一種駕駛員離座智能制動控制技術(shù)

于治軍 郭躍華 魏義禮

摘要：探討了一種創(chuàng)新的駕駛員離座智能制動控制技術(shù)，詳細(xì)介紹其原理、實現(xiàn)方法以及應(yīng)用前景，以期為機場地面設(shè)備的安全性提供理論支持和實踐指導(dǎo)。通過該技術(shù)的實施，可有效降低重大安全事故的發(fā)生，因為氣源機組為飛機發(fā)動機啟動或進(jìn)行通風(fēng)作業(yè)時，由于汽車底盤沒有熄火或者未進(jìn)行駐車制動的情況下，駕駛員離開座位導(dǎo)致溜車而撞傷飛機。

關(guān)鍵詞：氣源機組；駕駛員離座；智能；制動控制

中圖分類號：U467.4? 收稿日期：2024-03-18

DOI：1019999/jcnki1004-0226202406018

1 前言

飛機地面氣源機組是機場必備的地面保障設(shè)備，通過常規(guī)長度12 m的供氣軟管與飛機連接進(jìn)行供氣作業(yè)，氣源機組供氣軟管安裝在車輛尾部，即氣源機組作業(yè)時尾部面向飛機，經(jīng)常出現(xiàn)在汽車底盤沒有熄火或未進(jìn)行駐車制動的情況下，駕駛員離開座位，導(dǎo)致氣源機組溜車撞傷飛機的重大安全事故。

現(xiàn)有技術(shù)是通過設(shè)置SIM模塊和腳剎制動裝置等方式對駕駛員離座情況進(jìn)行監(jiān)控，然而這種監(jiān)控方式通常只能進(jìn)行提醒，并未對汽車的功能進(jìn)行限制、鎖止，駕駛員在接收到提醒后再對車輛進(jìn)行制動、干預(yù)，容易造成安全事故。因此，開發(fā)一種能夠在駕駛員離座情況下自動制動的智能控制技術(shù)至關(guān)重要。

2 駕駛員離座智能制動控制技術(shù)原理

駕駛員離座智能制動控制技術(shù)主要由感知模塊、決策模塊、執(zhí)行模塊三大部分組成［1］。

21 感知模塊

駕駛員離座智能制動控制技術(shù)的核心是感知模塊，其任務(wù)是實時監(jiān)測駕駛員的狀態(tài)以及車輛手剎的位置情況。感知模塊通常包括攝像頭、壓力傳感器、光感傳感器、激光雷達(dá)、超聲波傳感器等設(shè)備，這些設(shè)備通過獲取駕駛員的狀態(tài)信息和車輛周圍的信息，對駕駛員的行為進(jìn)行監(jiān)測和分析。

22 決策模塊

基于感知模塊獲取的信息，決策模塊通常會預(yù)先設(shè)定一些規(guī)則或算法進(jìn)行決策，決策系統(tǒng)將對駕駛員離座情況、手剎位置情況、車輛周圍信息進(jìn)行判斷，并決定是否進(jìn)行制動［2］。決策系統(tǒng)通常采用深度學(xué)習(xí)、模糊邏輯、冗余設(shè)計等方法來實現(xiàn)智能決策，以確保在各種復(fù)雜情況下都能夠做出準(zhǔn)確的判斷，以及選取合適的決策規(guī)則或算法。

23 執(zhí)行模塊

執(zhí)行模塊是駕駛員離座智能制動控制技術(shù)的最終執(zhí)行者，其任務(wù)是根據(jù)決策系統(tǒng)的指令對車輛進(jìn)行制動。執(zhí)行系統(tǒng)通常由制動系統(tǒng)、電子控制單元等組成，通過控制制動器實現(xiàn)車輛的制動。執(zhí)行模塊控制邏輯圖見圖1。

3 駕駛員離座智能制動控制技術(shù)方案實施

感知模塊包括座位感知模塊及周邊環(huán)境感知模塊。座位感知模塊包括壓力感應(yīng)模塊、光電感應(yīng)模塊，這兩個模塊需同時判定，判斷駕駛員是否離開座位，若否，那么汽車正常運行，否則執(zhí)行手剎判斷模塊。駕駛員識別模塊用于感知判斷駕駛員是否真實離開座位及面部信息采集，判定駕駛員是否處于失能狀態(tài)。激光雷達(dá)、超聲波傳感器模塊主要感知車輛周圍環(huán)境信息，是否車輛已經(jīng)處于溜車狀態(tài)［3］。

