汽车安全带提醒装置发展与新设想

孙峰辉 张根莱 刘成源 万霖

摘  要：作为汽车被动安全的主要设备之一，汽车安全带能在车辆事故中有效降低驾乘人员的受伤程度。汽车安全带提醒装置是安全带的配套系统，能够对司乘人员的安全带佩戴情况进行检测与反馈，督促乘客正确及时佩戴安全带。结合国内学者的研究成果，以安全带提醒装置的现状为背景，探讨并总结了当前提醒装置的研究方向，结合人机工程学理论，提出了新型提醒装置的设想。

关键词：安全带;安全带提醒装置;汽车安全;人机工程

中图分类号：U46                     文献标志码：A

0 前言

随着汽车保有量的增加，因为汽车驾驶不当、未正确佩戴安全带所引起的交通事故也随之增加。作为汽车被动安全最为主要的设备之一，汽车安全带能在车辆事故中有效降低驾乘人员被伤害的程度。安全带自发明以来，以其简单、实用的安全性能挽救了许多的生命，驾驶或乘坐车辆时系好安全带已经成为保证人民生命安全的强制措施。但是现今许多驾驶人员和乘客依然没有佩戴安全带的习惯。2005年9月，根据调查显示，我国国内乘用车驾驶员安全带佩戴率仅达到68%，与一些发达国家相比均有较大的差距。有个别驾驶员甚至在网络上购买独立的安全带卡扣，从而避免安全带报警器发出响声，拒绝使用安全带。此类现象大大提高了驾驶人员和乘客的乘车风险。在交通事故发生时增添了不必要的伤害。

安全带提醒装置是对司机与乘客的安全带佩戴情况进行检测与反馈，以起到对司乘人员的提示作用的一系列机械与电子元件的统称。为了全面了解目前国内学者针对汽车安全带提醒装置的研究，笔者通过CNKI中国期刊全文数据库，以“安全带提醒装置”、“汽车安全带”为主题进行检索。收集了8篇相关文献资料进行综述，并提出了自己的设想。

1 安全带提醒装置的现状

根据《GB/T 24551—2009 汽车安全带提醒装置》指导，目前国内常用的安全带提醒装置是一种电控两级信号提醒系统。

随着点火开关的启动，安全带提醒装置开启，利用传感器不断检测车速信号与安全带信号。当成员没有佩戴安全带时，首先启动第一级提醒信号（视觉信号），通过未系安全带标志提醒乘员。当车辆行驶一段距离，或者达到一定车速，或者超出一段时间后，安全带提醒装置发出第二级提醒信号（视觉和听觉信号），在显示标志的同时触发声音提示。如果在规定的持续时间之后安全带依然没有系上，提醒信号将自动关闭，完成提示工作。

我国的研究人员以丰田花冠轿车为例，对现在广泛采用的电子式安全带提醒装置进行了效果分析，根据他们的结果，在133个样本中，有72人上车未系安全带，有1人受到警示灯提醒后系上安全带，有28人受到蜂鸣器提醒后系上安全带，对于目标人群的安全带佩戴提高率为40.28%，由此可知，电子式安全带提醒装置对于提高安全带佩戴率有一定作用，但还有很大的提升空间。

2 关于安全带提醒装置的几种研究方向

2.1 在现有架构的基础上，提升安全带提醒装置的准确性、快速性和稳定性

鹤壁职业技术学院的王洪有、邵明省和侯铁兵等人分别基于控制器CB220和CB280设计出新的汽车安全带自动提醒系统。因为采用了合适的PLC模块，整个系统具有可靠性高、体积小、便于维护调试和掉电保护等优点。可以预见，随着控制模块的更新换代，未来的安全带提醒系统会更加可靠。

2.2 优化安全带提醒装置的传感器设置，“擦亮眼睛”

海马轿车有限公司的张帅等人对安全带提醒装置进行了有效性区域研究，他们的研究主要针对压力传感器形式的安全带提醒装置，在无论乘坐人的坐姿如何，必须保证安全带提醒装置都能有效进行提醒，同时也要避免传感器误触的情况发生。他们对12种不同的坐姿进行了压力测试，根据不同坐姿的压强分布结果，确定了压力传感器的布置位置与方向，从而確定安全带提醒装置的设计。

