一种手自动一体式汽车紧急制动辅助系统的研究

潘宗友，张亚宁

（兰州石化职业技术学院，甘肃 兰州 730060）

一种手自动一体式汽车紧急制动辅助系统的研究

潘宗友，张亚宁

（兰州石化职业技术学院，甘肃 兰州 730060）

针对汽车紧急情况下驾驶员制动迟缓、犹豫造成交通事故，本文研究了一种手自动一体式汽车紧急制动辅助系统。本系统主要包括传感器、电控单元和制动执行机构，其特点是不影响ABS制动性能，且实现了手自动一体、启动后制动迅速和多种路况下不同的紧急制动模式。

交通事故；紧急制动；制动辅助系统；手自动一体

CLC NO.: U461.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)04-26-02

1、背景

近年来，随着中国汽车产销量的激增，汽车保有量也逐年增加，接近1.4亿辆。庞大的汽车保有量导致了城市交通拥挤和道路交通事故频发，传统的汽车制动系统智能化程度不高，不够人性化，同时一些人为的迟、误等操作因素也进一步加剧了交通事故的发生频率。

在紧急制动的情况下，由于要求驾驶员紧急踩制动，部分驾驶员（尤其是女性、年老和新驾驶员）反应迟缓，腿部踩踏力不能及时施加到最大，从而使汽车制动距离增大；甚至个别新驾驶员由于紧张等因素误踩油门踏板（自认为是踩制动踏板），从而造成汽车追尾、撞人及其他碰撞等交通事故，造成了极大的社会危害。

汽车紧急制动辅助系统BA能够帮助驾驶员更加快速有效地制动，当汽车行驶前方出现突发情况时，驾驶员将会采取紧急制动措施，使制动距离缩短，制动效果达到最佳状态，从而有效的降低交通事故的发生，降低人员的伤亡，减少人民的生命财产的损失。如图1所示，配备汽车紧急制动辅助系统的汽车制动距离明显小于没有配备的，制动效果提高显著。

2、系统设计

本手自动一体式汽车紧急制动辅助系统的研究主要有以下几方面内容：

（1）手自动一体式汽车紧急制动辅助系统的制动执行机构的设计：包括外形设计、运动学设计、动力学分析、与原车制动系统（含ABS）的配合及连接关系设计等；制动执行机构重点研究的是制动执行机构的力学分析保证机构的制动可靠性和研究执行机构的运动学，防止与相邻零部件的运动干涉。

（2）手自动一体式汽车紧急制动辅助系统的电子控制模块设计：包括硬件和内部程序的设计；手自动一体式汽车紧急制动辅助系统对汽车前端的雷达、红外传感器及汽车车速等信号的采集及处理；采用汽车理论等相关知识来计算前后车辆的相对运动速度和车距、汽车紧急制动所需的最小制动距离等，为汽车紧急制动辅助系统的电子控制模块的内部程序设计提供理论及自处理运算提供判断依据。

本汽车紧急制动辅助系统应能够根据相关传感器自动识别路况天气情况，区分不同路况天气情况下的制动安全距离等，分为正常模式（良好晴朗天气）、湿滑路面模式（雨天、积水路面等）和雪地模式（冰雪路面）。

（3）手自动一体式汽车紧急制动辅助系统对汽车原配备的传统的制动系统及ABS等制动系统没有任何影响，在采取本汽车紧急制动动作时，汽车原ABS制动系统仍保持正常的制动动作，即防止汽车车轮抱死：增压——保压——减压——增压的循环制动动作。

（4）手自动一体式汽车紧急制动辅助系统的整个电路设计布置：防止该系统电路影响整车其他电路或影响汽车正常运行。采取紧急制动时制动灯能够自动点亮，提示后面车辆制动。

手自动一体式汽车紧急制动辅助系统原理设计图，如下图2所示。

3、系统功能

研究的手自动一体式汽车紧急制动辅助系统应具有以下几方面的功能：

（1）低速城市交通道路上，手自动一体式汽车紧急制动辅助系统的自动紧急制动动作可以根据前车车速、两车距离和本车车速等信息来自动启动紧急制动功能。

对汽车前端的雷达和红外传感器的信号采集及处理，判断出前后车辆的距离和相对运动速度，通过制动减速度来确定紧急制动所需的最小车距，为了安全也可以参照国家要求的安全应急制动距离为标准设定，从而实现汽车的自动紧急制动，防范汽车追尾事故。

