汽車乘員安全預警方法及系統(tǒng)綜述

摘要：當前對汽車乘員乘坐條件監(jiān)測報警裝置多數(shù)是對乘坐條件個別參數(shù)的檢測，而不能檢測所有的風險源，也沒有對乘坐條件的總體風險、眾多風險源進行安全識別、評估、預警、控制等安全風險管理方法。由此，通過對汽車乘員乘坐條件安全狀態(tài)監(jiān)測，研究和分析了汽車乘員安全預警方法及系統(tǒng)，綜合考慮影響乘坐條件的諸多因素，避免汽車乘員因乘坐條件的各種風險源而引發(fā)安全事故。

關鍵詞：汽車乘員安全；風險管理；預警系統(tǒng)

中圖分類號：U461.91" 收稿日期：2022-10-14

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.01.004

1 前言

近年來，隨著世界經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，機動車保有量迅猛增加，截至2021年底，我國機動車保有量達3.95億輛，這對汽車乘員的安全提出了更高的要求。汽車乘員在乘坐汽車過程中，CO氣體中毒、兒童被遺忘乘坐位、高溫中暑死亡和行駛中車門打開等危險事情都會造成乘員的意外發(fā)生，如同突發(fā)性的礦難、洪水一樣難以預防，汽車乘員安全成為汽車安全事故的“殺手”，世界各國對此都非常重視。隨著汽車越來越多地進入普通家庭，在夏天炎熱的天氣，許多粗心的家長、駕駛員經(jīng)常把嬰幼兒遺留在駕駛室，極易導致安全事故發(fā)生。

汽車乘坐條件成為乘坐安全的危險源，是乘坐安全不可消除的屬性，甚至在一定的乘坐條件下，會造成乘員傷亡。由此，汽車乘員安全防護成為一項緊迫的課題[1]。

隨著公路條件的改善、汽車數(shù)量的增多和車速的提高，乘員安全等問題也日漸突出[2]。目前，對汽車乘員乘坐條件監(jiān)測報警的CO濃度監(jiān)測或車內(nèi)生命探測，主要針對的是汽車乘員乘坐條件的個別參數(shù)，而不能反映乘坐條件所有的風險源，也沒有乘坐條件的總體風險、眾多風險源進行安全識別、評估、預警、控制等安全風險管理方法，從而無法確定乘坐條件總體風險等級和主要致險因素、控制指標及控制范圍，進而難以根據(jù)乘坐條件總體風險等級向駕駛員、乘員、路人提供預警、控制措施，降低、消除或控制汽車乘坐條件風險，保證汽車乘員的乘坐安全。

對于乘坐安全的重大安全隱患，我們要對乘坐條件進行安全管理：

a.安全識別。識別汽車乘員乘坐條件的風險源并確定其特性。

b.安全評估。評估汽車乘員乘坐條件總體風險等級。

c.安全預警。根據(jù)汽車乘員乘坐條件總體風險等級向駕駛員、乘員、路人提供安全預警。

d.安全控制。根據(jù)汽車乘員乘坐條件風險預警級別由駕駛員、乘員及汽車乘坐安全風險管理系統(tǒng)進行安全控制，降低、消除或控制風險。

上述四點對避免乘坐條件的風險引發(fā)安全事故，保證汽車乘員乘坐安全，具有十分重要的作用。

2 汽車乘員安全預警系統(tǒng)方法函數(shù)

風險數(shù)據(jù)采集，主要采集車內(nèi)環(huán)境以及乘員乘坐數(shù)據(jù)及車輛運行數(shù)據(jù)；風險識別主要是識別汽車乘員乘坐條件的風險源和主要致險因素。根據(jù)汽車乘員乘坐條件風險源數(shù)據(jù)庫評估風險源Ai的風險值RAi。風險源包括車內(nèi)環(huán)境條件風險源、乘員乘坐條件風險源及車輛控制指標風險源數(shù)據(jù)；車內(nèi)環(huán)境條件風險源數(shù)據(jù)包括駕駛室溫度A1和CO濃度A2；乘員乘坐條件風險源數(shù)據(jù)包括駕駛員A3、乘員A4、乘員年齡A5、乘坐時間A6；車輛控制指標風險源數(shù)據(jù)包括汽車工況A7、車門A8、車窗A9和空調(diào)外循環(huán)A10。

