误踩油门变刹车的系统设计①

陈星晨

摘 要：随着机动车辆的不断增加，汽车安全显得尤为重要，尤其是加强汽车的主动安全技术的发展。该文介绍了一种驾驶员误踩油门变刹车的系统设计，该设计根据现有的技术进行了改进。

关键词：自动刹车 防误踩油门 制动系统 汽车安全

中图分类号：TB47 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（c）-0091-01

汽车是现代社会中的一种主要交通工具，与此同时，汽车驾驶的安全问题也日益凸现出来，根据有关部门公布，2012年，全国共发生道路交通事故20.4万起，而在所有的汽车交通事故中，驾驶员因误操作，本该紧急踩刹车却误踩油门所引起的事故也占了一定的比例。尽管比例不高，但一旦发生后果也不堪设想，因此对防止驾驶员误操作的研究迫在眉睫。[1]

1 分析驾驶员误操作的原因

驾驶员发生误操作的原因有很多，大体分为以下几种：一是不管是新手还是驾驶技术过硬的老手，由于紧张，遇到突发情况就手忙脚乱，容易误把油门当作刹车；二是不规范驾驶，主要表现为酒后驾车和过度疲劳驾驶。由于酒精或者疲劳导致触觉能力、判断能力和操作能力等降低，遇到突发情况处置不当等，发生误操作；三是心理问题，驾驶员放松警惕，思想松懈，注意力不集中等，突遇险情，会措手不及，发生误操作。[2]

2 系统的总体设计

当汽车在行驶时，以转向灯信号和车速传感器为辅助，通过误踩油门变刹车系统进行连续的测量和感知汽车与前方障碍物的距离L以及驾驶员踩油门踏板的加速度a。当测得的加速度a超过所设定的加速度极值ao，根据转向灯排除驾驶员超车的情况，则中央控制单元会发出启动紧急制动机构（开启制动执行机构和节气门执行机构）的信号，并实现自动制动、切断节气门的目的。[3]若检测到车速为零，则释放自动制动机构。为实现以上功能，该系统的设计分为三个部分，包括信号采集部分、中央控制单元和执行机构三个部分。基于系统功能的总体方案设计如图1所示。

3 工作原理

由于加速度传感器过于灵敏，不适宜直接用来测量油门踏板的加速度值。加速度值也就是速度变化的斜率，而踏板的速度可以由踏板的纵向距离的变化来反映。因此为了更加准确的测出油门踏板的加速度值a，可以通过节气门位置传感器测得的信号通过处理器处理后来反映油门踏板的加速度值。[4]

假设汽车在公路上高速行驶时，突然前方L米处有人横穿马路或者前方有其它障碍物时， 雷达测距仪会立刻探测到此物体， 并将信号送至中央处理器。此时，如果驾驶员为了避让目标错把油门当作刹车迅速踩到底，加速度值将会超过所设定的加速度极值a0，油门踏板下的传感器就会将加速度信号送到中央控制单元，然后控制单元会对雷达信号、节气门传感器信号和转向灯信号等进行综合分析处理，当所有信号吻合时，控制单元就会发出指令，使执行机构工作。一方面关闭节气门或者切断喷油泵，迫使发动机停止工作，以免火上浇油；另一方面启动制动系统，进行紧急刹车。当车辆停止后，排除险情，控制信号会自动消失，车辆自动恢复正常状态，不影响正常工作。有了这套装置，即使驾驶员惊慌失措误将油门当作刹车，也可使车辆及时获得制动，减少甚至避免不必要损失。

通过实验所得部分数据如下。

由表1可以看出正常踩踏油门的加速度值为0～5.0 m/s2，而误踩油门踏板的加速度值为0～145.0 m/s2，二者的加速度值存在明显的差异。为了进一步排除超车的情况，通过实验测得超车时的油门踏板加速度值为0～38.5 m/s2。

因此为了区分紧急情况下的误踩油门操作，初步选取加速度极值在40.0～100.0 m/s2较为合适。此外，按照汽车与前方障碍物距离的大小，可以对加速度的极值进行分级：距离的大小决定车辆行驶状态的安全程度，因此距离较大时，可以适当增加加速度极值；距离较小时，适当减小加速度极值。

