一种汽车尾部智能车载警示装置

崔艺馨 孔暄 王文杰

摘 要：本项目提出一种汽车尾部智能车载警示装置。该装置由事故感应模块、多关节伸出模块、三角警示模块三部分组成，解决了现有的防二次事故警示装置警示信号不明确、占用空间过大等问题，且具有自动化、便携化等优点。

关键词：交通安全；二次事故；监测预警；智能化

随着我国机动车保有量持续增长，近几年交通方面引起了大家足够的重视。当遇到某种情况时，由于驾驶员失去主动能力或缺乏处置经验，事故预警系统尚不完善等原因，极有可能与后方随之而来的车辆发生二次事故。

根据《道路交通法》规定，事故发生后应下车摆放三角警示牌以警示后方来车。白天高速公路上，应在距离车尾150米处放置三角警示牌。然而，从驾驶员下车到将三角警示牌放置完成的这一段时间内，后车常因得不到警示，与前车发生二次追尾事故或其他情况。

根据胡源［1］“高速公路二次事故成因及其预防对策研究”调查表明，二次事故具有可预防性，若能在一次事故发生后发布及时有效的预警信息，二次事故发生率将大幅降低。因此，针对目前我国二次事故数逐年攀升的态势，市场亟须一种实用有效的预防二次事故警示装置。

1 现有技术调研

根据调研我们发现了几种现有的防二次事故警示装置，但同时这些技术均存在一定的问题，以至于它们未能真正投入市场。

王鹏宇等［2］提出了“一种新能源汽车用防止碰撞及连续碰撞的安全警示灯”，其在汽车四角均设置有事故发生后自动开启的安全警示灯，以提高汽车安全系数。但是，该装置的可视范围小，警示效果较差。

林航［4］提出了“一种搭载汽车故障停车警示牌的小车及其发射设备”，利用收纳箱存放小车并把小车发射出去，离开收纳箱后的小车自行行驶到设定的极限距离处将小车固定并竖起警示牌。但是，该装置对使用环境要求较多，难以实现广泛应用。

综上，现有的预防二次事故警示装置存在需要人为干预、警示信号不明确、占用空间影响驾驶员日常对车辆的使用、受环境限制严重等问题。目前尚无一种能够有效填补警示空白时间的防二次事故警示装置。

因此，研发一种解决现有问题的新型防二次事故警示装置已成为一个重要的研究课题，这对于交通安全具有重要的现实意义。

2 总体设计

2.1 工作原理

一种汽车尾部智能车载警示装置，属于智能交通技术设备领域，包括事故感应模块、多关节伸出模块、三角警示模块。

其主要工作原理如下：本装置的事故感应模块利用陀螺仪、碰撞传感器和三轴加速度传感器判断事故是否发生，并通过主机控制后备箱打开，实现事故感应自动化。在后备箱打开后，主机控制启动收缩在后备箱盖板的装置。多关节折叠伸出模块完成四次向外向上的展开动作，最后三角警示模块展开并工作。多关节伸出模块能够在感应到车辆碰撞后短时间内实现自主伸展，无须人为操作启动。三角警示模块与多关节折叠伸出模块共同在后备箱盖板内侧以折叠的形式储存，完成展开后呈三角状。同时，启动发光警示装置和声音警示装置警示后方来车，如图1所示。

2.2 事故感应模块

事故感应模块由主机、陀螺仪、碰撞传感器、三轴加速度传感器、备用电源和后备箱感应碰撞自动打开装置组成。主机与陀螺仪、碰撞传感器、三轴加速度传感器、备用电源、后备箱感应碰撞自动打开装置、三角警示模块及声音警示装置连接，如图2所示。

主机是在接收到上述各传感器的信号后，实现多传感器融合，利用动能定理、动量定理等公式计算出的阈值，判断汽车是否发生碰撞事故，进行分析处理，发出工作指令使多关节折叠伸出模块和三角警示模块开始工作。

2.3 多关节伸出模块

多关节折叠伸出模块包括固定装置、四节金属杆件、电机等。

多关节折叠伸出模块通过电机驱动圆柱铰链连接的多关节折叠杆件转动。多关节折叠伸出模块，在未收到主机工作信号时，在后备箱盖板内侧以折叠收缩的形式储存。在收到主机工作信号后，后备箱打开，通过多级伸缩的折叠杆结构向外向上伸出。在最后一级杆展开完成后，三角警示模块开始工作，如图3所示。

多关节折叠伸出模块有折叠和展开两个状态。

在展开状态下，检测到事故信号，金属杆件Ⅰ、金属杆件Ⅱ、金属杆件Ⅲ及金属杆件Ⅳ在驱动电机作用下伸出汽车后备箱盖，金属杆件Ⅰ、金属杆件Ⅱ、金属杆件Ⅲ及金属杆件Ⅳ相互角度固定，且金属杆件Ⅰ与地面垂直。