感知模塊采用冗余設(shè)計，具有雙重保護(hù)功能。汽車在行駛過程中，若壓力傳感器或光電傳感器中的一個傳感器損壞失靈，另外一個傳感器感應(yīng)的繼電器觸點閉合仍會繼續(xù)供電，以保證底盤的上電繼電器有效供電；若兩個傳感器均損壞失靈，光感傳感器對應(yīng)的上電延時繼電器的常閉觸點仍處于閉合狀態(tài)，可保證車輛的正常供電行駛。

決策模塊主要對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和分析，包括數(shù)據(jù)清洗、異常檢測和特征提取等，設(shè)計并實現(xiàn)決策規(guī)則或算法，根據(jù)預(yù)設(shè)的目標(biāo)和條件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，以做出相應(yīng)的決策。可以采用基于規(guī)則的方法、機器學(xué)習(xí)算法或深度學(xué)習(xí)模型等技術(shù)來實現(xiàn)決策模塊，并提取有用的信息用于后續(xù)的決策，包括角度傳感器、激光雷達(dá)、超聲波傳感器等。角度傳感器用于判斷手剎是否拉起、是否拉緊到位，若是，那么車輪鎖止，底盤不熄火，否則執(zhí)行鎖止模塊。激光雷達(dá)、超聲波傳感器等安裝在氣源機組罩殼側(cè)后方及軟管槽上，主要用于感知車輛周圍的環(huán)境信息，當(dāng)上述的車輪鎖止功能失效時，激光雷達(dá)、超聲波傳感器測算車輛距離飛機距離5 m時，輸出信號，氣源機組底盤強行停車制動，防止撞傷飛機。

執(zhí)行模塊主要是汽車底盤的鎖止模塊，根據(jù)電氣控制圖紙（圖2、圖3）進(jìn)行詳細(xì)介紹，離座判斷模塊包括壓力傳感器S1、座椅傳感器指示燈L1。壓力傳感器S1采集壓力信號，以判斷駕駛員是否離開座位。當(dāng)壓力信號大于壓力預(yù)設(shè)值時，表示駕駛員未離開座位，此時汽車正常運行，座椅傳感器指示燈L1點亮；當(dāng)壓力信號小于壓力預(yù)設(shè)值時，表示駕駛員離開座位，座椅傳感器指示燈L1熄滅，執(zhí)行手剎判斷模塊102。離座判斷模塊101還包括光電傳感器S2，光電傳感器S2采集光電信號。當(dāng)光電信號大于光線預(yù)設(shè)值時，表示駕駛員未離開座位，汽車正常運行；當(dāng)光電信號小于光線預(yù)設(shè)值時，此時光線消失，表示駕駛員離開座位［4］。

具體的，手剎判斷模塊包括角度傳感器S3和手剎繼電器K2。角度傳感器S3采集角度信號，以判斷手剎是否拉起。當(dāng)角度信號大于角度預(yù)設(shè)值時，表示手剎拉起，手剎傳感器K2的常開觸點K2-1閉合、常閉觸點K2-2斷開，此時車輪鎖止，底盤不熄火；當(dāng)角度信號小于角度預(yù)設(shè)值時，表示手剎未拉起，手剎傳感器K2的常開觸點K2-1斷開、常閉觸點K2-2閉合，此時執(zhí)行鎖止模塊。

鎖止模塊包括斷電延時繼電器K1、上電延時繼電器K3、比例電磁閥YV1和蜂鳴器B1。根據(jù)壓力傳感器S1采集壓力信號的時間計算駕駛員離開座椅的時間，壓力信號小于壓力預(yù)設(shè)值的時間，當(dāng)離開座椅的時間為5 s時，通過斷開斷電延時繼電器K1的觸點K1-1，以斷開底盤上電繼電器K01的座椅控制線路。根據(jù)光電傳感器S2采集光電信號的時間計算駕駛員離開座位的時間，光電信號小于光線預(yù)設(shè)值時的時間，當(dāng)離開座椅的時間為6 s時，通過閉合上電延時繼電器K3的常開觸點K3-1，接通氣控線路。氣控線路采用比例電磁閥YV1實現(xiàn)，當(dāng)上電延時繼電器K3的常開觸點K3-1閉合時，比例電磁閥YV1接通，以接通氣控線路，蜂鳴器B1發(fā)出聲音警報，上電延時繼電器K3的常閉觸點K3-2斷開，完全切斷底盤上電繼電器K01的電源，底盤熄火車輪氣剎鎖止，車輛完全熄火靜止［5］。