4 结语

该系统保持传统的油门和刹车的操作方式，不改变驾驶员的操作习惯，结构简单且不改变现有机动车的油门和刹车的位置及结构。主要采用传感器感知驾驶员把油门踏板误当作刹车踏板的错误操作，以及车速传感器和转向灯的辅助下，处理器对各种信号比较处理后传送至刹车装置和油路控制装置以使汽车制动并切断油路，从而将错误操作转化为安全操作。该系统与同类装置相比，具有结构简单、可靠性高、成本低等优点。该系统的实现避免了在紧急情况下，驾驶员误踩油门当刹车而引发的交通事故，对减少此类交通事故的发生和减少伤亡程度有着很好的效果。

参考文献

[1] 任宇立.道路交通安全现状及交通事故分析方法初探[J].道路交通与安全，2010，10（2）：4-6.

[2] 徐胜成.错把油门当刹车百万豪车高速冲入浑河中[N].沈阳晚报，2011-09-05（16）.

[3] 卢新湘，邹向阳，康风.防止司机误把油门当作刹车的系统设计与研究[J].内燃机，2007（3）：13-19.

[4] 张劲.基于单片机控制的误踩汽车油门的自动制动系统[J].科协论坛，2009，11（1）：83-85.endprint

摘 要：随着机动车辆的不断增加，汽车安全显得尤为重要，尤其是加强汽车的主动安全技术的发展。该文介绍了一种驾驶员误踩油门变刹车的系统设计，该设计根据现有的技术进行了改进。

关键词：自动刹车 防误踩油门 制动系统 汽车安全

中图分类号：TB47 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（c）-0091-01

汽车是现代社会中的一种主要交通工具，与此同时，汽车驾驶的安全问题也日益凸现出来，根据有关部门公布，2012年，全国共发生道路交通事故20.4万起，而在所有的汽车交通事故中，驾驶员因误操作，本该紧急踩刹车却误踩油门所引起的事故也占了一定的比例。尽管比例不高，但一旦发生后果也不堪设想，因此对防止驾驶员误操作的研究迫在眉睫。[1]

1 分析驾驶员误操作的原因

驾驶员发生误操作的原因有很多，大体分为以下几种：一是不管是新手还是驾驶技术过硬的老手，由于紧张，遇到突发情况就手忙脚乱，容易误把油门当作刹车；二是不规范驾驶，主要表现为酒后驾车和过度疲劳驾驶。由于酒精或者疲劳导致触觉能力、判断能力和操作能力等降低，遇到突发情况处置不当等，发生误操作；三是心理问题，驾驶员放松警惕，思想松懈，注意力不集中等，突遇险情，会措手不及，发生误操作。[2]

2 系统的总体设计

当汽车在行驶时，以转向灯信号和车速传感器为辅助，通过误踩油门变刹车系统进行连续的测量和感知汽车与前方障碍物的距离L以及驾驶员踩油门踏板的加速度a。当测得的加速度a超过所设定的加速度极值ao，根据转向灯排除驾驶员超车的情况，则中央控制单元会发出启动紧急制动机构（开启制动执行机构和节气门执行机构）的信号，并实现自动制动、切断节气门的目的。[3]若检测到车速为零，则释放自动制动机构。为实现以上功能，该系统的设计分为三个部分，包括信号采集部分、中央控制单元和执行机构三个部分。基于系统功能的总体方案设计如图1所示。

3 工作原理

由于加速度传感器过于灵敏，不适宜直接用来测量油门踏板的加速度值。加速度值也就是速度变化的斜率，而踏板的速度可以由踏板的纵向距离的变化来反映。因此为了更加准确的测出油门踏板的加速度值a，可以通过节气门位置传感器测得的信号通过处理器处理后来反映油门踏板的加速度值。[4]