在折叠状态下，未检测到事故信号，固定裝置通过环保型强力胶固定在后备箱上，金属杆件Ⅰ、金属杆件Ⅱ、金属杆件Ⅲ及金属杆件Ⅳ顺次折叠在一起，收缩在汽车后备箱盖内侧。

2.4 三角警示模块

三角警示模块由三角折叠装置、发光警示装置、声音警示装置组成。三角折叠装置包括两组连接杆组，两组连接杆组对称设置在金属杆件Ⅰ上。

连接杆组在金属杆件Ⅰ上有收缩和展开两种状态。在收缩状态下，未展开的两侧对称的连接杆组收缩折叠，进入金属杆件Ⅰ的缝隙中，收纳入中间，如图4所示。在展开状态下，连接杆组展开，在连接杆组的最后一级连接杆完成动作后，两组连接杆组完全展开形成一个三角形的形状，如图5所示。三角警示模块展开工作的同时，开启发光警示装置、声音警示装置，对后方车辆起到警示作用。

3 工作过程

在多关节折叠伸出模块展开过程中，关节处的电机驱动圆柱铰链连接转动，驱动所述多级折叠装置完成四次向外向上的伸展。四节金属杆件（金属杆件Ⅰ、金属杆件Ⅱ、金属杆件Ⅲ及金属杆件Ⅳ）依次展开，如图6所示。

电机控制金属杆件转动。根据车型、环境等实际应用情况，调整各个电机控制转动的角度。驱动电机调整适配后设置为默认值，之后即可自动展开至合适的角度。根据前期程序设计，当控制前一个金属杆件展开的驱动电机结束工作1s后，控制下一个驱动电机工作开始。保证每节金属杆件有序有效地在极短的时间内展开，适合应用于紧急场景。

多关节伸出模块将三角警示模块抬升至警示效果更好的高度，接着涂有反光材料的三角警示模块展开呈三角状，如图7所示。同时，开启惊叹号状的双闪LED灯和蜂鸣器，警示后方来车。

4 项目优点

4.1 警示效果明确化

三角警示模块将利用多关节金属折叠杆结构伸出的三角折叠装置与传统的发光警示装置、声音警示装置相结合，很大程度上提升了示警效果。同时，利用多关节折叠伸出模块将三角警示装置抬高，增大其可视范围，后方车辆提供明确的警示信号，提示后方驾驶员提前减速。

4.2 安装储存便携化

本项目设计了一种多关节金属折叠杆结构，考虑到后备箱空间限制的特殊性，该结构在安全未启动的情况下，为每一级杆件设计空槽，以折叠的方式收缩储存，极大地节约了空间，便于安装携带，同时不影响车主正常使用后备箱。

4.3 事故感应自动化

一种汽车尾部智能车载警示装置采用碰撞传感器和三轴加速度传感器。在车辆受到强烈撞击时，碰撞传感器输出端发出信号。三轴加速度传感器监测车辆发生侧翻、碰撞等事故时的加速度以确定汽车的运动状态。两个传感器通过同一个与门与主机连接，当判断事故发生时，向主机发送事故信号。

4.4 应用工况多元化

本装置适用性好，应用场景广泛。可应用于雾天、雨雪天等各种能见度较低的自然环境，也可以在隧道、转弯等路况运行良好。同时，本装置适用于轿车、SUV、MPV等各种常见车型。

5 应用前景分析

本装置主要针对两类应用场景。一类场景是事故较为严重，驾驶人丧失主动能力，系统已检测到该事故，装置自动打开。由于驾驶人已丧失主动能力，无法放置三角警示牌或打开危险报警闪光灯，处于极其危险的状态，本装置提供了最后的警示保护。

还有一类场景是发生轻微事故，装置未触发，驾驶人具有主动能力，通过触发车内设置的按钮手动开启本装置。确保环境安全后，再依照法律规定放置三角牌。

目前，汽车安全装置需求量大，预防二次事故的警示装置拥有广阔的市场。当前市场上尚无效果类似的同类产品，竞争对手少，发展潜力大。因此，本项目“一种汽车尾部智能车载警示装置”市场前景广阔，具有极大的应用推广价值。

参考文献：

［1］胡源.高速公路二次事故成因及其预防对策研究［D］.哈尔滨工业大学，2017.

［2］王鹏宇，马洋洋.一种新能源汽车用防碰撞及连续碰撞的安全警示灯：CN213973798U［P］.20210817.

［3］黄振达.一种防止二次事故警示装置：CN2093054 65U［P］.20190827.

［4］林航.一种搭载汽车故障停车警示牌的小车及其发射设备：CN111764318A［P］.20201013.

［5］侯立升.一种车辆后备箱自动开启控制装置、方法及车辆：CN107901880B［P］.20190917.

［6］方锡邦，郑月楠.用于交通事故分析的汽车碰撞模型［J］.合肥工业大学学报（自然科学版），2006（04）：423426.

［7］黄靖，王健.汽车碰撞过程中加速度特征对乘员损伤的影响分析［J］.汽车科技，2010（01）：3034.

基金項目：吉林大学国家级大学生创新创业训练项目（编号：202210183129）

作者简介：崔艺馨（2002— ），男，汉族，江苏南通人，本科，学生，研究方向：车辆监控预警。