采用雙重的供電保護(hù)，汽車在行駛過程中，若壓力傳感器S1或光電傳感器S2中的一個傳感器損壞失靈，另外一個傳感器感應(yīng)的繼電器觸點閉合仍會繼續(xù)供電，以保證底盤上電繼電器K01的有效供電，若兩個傳感器均損壞失靈，光感傳感器S2對應(yīng)的上電延時繼電器K3的常閉觸點K3-2仍處于閉合狀態(tài)，可保證車輛的正常供電行駛。當(dāng)汽車處于空擋狀態(tài)，空擋開關(guān)線路X1保證了空擋情況下，駕駛員即使不坐在座椅上也能正常啟動車輛，但此時需拉上手剎制動，否則6 s后會自動制動且熄火。

制動系統(tǒng)還包括超越應(yīng)急模塊，用于對汽車進(jìn)行應(yīng)急啟動，超越應(yīng)急模塊包括保險絲F1、超越應(yīng)急開關(guān)K4和超越聲光報警器B2，保險絲F1采用5A的插片式保險，保護(hù)線路安全，在保險絲F1燒壞的極端情況下，可以通過超越應(yīng)急開關(guān)K4來啟動車輛，保證車輛的正常運行。

4 駕駛員離座智能制動控制技術(shù)的應(yīng)用前景

駕駛員離座智能制動控制技術(shù)是指車輛能夠在駕駛員離開駕駛座位時自動采取制動措施的技術(shù)。這項技術(shù)已經(jīng)在飛機地面氣源機組上進(jìn)行過驗證，未來應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊，不僅僅應(yīng)用于機場地面設(shè)備，而且還可以應(yīng)用于自動駕駛和智能交通系統(tǒng)。

a.隨著自動駕駛技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的車輛將具備完全自動駕駛的能力，這意味著駕駛員不再需要全程手動駕駛。在這種情況下，一旦駕駛員離座，智能制動控制技術(shù)將成為保障行車安全的關(guān)鍵。它能夠及時發(fā)現(xiàn)駕駛員離座的情況，并在必要時自動采取制動措施，確保車輛在不受駕駛員控制的情況下也能夠安全停車。

b.駕駛員離座智能制動控制技術(shù)還將在共享出行領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。隨著共享汽車的普及，有時駕駛員可能會因為緊急情況或其他原因離開車輛，這時如果沒有有效的控制措施，車輛就可能成為安全隱患。而有了智能制動控制技術(shù)，即使沒有駕駛員在車內(nèi)，也能夠確保車輛在停車時不會造成危險，提升了共享汽車的安全性和可靠性，增強了用戶的信心。

c.駕駛員離座智能制動控制技術(shù)還可以應(yīng)用于特定場景下的車輛，例如貨運車輛或公共交通工具。在這些場景下，駕駛員可能需要頻繁地離開車輛，而智能制動控制技術(shù)可以幫助并確保即使駕駛員不在車內(nèi)，車輛仍然能夠安全停放，避免發(fā)生意外事件，保護(hù)行車安全和交通秩序。

5 結(jié)語

駕駛員離座智能制動控制技術(shù)是一種創(chuàng)新的安全技術(shù)，具有重要的理論意義和實踐價值。離座智能制動控制技術(shù)的發(fā)展雖然還面臨著挑戰(zhàn)，如傳感器的準(zhǔn)確性、對復(fù)雜交通場景的適應(yīng)性、法律法規(guī)的限制等。但隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步，這些挑戰(zhàn)將逐漸被克服為技術(shù)的廣泛應(yīng)用鋪平道路，通過合理選擇和布置傳感器、優(yōu)化數(shù)據(jù)處理與算法、實現(xiàn)制動系統(tǒng)集成，可以有效實現(xiàn)對飛機地面氣源機組的智能制動控制，提高機組的安全性和可靠性，推動地面服務(wù)設(shè)備的智能化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[3]劉東，王艷麗駕駛員離座智能制動系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)[J]電子技術(shù)與軟件工程，2018，18（10）：1-6

[4]郭海濤，周曉蕾駕駛員離座智能制動控制技術(shù)在新能源汽車中的應(yīng)用研究[J]汽車科技發(fā)展，2021，35（1）：32-37

[5]雷蕾，陳志勇基于深度學(xué)習(xí)的駕駛員離座智能制動決策算法[J]計算機工程與應(yīng)用，2020，56（12）：127-133

作者簡介：

于治軍，男，1983年生，高級工程師，研究方向為飛機地面氣源機組及無人車輛的總體設(shè)計。