关于手刹位置错误报警装置的构想

范峰 朱春杨

摘 要：在驾驶中，驾驶员经常在停车时忘记拉紧手刹，在起步时忘记松手刹。文章对汽车手刹在使用过程中的状态进行了研究。根据实际操作过程简化手刹位置状态，创新性地将手刹制动杆的位置状态参数引入电路，转换为可获取的电流信号参数。通过电流信号判断手刹的位置状态，经ECU逻辑处理给出判断结果，促发语音报警装置，提醒驾驶员手刹使用错误。

关键词：手刹；位置状态；电流信号；ECU；语音报警

引言

生活中，驾驶员对手刹并不陌生。而对于正常的驾驶来说，手刹的状态应该是拉紧或者完全放下，这里当然不考虑驾驶员的驾驶陋习。然而现在许多驾驶员由于一些人为不可控因素导致手刹的位置状态不正确，比如说停车忘记拉手刹、起步忘记松手刹，而正是由于这些不经意的小错误造成一些严重的危害。坡道停车忘拉手刹易导致车辆后溜，撞上后面车辆；重新起步忘记松手刹易导致车辆熄火，刹车片磨损寿命减少[1]。因而，我们应该具有使用手刹制动的意识和正确使用手刹制动的技能。

1 问题分析

从微观角度来说，手刹位置的变化是有极有限的变化，但从宏观角度来说，手刹位置的变化是无极无限的变化，也就是其位置状态有多重参数，那问题是如何将难定量化的多重参数转化为有限的可以定量化表示的参数。

其实我们关心的是手刹是否拉紧或者是否完全放下，而并不关心手刹制动杆在其他位置的状态，也就是我们想要的是手刹拉紧记为状态一和手刹完全放下记为状态二这两种状态，手刹其他状态可以归结为状态三。而手刹状态一和状态二是我们认为正确的状态，而状态三是我们认为错误的状态，这样我们可以将手刹的位置状态简化为正确的状态跟错误的状态。现在我们要考虑的是，如何将这二元素与可测的某种物理符号的两种状态想对应起来，而电流是比较简单可测的物理符号，其状态也是可有两种，即电流的有与无，所以我们可以将手刹位置的两种状态与电流的有无对应起来，这样我们就可以通过电流的有无来判断手刹的位置状态。

手刹位置在状态一和状态二时，我们认为其状态正确，电路不需要有信号电流；而其在状态三时，我们认为其状态不正确或错误，此时应有电流信号，通过某种装换装置传达给驾驶员。我们现在可以把问题简化为手刹位置在状态三时有电流信号，而且我们不要电流信号会有变化，以免使得问题复杂化。这样我们可以设想，手刹位置在状态三时线路是接通的，而在状态一和状态二是断开的。手刹的位置变化是在两个端点间移动，我们可以将手刹位置变化曲线除去端点的中间部分接入电路，而在两个端点时是未接入电路的。

2 实施方案

2.1 结构原理

当手刹位置状态处于状态一时，手刹是拉紧的，此时线路是断开的，线路中没有电流信号，语音报警装置不工作；当手刹位置状态处于状态二时，手刹是完全放下的，此时线路也是断开的，线路中没有电流信号，语音报警装置不工作；当手刹位置状态处于状态三时，手刹制动杆是处于两端点之间的，此时线路是接通的，线路中有电流信号，ECU接受到电流信号后，经过逻辑处理判断，开启语音报警装置，提醒驾驶员手刹未拉紧或未完全放下[2]。

为避免传统手刹状态传感装置判断不够精密和反应迟缓的现象，我们将弧形滑动变阻器与手刹制动杆相互固定，使得手刹制动杆部分导电，这样不仅可以有效避免手刹制动杆本身导电对驾驶员和机身的安全影响，而且可以将手刹制动杆的位置状态引入到电路中。将手刹制动杆的位置状态引入到电路一方面可以将位置状态转换为电流参数，另一方面可以提高手刹状态获取速度。

弧形滑动变阻器电阻丝7的两端绝缘处理，滑片8与手刹制动杆的AB端固定，随着手刹制动杆的滑动而移动。当手刹制动杆位于两端极限位置时，滑片刚好与绝缘接触，电路断开。当手刹制动杆位于两端极限位置中间区段时，滑动变阻器接入电路，电路接通，传递电流信号给ECU，ECU接收到信号后发出语言警报来提醒驾驶员。

2.2 结构应用

有些驾驶员有拉手刹的意识，但由于人为原因，往往使得手刹未拉紧。但是这时驾驶员误以为手刹建立完全 而放松警惕，使得安全隐患系数大大增加。当驾驶员手刹未拉紧时，手刹制动杆处于两端点之间，此时滑片8与电阻丝7有缘部分接合，电路接通，ECU接收到信号，经约3秒后进行逻辑处理，若此时电路仍接通则发出语言警报，若此时电路断开则取消逻辑处理。我们应用延时逻辑处理方案是为了避免驾驶员在释放手刹操作的过程中受到系统的阻力作用。当手刹拉紧时，手刹制动杆处于端点位置，此时滑片8与电阻丝7绝缘部分接合，电路断开，ECU经过逻辑处理后关闭语言警报。

然而很少有驾驶员忘记放下手刹，但是由于人为原因，有时候驾驶员手刹未完全放下就急于启动车辆行驶。这时候车辆可能不至于熄火，但摩擦片会受到长时间的磨损，这将严重损害摩擦片，缩短其寿命，进而会使得手刹制动在不知不觉中失去效果，为以后的安全埋下隐患。在这种模式下，系统的工作原理与上一模式相仿。

当然这种设计结构比较简单、造价低廉，因而可以广泛应用与普通家庭轿车。

2.3 结构优缺点

本设计创新性地将手刹制动杆的位置状态参数引入电路，转换为可获取的电流信号参数，化繁为简。将有级连续的手刹制动杆状态转换为两种简单的物理信号：电路断开、电路接通，简化了系统的逻辑分析，延长系统寿命。弧形滑动变阻器电阻丝与固定销滑槽相固定，电路接通与断开和手刹制动杆位置错误与正确相对应，信号收集精确灵敏。

但是由于本人知识水平和能力有限，本设计装置中也存在许多不足。一方面线路的绝缘和防干扰还有待改进，另一方面零部件的实际安装许克服一些困难，此外本装置也会造成一些驾驶员的驾驶不适应。还望其他学者给出一些建议以改进此方案。

3 结束语

行车中，人们经常使用行车制动系统制动，往往忽略驻车制动系统即手刹的作用。然而，对于驾驶员的行驶安全来说，驻车制动系统和行车制动系统是同等重要的。正因为人们不够重视手刹的作用，使得手刹使用不当引起的事故屡见不鲜。这款手刹位置报警装置正是在与手刹有关事故频发的背景下产生的，它只是起到提醒驾驶员的作用，仍需驾驶员自己操纵制动杆，通过长时间的重复式提醒，以希望可以帮助驾驶员养成正确使用手刹的习惯。

参考文献

[1]关文达.汽车构造[M].北京：机械工业出版社，2013.

[2]秦曾煌.电工学简明教程[M]. 北京：高等教育出版社，2007.

[3]杨可桢，程光蕴，李仲生. 机械设计基础[M]. 北京：高等教育出版社，2006.

作者简介：范峰（1993-），男，江苏南通人，重庆交通大学，交通运输专业，大二在读学生，学习领域为城市轨道交通。