假设汽车在公路上高速行驶时，突然前方L米处有人横穿马路或者前方有其它障碍物时， 雷达测距仪会立刻探测到此物体， 并将信号送至中央处理器。此时，如果驾驶员为了避让目标错把油门当作刹车迅速踩到底，加速度值将会超过所设定的加速度极值a0，油门踏板下的传感器就会将加速度信号送到中央控制单元，然后控制单元会对雷达信号、节气门传感器信号和转向灯信号等进行综合分析处理，当所有信号吻合时，控制单元就会发出指令，使执行机构工作。一方面关闭节气门或者切断喷油泵，迫使发动机停止工作，以免火上浇油；另一方面启动制动系统，进行紧急刹车。当车辆停止后，排除险情，控制信号会自动消失，车辆自动恢复正常状态，不影响正常工作。有了这套装置，即使驾驶员惊慌失措误将油门当作刹车，也可使车辆及时获得制动，减少甚至避免不必要损失。

通过实验所得部分数据如下。

由表1可以看出正常踩踏油门的加速度值为0～5.0 m/s2，而误踩油门踏板的加速度值为0～145.0 m/s2，二者的加速度值存在明显的差异。为了进一步排除超车的情况，通过实验测得超车时的油门踏板加速度值为0～38.5 m/s2。

因此为了区分紧急情况下的误踩油门操作，初步选取加速度极值在40.0～100.0 m/s2较为合适。此外，按照汽车与前方障碍物距离的大小，可以对加速度的极值进行分级：距离的大小决定车辆行驶状态的安全程度，因此距离较大时，可以适当增加加速度极值；距离较小时，适当减小加速度极值。

4 结语

该系统保持传统的油门和刹车的操作方式，不改变驾驶员的操作习惯，结构简单且不改变现有机动车的油门和刹车的位置及结构。主要采用传感器感知驾驶员把油门踏板误当作刹车踏板的错误操作，以及车速传感器和转向灯的辅助下，处理器对各种信号比较处理后传送至刹车装置和油路控制装置以使汽车制动并切断油路，从而将错误操作转化为安全操作。该系统与同类装置相比，具有结构简单、可靠性高、成本低等优点。该系统的实现避免了在紧急情况下，驾驶员误踩油门当刹车而引发的交通事故，对减少此类交通事故的发生和减少伤亡程度有着很好的效果。

参考文献

[1] 任宇立.道路交通安全现状及交通事故分析方法初探[J].道路交通与安全，2010，10（2）：4-6.

[2] 徐胜成.错把油门当刹车百万豪车高速冲入浑河中[N].沈阳晚报，2011-09-05（16）.

[3] 卢新湘，邹向阳，康风.防止司机误把油门当作刹车的系统设计与研究[J].内燃机，2007（3）：13-19.

[4] 张劲.基于单片机控制的误踩汽车油门的自动制动系统[J].科协论坛，2009，11（1）：83-85.endprint

摘 要：随着机动车辆的不断增加，汽车安全显得尤为重要，尤其是加强汽车的主动安全技术的发展。该文介绍了一种驾驶员误踩油门变刹车的系统设计，该设计根据现有的技术进行了改进。

关键词：自动刹车 防误踩油门 制动系统 汽车安全

中图分类号：TB47 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）08（c）-0091-01

汽车是现代社会中的一种主要交通工具，与此同时，汽车驾驶的安全问题也日益凸现出来，根据有关部门公布，2012年，全国共发生道路交通事故20.4万起，而在所有的汽车交通事故中，驾驶员因误操作，本该紧急踩刹车却误踩油门所引起的事故也占了一定的比例。尽管比例不高，但一旦发生后果也不堪设想，因此对防止驾驶员误操作的研究迫在眉睫。[1]

1 分析驾驶员误操作的原因

驾驶员发生误操作的原因有很多，大体分为以下几种：一是不管是新手还是驾驶技术过硬的老手，由于紧张，遇到突发情况就手忙脚乱，容易误把油门当作刹车；二是不规范驾驶，主要表现为酒后驾车和过度疲劳驾驶。由于酒精或者疲劳导致触觉能力、判断能力和操作能力等降低，遇到突发情况处置不当等，发生误操作；三是心理问题，驾驶员放松警惕，思想松懈，注意力不集中等，突遇险情，会措手不及，发生误操作。[2]

