雖然電子手剎在汽車配置中的比例在不斷升高，但是機械手剎因為結構簡單可靠性高，成本低，且不受油電等因素影響等優點，經調查，除部分中高端乘用車裝備有電子駐車制動系統外，市場上大部分汽車特別是危險性很高的大型貨車都依然裝配的是機械手剎。但是如果駕駛員在停車后，忘記拉起駐車制動器，就會發生溜車，嚴重的會造成人員傷亡和財產損失。相反如果駕駛員在汽車起動后忘記放下駐車制動器，會對剎車片造成很大的磨損，而且會伴隨較大的異響，嚴重者會產生黑煙。為了盡可能避免這種情況的發生，研發一款簡單智能機械手剎誤操作報警裝置，可以盡可能的杜絕該類事故的發生，減少人民生命和財產的損失。

1 控制方案分析

汽車手剎是汽車使用過程中的一個非常重要的安全設備，在使用過程中，對于機械手剎的誤操作主要是兩種情況。第一種是在停車時忘記拉起手剎，嚴重的會造成溜車事故；第二種是在汽車啟動后，忘記放下手剎，造成了手剎的過度磨損甚至會直接損壞，造成經濟損失和安全隱患。本文通過對點火開關信號、駕駛座椅壓力信號、手剎位置信號、汽車傾斜角度信號、汽車轉速信號等進行檢測，根據汽車使用狀態，判斷果手剎位置是否正確，若不正確，按照危險程度，通過喇叭分等級報警提醒司機及時進行修正。

2 控制系統設計

系統的設計思路如下：首先是針對停車時忘記拉起手剎的誤操作進行警示。分兩種情況，第一種是熄火停車，控制流程是：系統跟蹤點火開關信號，當點火開關信號斷開時，延時5S，然后檢測手剎信號，判斷手剎是否拉起；第二種是臨時停車，駕駛員在臨時停車時，經常會因為停車時間短，而忽略手剎操作，這種情況比較常見，針對這種風險系統專門設計了規避策略。控制流程是：系統跟蹤點火開關信號，當點火開關信號不為零時，判斷駕駛位是否有人，如果駕駛座位無人，再檢測手剎信號，判斷手剎是否拉起。以上兩種情況發生時，如果手剎沒有拉起，則系統進行聲光報警。本系統可以根據事故可能造成的危害程度，分級別進行報警處理。首先根據傾角傳感器來判讀汽車是否停在有坡度的位置，同時設計了室內和室外兩個報警裝置，以提高報警的效果。如果停在坡道上，發生溜坡造成事故的風險較大，則進行車內和車外喇叭一級報警（大音量）；如果是在平路，則車內和車外喇叭二級報警（音量較小）。車內喇叭提醒司機及時拉起手剎，車外喇叭提醒汽車周圍人員注意安全，汽車發生溜坡時可以及時躲避，避免造成人身傷亡。系統會一直跟蹤手剎狀態，直到拉起手剎，報警才會停止。駕駛員在臨時停車時，經常會因為停車時間短，而忽略手剎操作，這種情況比較常見，針對這種風險系統專門設計了規避策略。

其次是在車輛正常行駛過程中，針對駕駛員忘記放下手剎的情況進行警示。控制流程是：系統跟蹤點火開關信號不為零時，判讀駕駛員是否在座位上，如果根據座椅檢測傳感器判斷出駕駛員在座位上，接著讀取OBD車速信號，當車輛速度大于10Km/h，并延時10S后，則判斷手剎是否拉起，如果是拉起狀態，說明駕駛員存在忘記放下手剎的誤操作，則車內小喇叭發出一級報警，提醒駕駛員放下手剎，系統會一直跟蹤手剎狀態，直到放下手剎，報警才會停止。

本控制系統的控制流程如圖1所示。

圖1 智能手剎報警系統控制流程圖

3 控制系統結構

本控制系統的控制單元采用80C51通用型單片機，本系統要采集的輸入信號有：點火開關信號、傾角傳感器信號、手剎狀態信號、座椅檢測傳感器信號、和車速信號。輸出包括有車內和車外的報警裝置。

圖2 控制系統結構圖

本系統采用了SCA60C單軸傾角傳感器模塊，該傳感器的輸出信號為模擬電壓輸出，0.5V-4.5V對應傾角0-180°，可用單片機AD模塊進行采集，該傳感器的調整精度為±1°，滿足本系統精度要求。車速信號采用ES3144霍爾傳感器，該傳感器信號輸出的是TTL高低電平，可直接接入單片機，可使用單片機中斷進行計數，完成車速信號的采集。點火開關信號則通過汽車保險絲盒取電器對汽車上受點火開關控制的保險進行取電，作為點火開關信號。手剎信號則通過一根導線絞接在手剎開關與儀表間的導線上，對手剎信號進行采集。座椅檢測傳感器屬于壓力傳感器，當座位有人時，傳感器接通，電阻小于100歐；當座位沒人時，傳感器屬于斷開狀態，電阻大于1M。該傳感器至少有一個觸點接通時，傳感器就接通，可以實現駕駛員是否在座椅上的判斷。

圖2 控制系統結構圖

4 結論

經過調試，當正常行駛中，駕駛員忘記放下手剎時，系統會及時報警，可以保護車輛，避免對手剎造成過度磨損形成安全隱患。而當停車后，特別是針對比較常見的臨時停車，如果駕駛員忘記拉起手剎，本系統根據采集的信號判斷危險程度，及時進行對應的車內和車外的一級和二級報警，提醒駕駛員及時拉起手剎，同時提醒車輛周圍行人注意躲避。盡可能的避免因為手剎操作不當而引起的人身傷害。該裝置具有結構簡單，成本低，安裝方便等特點，適用于大多數車輛，具有一定的應用價值。