客车气制动信号灯控制的改进设计

周 翔，孙长存，王 凯，程 江，余丽娜

(江西博能上饶客车有限公司，江西上饶 334000)

世界各国对汽车安全技术研究特别重视，其中包括防追尾技术［1－3］。在车辆行驶过程中，后车主要依据前车制动灯是否亮起，通过视觉观察并推断前车制动力度来控制自身制动踏板以保持安全车距。由此可见，当前车驾驶员踩下制动踏板时，车辆的制动灯信号能否迅速并可靠地亮起显得尤为重要。

1 传统方案的制动灯信号产生原理及不足

1.1 制动灯信号产生原理

图1 行车制动灯控制原理图

传统方案使用的制动灯开关为气压开启模式，开启压力为0.05 MPa。当来自制动总泵上腔的压缩空气将制动总泵至继动阀间的管路气压充至0.05 MPa以上时，安装于后桥制动控制管路上的后制动开关被触发。当来自制动总泵下腔的压缩空气将制动总泵至前桥制动缸的管路及制动缸气压充至0.05 MPa以上时，安装于制动总泵与前桥快放阀之间管路上的前制动灯开关被触发［4－5］。我公司SR6706C4车型的行车制动灯控制原理图如图1所示。

1.2 传统方案的不足

1)时间滞后性分析。传统方案制动信号的来源基于气压，从踩下制动踏板至制动灯开关处腔体或管路气体充至0.05 MPa需要一定时间。该时间与管路管径、管接头形式、制动缸容积等均有关系［6－8］。由试验数据可知，从制动气管路上获取的制动信号在一般情况下可能会比制动踏板的动作滞后0.2 s。若将后车整个制动过程时间分为驾驶员反应时间t1、制动器起作用时间 t2、持续制动时间 t3［9］，则在制动过程之前需要额外增加制动滞后的时间，即从制动踏板踩下至制动信号输出的时间ti。简单计算可知，因制动信号获取的滞后将损失vti的制动距离。

2)安全隐患分析。基于气压的制动信号系统的车辆行驶过程中需要制动时，若恰好制动系统出现故障，制动压力无法建立，即刹车失灵，虽然踩下制动踏板，但无法产生制动灯信号，此时若车辆前方有险情，该车辆不但不能有效制动，也不能产生制动灯信号警示后车。后车驾驶员直到前车已经发生碰撞等事故后才有所察觉从而开始制动，为时已晚，可能发生追尾前车的事故。由此看出，在某些极端情况下，该制动信号的产生方案对驾驶安全性有不利的影响。

2 改进方案及优势

2.1 方案设计

改进方案与传统方案的最大区别在于，制动信号产生由制动气管路变化为从踏板操纵机构上直接获取。通过在踏板上安装接触开关，在未踩下制动踏板时制动开关为常断开状态，踩下制动踏板时，接触开关被触发，变为常闭合状态，从而产生制动信号，如图2所示。

图2 改进方案的制动踏板总成结构图

为确保制动灯开关在出现异常时能及时让驾驶员获知异常信息，这套机构中采用双接触开关的形式，即用另外一件与常断开接触开关并列安装的常闭合开关来进行校验。校验原理为将常断开和常闭合接触开关输出的信号分别发送至仪表CAN模块，经仪表CAN模块处理整合后将数据以报文形式发送至整车CAN网络［10－12］。当整车控制模块连续5次接受到报文显示常断开和常闭合信号一致时(取5次的目的是防止常断开和常闭合开关安装时的误差无法保证精准同步而设定的容差值)，向CAN网络发送名称为“制动开关故障”的故障码，该故障名称通过仪表显示给驾驶员。

此外，针对带能量回收功能的新能源汽车，其制动总泵为电子式，这种型式的制动踏板可输出与制动踏板深度相关的模拟量。在控制策略上可以通过设定电子总泵某一开度的百分比作为制动信号开关的阈值来获取制动信号。

2.2 优势分析

1)响应迅速。能提前为后车驾驶员发出制动信号。若前后车以100 km/h的速度行驶，按照0.2 s的制动信号滞后时间来计算的话，能为后车缩短5.6 m的制动距离。

2)可靠性高。基于踏板位置的常闭合和常断开制动开关的互检及诊断系统，能确保制动开关出现故障时驾驶员第一时间知晓。

另外，即使气管路出现严重故障，踩下制动踏板建立不了制动压力的情况下，仍能触发制动开关信号。该信号的产生不依赖制动管路而独立存在，在某些极端情况能由产生的制动灯信号降低事故带来的伤害。

3 结束语

车辆行驶时，前车需要及时将制动信号传递给后车以确保后车能保持相对安全的跟车距离。本文提出的制动灯信号产生的改进方案不论在响应速度方面还是在可靠性及故障反馈方面较传统方案均有很大的优势，能迅速地提醒后车尽早制动，并能在制动开关出现问题的第一时间提醒驾驶员。