武汉交通职业学院的王贵槐等人针对驾驶员和乘客“欺骗”安全带提醒装置，使用独立插扣或者将安全带插扣从背后经过插入安全带锁扣的现象，设计出一种新的汽车安全带使用状态识别传感器。通过对从卷收器中拉出织带的长度的测量，判断乘员是否正确佩戴了安全带。相比于仅靠锁扣判断乘员是否佩戴了安全带，大大提高了提醒装置的可靠性。

2.3 针对多乘员车辆特别是运营车辆，利用物联网思想集中监控

阳泉市交通集团万通汽车检测有限公司的张璐所设计的安全带智能检测系统拓展了安全带提醒装置的功能。以往的安全带提醒装置都是针对“个人”，特别是驾驶员和副驾驶的提醒，对于整个车辆中人员的佩戴情况往往得不到必要的了解，而这一点对于运营车辆来说却是必要的。该系统采用3层结构，可以监控每个安全带的状态，同时实现数据采集、数据传输和数据显示功能。加强了运营车辆安全带佩戴管理，方便监控安全带的使用情况，避免因未佩戴安全带或者安全带失效带来生命财产损失。

3 安全带提醒装置的新设想

笔者认为，安全带提醒装置属于直接作用于人的一类装置，人机关系特别突出，因此，利用人机工程学原理的指导，对其进行改进和优化是可行且必要的。

触觉信号相对于听觉信号更能引起乘车人的强制注意，在乘车人行驶过程中，背部始终与座椅接触，如果在座椅背部设置一种触觉信号，即可达到人一上车就受到提示的效果，且不需要他人的监督与额外的提醒。合理的设计可以在乘员正确佩戴安全带或下车后自动解除该信号。

笔者设想，当乘坐人未系安全带时，可以在座椅的靠背（坐垫）部分通过凸起块状物引起乘坐人的不适，从而达到提醒作用并促使乘员检查并系好安全带;当乘员系好安全带时，凸起块状物收回，不适感消失。通过这种装置，形成了一个坐下——不适——检查并佩戴安全带——不适感消失的过程，不需要外人监督，也避免了部分乘客的遗忘，概念图如图1所示。

依据此思路，笔者初步设计了一种新型提醒装置：使用齿轮与安全带卷收器连接，利用拉绳与滑轮传递到凸柱处，通过安全带的抽出与安全带锁扣按钮的配合达到控制凸柱在伸出与收回状态之间的相互切换。在正常情况下，在未系安全带时，弹簧会将凸柱顶出，此时凸柱处于提醒状态，随着安全带被拉出，凸柱会随着安全带的拉长而缩回，在乘坐人系好安全带后凸柱最终变为收回状态;在特殊或紧急情况下，乘坐人没有足够的时间佩戴安全带，凸柱一直处于伸出状态，这虽然会引起乘坐人的不适，但并不至于影响紧急情况下的驾驶安全性。

具体结构分解如图2所示，结构设计如下：拟利用安全带卷收器轴的转动动能作为动力来源，在卷收器轴上采用齿轮传动，利用安全带拉出时卷收器轴所产生的圆周运动带动小齿轮运动，进而带动大齿轮（大齿轮轴上有一绕绳的套筒）的运动，提供凸柱回缩的动力。凸柱外伸部分为一柱体，另一端为一圆盘，圆盘上安有弹簧与阻尼装置，弹簧与阻尼的另一端固连在座位上。弹簧为凸柱提供拉力，使凸柱在安全带未被拉出时始终保持在伸出状态;阻尼可以使凸柱在回缩行程的速度大于外伸行程的速度，方便在系安全帶时快速消除不适感，在解安全带时减缓不适感的产生。凸柱外壁开有固定槽，相应地，固定平板的内壁设有活动卡块，活动卡块由弹簧提供一定的压力，在凸柱回缩合适行程后，在弹簧的作用下，活动卡块卡住凸柱，使凸柱可以长时间保持固定的同时整个安全带提醒系统的其他部位不再长时间受力。当乘客按下安全带PRESS按钮解除安全带的同时，利用PRESS按钮下压动作，将这一位移传递至活动卡块，收回卡块，解除凸柱的限位，此时凸柱在弹簧作用下可以自发弹回，保持伸出状态。

4 结语

虽然有关汽车安全带设计与研究在世界范围内趋于稳定，通过对国内学者研究的整理，结合自身展望，笔者认为汽车安全带提醒装置依然具有优化与改进的空间。无论是硬件的更新、传感器的优化、装置的集成还是人机工程学的创新，在未来，更加符合人体的提醒装置将继续出现。

参考文献

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