風險評估主要是評估汽車乘員總體風險等級。下面設計一種汽車乘員總體風險評估計算方法，函數(shù)表示為：

[R=i=110ki×RAi=k1×RA1+k2×RA2+k3×RA3+k4×RA4+k5×RA5+k6×RA6+k7×RA7+k8×RA8=k9×RA9=k10×RA10]

設計汽車乘員乘坐條件總體風險等級判斷規(guī)則為：

R≥65或RA1=100或RA2=100或RA8=100，為重大風險源；55≤Rlt;65為較大風險源；45≤Rlt;55為一般風險源；35≤Rlt;45為較小風險源。

風險預警主要是根據(jù)汽車乘員乘坐條件總體風險等級提供風險預警：紅色預警代表重大風險、黃色預警代表較大風險、藍色預警代表一般風險、綠色預警代表較小風險，提醒駕駛員、乘員、路人注意汽車乘員面臨的乘坐條件風險等級。

風險控制主要是根據(jù)汽車乘員乘坐條件風險預警級別，由駕駛員、乘員、路人及汽車乘坐安全風險管理系統(tǒng)采取對應安全控制措施，降低、消除或控制風險。

紅色預警采取危急控制：駕駛員、乘員或路人破窗開門，讓乘員離開乘坐位；黃色預警采取緊急控制：汽車乘坐安全風險控制系統(tǒng)開啟車門、車窗及空調(diào)外循環(huán)，保證乘員安全。

藍色預警采取防御控制：駕駛員及乘員開啟車門、車窗及空調(diào)外循環(huán)，保證乘員安全；綠色預警采取正常控制：保持正常乘坐條件，保證乘員安全。

a.汽車乘員安全預警方法中的采集車內(nèi)環(huán)境信息，是通過紅外測溫傳感器來感知駕駛室溫度、CO傳感器來感知CO濃度的。

b.汽車乘員安全預警方法中的乘員乘坐數(shù)據(jù)，是通過紅外探測傳感器來感知駕駛員是否在駕駛室、乘員是否在乘坐位，是通過視覺傳感器來感知乘員年齡和乘坐時間的。

c.汽車乘員安全預警方法中的車輛運行數(shù)據(jù)，是通過車輛自帶的OBD裝置來讀取車輛怠速、熄火和行駛工況的。

d.汽車乘員安全預警方法中的汽車乘坐安全風險控制系統(tǒng)，是通過車輛自帶OBD連接汽車電子控制器單元ECU來開啟車門、車窗及空調(diào)外循環(huán)的。

e.汽車乘員安全預警系統(tǒng)，包括風險數(shù)據(jù)采集模塊、風險識別模塊、風險評估模塊、風險預警模塊和風險控制模塊。

風險數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集車內(nèi)環(huán)境以及乘員乘坐數(shù)據(jù)及車輛運行數(shù)據(jù)；風險識別模塊主要是識別汽車乘員乘坐條件的風險源和主要致險因素，根據(jù)汽車乘員乘坐條件風險源數(shù)據(jù)庫評估風險源Ai的風險值RAi，風險源包括車內(nèi)環(huán)境條件風險源、乘員乘坐條件風險源及車輛控制指標風險源數(shù)據(jù)；風險評估模塊，用于評估汽車乘員總體風險等級；風險預警模塊，用于根據(jù)汽車乘員乘坐條件總體風險等級提供風險預警：紅色預警代表重大風險、黃色預警代表較大風險、藍色預警代表一般風險、綠色預警代表較小風險，提醒駕駛員、乘員、路人注意汽車乘員面臨的乘坐條件風險等級；風險控制模塊，用于根據(jù)汽車乘員乘坐條件風險預警級別，由駕駛員、乘員、路人及汽車乘坐安全風險管理系統(tǒng)采取對應安全控制措施，降低、消除或控制風險。