2 系统的总体设计

当汽车在行驶时，以转向灯信号和车速传感器为辅助，通过误踩油门变刹车系统进行连续的测量和感知汽车与前方障碍物的距离L以及驾驶员踩油门踏板的加速度a。当测得的加速度a超过所设定的加速度极值ao，根据转向灯排除驾驶员超车的情况，则中央控制单元会发出启动紧急制动机构（开启制动执行机构和节气门执行机构）的信号，并实现自动制动、切断节气门的目的。[3]若检测到车速为零，则释放自动制动机构。为实现以上功能，该系统的设计分为三个部分，包括信号采集部分、中央控制单元和执行机构三个部分。基于系统功能的总体方案设计如图1所示。

3 工作原理

由于加速度传感器过于灵敏，不适宜直接用来测量油门踏板的加速度值。加速度值也就是速度变化的斜率，而踏板的速度可以由踏板的纵向距离的变化来反映。因此为了更加准确的测出油门踏板的加速度值a，可以通过节气门位置传感器测得的信号通过处理器处理后来反映油门踏板的加速度值。[4]

假设汽车在公路上高速行驶时，突然前方L米处有人横穿马路或者前方有其它障碍物时， 雷达测距仪会立刻探测到此物体， 并将信号送至中央处理器。此时，如果驾驶员为了避让目标错把油门当作刹车迅速踩到底，加速度值将会超过所设定的加速度极值a0，油门踏板下的传感器就会将加速度信号送到中央控制单元，然后控制单元会对雷达信号、节气门传感器信号和转向灯信号等进行综合分析处理，当所有信号吻合时，控制单元就会发出指令，使执行机构工作。一方面关闭节气门或者切断喷油泵，迫使发动机停止工作，以免火上浇油；另一方面启动制动系统，进行紧急刹车。当车辆停止后，排除险情，控制信号会自动消失，车辆自动恢复正常状态，不影响正常工作。有了这套装置，即使驾驶员惊慌失措误将油门当作刹车，也可使车辆及时获得制动，减少甚至避免不必要损失。

通过实验所得部分数据如下。

由表1可以看出正常踩踏油门的加速度值为0～5.0 m/s2，而误踩油门踏板的加速度值为0～145.0 m/s2，二者的加速度值存在明显的差异。为了进一步排除超车的情况，通过实验测得超车时的油门踏板加速度值为0～38.5 m/s2。

因此为了区分紧急情况下的误踩油门操作，初步选取加速度极值在40.0～100.0 m/s2较为合适。此外，按照汽车与前方障碍物距离的大小，可以对加速度的极值进行分级：距离的大小决定车辆行驶状态的安全程度，因此距离较大时，可以适当增加加速度极值；距离较小时，适当减小加速度极值。

4 结语

该系统保持传统的油门和刹车的操作方式，不改变驾驶员的操作习惯，结构简单且不改变现有机动车的油门和刹车的位置及结构。主要采用传感器感知驾驶员把油门踏板误当作刹车踏板的错误操作，以及车速传感器和转向灯的辅助下，处理器对各种信号比较处理后传送至刹车装置和油路控制装置以使汽车制动并切断油路，从而将错误操作转化为安全操作。该系统与同类装置相比，具有结构简单、可靠性高、成本低等优点。该系统的实现避免了在紧急情况下，驾驶员误踩油门当刹车而引发的交通事故，对减少此类交通事故的发生和减少伤亡程度有着很好的效果。

参考文献

[1] 任宇立.道路交通安全现状及交通事故分析方法初探[J].道路交通与安全，2010，10（2）：4-6.

[2] 徐胜成.错把油门当刹车百万豪车高速冲入浑河中[N].沈阳晚报，2011-09-05（16）.

[3] 卢新湘，邹向阳，康风.防止司机误把油门当作刹车的系统设计与研究[J].内燃机，2007（3）：13-19.

[4] 张劲.基于单片机控制的误踩汽车油门的自动制动系统[J].科协论坛，2009，11（1）：83-85.endprint