式中：t1—滞后时间； t2—制动力增长时间；

V1—制动初始速度，Km/h；jmax—最大稳定减速度，m/s2；

通过上述制动距离公式可知，制动距离与驾驶员的反应时间t1（制动滞后时间）和制动力增长时间t2有较大关系。本系统可以采用自动或手动制动来极大减小驾驶员的反应时间t1（制动滞后时间），从而有效的缩短制动距离，防止事故的发生。

（2）手自动一体式汽车紧急制动辅助系统的制动执行机构的电子开关及电流大小的研究，确保制动执行机构的动作灵敏迅速，保证紧急制动的迅速性；同时，根据制动执行机构的动力学分析来确定电磁阀等电路的电流大小，保证整个手自动一体式汽车紧急制动辅助系统的工作可靠性。

通过公式（1）可知，制动距离与驾驶员的反应时间t1（制动滞后时间）和制动力增长时间t2有较大关系。通过本系统的机械式制动执行机构的动作可以极大地减小制动力增长时间t2或极大的减小由于驾驶员紧张情绪等造成的制动力缓慢增长等情况，从而有效的减小了制动距离，防止追尾等事故发生，保证了行车安全；特别对新手和女性、年老的驾驶员有着重要作用，可以降低其驾驶时的紧张情绪，降低事故发生。所以，如果有紧急事件时，自动启动或手动启动本紧急制动系统可以极大地减小驾驶员的反应时间t1（制动滞后时间）和制动力增长时间t2，有效的降低制动距离，防止事故的发生。

（4）手自动一体式汽车紧急制动辅助系统的电子控制模块的硬件和内部程序的设计：首先是汽车前端的雷达、红外传感器及汽车车速等信号的采集及处理；其次是根据各传感器信号来判断前后车辆的距离和相对运动速度；最后是根据车速与相对车距（应急安全距离）来确定是否自动启动紧急制动。

根据不同工作模式：正常模式（良好晴朗天气）、湿滑路面模式（雨天、积水路面等）和雪地模式（冰雪路面），来设定不同情况下的制动安全距离，从而保证不通路况情况下本紧急制动系统工作性能良好，保证行车安全。

4、小结

本手自动一体式汽车紧急制动辅助系统是在原车ABS制动系统基础上增加的一套辅助紧急制动系统，对原车ABS系统没有任何影响。其创新点主要是采用机械式制动执行机构来保证制动的迅速性；采用传感器来判断不同路况情况设置不同的制动安全距离来保证行车安全；采用手动和自动双开关式的紧急制动模式，从而有效的降低驾驶员的紧张情绪，为行车安全提供了保障。

[1]袁耀龙．某轿车机械式紧急制动辅助装置设计与仿真研究.吉林：吉林大学硕士论文，2012.

[2]大陆集团推出EBA-City和SPEED产品,支持无事故的安全驾乘[J]. 汽车零部件. 2011(10).

[3]余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社,2009.3.

Research on a kind of manual and automatic integrated automobile

emergency brake assist system

Pan Zongyou, Zhang Yaning
（Lanzhou Petrochemical College of Vocational Technology, Gansu Lanzhou 730060）

In view of the automobile emergency braking retardation driver, hesitate to cause traffic accidents, this paper studies a kind of manual and automatic integrated automobile emergency brake assist system. The system includes sensors, electronic control unit and a brake execution mechanism, its characteristics are not influenced by the brake performance of the ABS, and realizes the emergency braking mode of manual and automatic integrated, after starting the brake quickly and various conditions of different.

traffic accident；emergency braking；brake assist system；manual and automatic integrated type

U461.3

A

1671-7988(2015)04-26-02

潘宗友，硕士研究生，讲师，就职于兰州石化职业技术学院，主要研究方向为汽车构造、汽车检测与维修等。