3 汽車乘員安全預警系統(tǒng)具體實施方式

如圖1所示，為汽車乘員安全預警方法，該方法包括以下步驟：

a.風險數(shù)據(jù)采集，汽車乘員乘坐條件風險源數(shù)據(jù)采集單元，包括車內(nèi)環(huán)境采集模塊、乘員乘坐數(shù)據(jù)采集模塊及車輛運行數(shù)據(jù)讀取模塊。車內(nèi)環(huán)境采集模塊感知駕駛室溫度、CO濃度；乘員乘坐數(shù)據(jù)采集模塊感知駕駛員是否在駕駛室、乘員是否在乘坐位、乘員年齡和乘坐時間；車輛運行數(shù)據(jù)讀取模塊通過車輛自帶的OBD裝置來讀取車輛怠速、熄火和行駛工況。

b.風險識別。

c.風險評估，評估汽車乘員總體風險等級。設計一種汽車乘員總體風險評估計算方法函數(shù)。

d.風險預警。

e.風險控制。

下面進行案例研究。案例提供的汽車乘員安全預警系統(tǒng)，包括風險數(shù)據(jù)采集模塊100、風險識別模塊200、風險評估模塊300、風險預警模塊400和風險控制模塊500。

風險數(shù)據(jù)采集模塊100，用于采集車內(nèi)環(huán)境以及乘員乘坐數(shù)據(jù)及車輛運行數(shù)據(jù)；風險識別模塊200，用于識別汽車乘員乘坐條件的風險源和主要致險因素，根據(jù)汽車乘員乘坐條件風險源數(shù)據(jù)庫評估風險源Ai的風險值RAi，風險源包括車內(nèi)環(huán)境條件風險源、乘員乘坐條件風險源及車輛控制指標風險源數(shù)據(jù)；在其中一個案例中車內(nèi)環(huán)境條件風險源數(shù)據(jù)包括駕駛室溫度A1和CO濃度A2；乘員乘坐條件風險源數(shù)據(jù)包括駕駛員A3、乘員A4、乘員年齡A5、乘坐時間A6；車輛控制指標風險源數(shù)據(jù)包括汽車工況A7、車門A8、車窗A9和空調(diào)外循環(huán)A10；風險評估模塊300，用于評估汽車乘員總體風險等級。風險預警模塊400，用于根據(jù)汽車乘員乘坐條件總體風險等級提供風險預警。風險控制模塊500，用于根據(jù)汽車乘員乘坐條件風險預警級別，由駕駛員、乘員、路人及汽車乘坐安全風險管理系統(tǒng)采取對應安全控制措施，降低、消除或控制風險。

以上是汽車乘員安全預警系統(tǒng)某一實施方式，通常汽車乘員安全預警方法及系統(tǒng)的實施方式不限于此。

4 汽車乘員安全預警方法的優(yōu)點及效果

a.對汽車乘員乘坐條件進行總體安全風險管理，可避免汽車乘員乘坐時因各種乘坐條件風險源引發(fā)乘坐安全事故，保證汽車乘員乘坐安全。

b.在汽車乘員乘坐過程中對乘坐條件所有風險源進行安全識別，確定汽車乘員乘坐條件總體風險。

c.在汽車乘員乘坐過程中對乘坐條件進行總體安全評估，確定汽車乘員乘坐條件總體風險等級和主要致險因素、控制指標及控制范圍。

d.在汽車乘員乘坐過程中對乘坐條件總體風險等級向駕駛員、乘員、路人提供預警方法，提醒駕駛員、乘員、路人注意汽車乘員面臨的乘坐條件風險等級。

e.在汽車乘員乘坐過程中根據(jù)乘坐條件風險預警級別對乘坐條件進行風險控制，降低、消除或控制風險。

5 結語

乘員安全約束系統(tǒng)的優(yōu)化已成為被動安全性領域內(nèi)的又一問題[3]。本文采用汽車乘員安全預警系統(tǒng)，分析汽車乘員乘坐過程中的總體風險，對風險源進行安全識別、評估、預警、控制等安全風險管理方法，從而確定乘坐條件總體風險等級和主要致險因素、控制指標及控制范圍，并根據(jù)乘坐條件總體風險等級向駕駛員、乘員、路人提供預警、控制措施，降低、消除或控制汽車乘坐條件風險，更有效地保證汽車乘員的乘坐安全。

參考文獻：

[1]傅建林，陳潤燦汽車乘員安全保護系統(tǒng)綜述[J]光盤技術，2008（3）：3-4

[2]季秉松汽車乘員安全技術發(fā)展綜述[J]工程科技，2003（4）：35-36

[3]林逸，范成建汽車乘員安全約束系統(tǒng)的優(yōu)化[J]汽車工程，2000（5）：299-302

作者簡介：

呂小勇，男，1985年生，工程師，研究方向為汽車技術與服務。