汽车碰撞事故后乘员保护及自动警示装置设计

王剑波，陈晋，胡昌宁

（1.四川交通职业技术学院，四川 成都 611130；2.电子科技大学，四川 成都 610054）

前言

在汽车发生碰撞、侧翻等交通事故后，按照交通安全法的要求，需打开安全警示报警灯，并在车后150米外放置三脚架等反光警示标志，提醒后面来车前面发生事故或车辆发生故障。这种警告方式在一定程度上对后面来车起到了提醒和警示作用，减少了二次事故的发生。但是，在发生严重交通事故时，车辆可能严重受损断电、驾驶员可能严重受伤，导致无法打开安全警示报警灯或在车后设置安全警示标志，特别是在光线较弱条件下（晚上）或恶劣天气条件下，有效视距变差，二次事故发生的概率大大增加。

因此，有必要在汽车上安装有一种事故后安全报警系统，在突发紧急情况时汽车因电路受损或驾驶人行动不便情况下仍能通过该装置向周围发出警示灯光，使其他车辆在较远的地方能够发现情况，避免二次事故发生。

1 系统功能及结构设计

1.1 功能设计

本装置实现的主要功能是当发生交通事故后，能够通过自带电源，自动打开应急警报灯和喇叭，主动切断原车电源、主动解除中控锁的装置，能给周围行驶的车辆以警示作用，达到预防后续事故，保障交通安全，避免因事故导致车辆线路发生短路而引发火灾的目的，同时避免事故后车门无法解锁打开，车内乘员无法快速逃生的情况发生。

1.2 结构设计

为使汽车交通事故后能自动向周围发出警示信息，并对乘员的安全脱困达到上述要求，根据汽车电器系统分布特点设计该系统结构，主要包括：主机（ECU）、碰撞传感器、三轴加速度传感器、备用电源、报警喇叭、导线等部件。其中，主机1号端子与备用电源正极相连、4号端子与原车危险报警灯正极线相连、5号端子与原车中控解锁信号线相连，备用电源正极与原车主保险后端相连、负极与车身搭铁，原车主保险熔断继电器1号端子与主机2号端子相连、2号端子与原车主保险近原车蓄电池段相连、3号端子与车身用粗导线搭铁、4号端子与车身搭铁，报警喇叭1号端子与主机3号端子相连、2号端子与车身搭铁。

图1 系统结构设计图

其工作过程为：车辆因碰撞、侧翻发生事故后，传感器使主机1号端子与2号端子接通，熔断继电器工作，使原车主保险因大电流而熔断；碰撞传感器使主机1号端子与3号端子接通，报警喇叭通过备用电源供电而发出警报声；碰撞传感器使主机1号端子与5号端子接通一次给车身中控锁解锁信号，使车门解锁；碰撞传感器使主机1号端子与4号端子接通，危险报警灯通过备用电源供电而开始工作，向原车应急警报灯和加装的喇叭供电使其开始工作，给周围其他车辆和行人警示，实现保护乘员、避免二次事故发生的目标。

2 功能子模块电路设计

本设计采用丰田卡罗拉轿车为基础平台，进行各模块电路开发设计及装配调试。

2.1 传感器模块电路设计

本设计中，采用卡罗拉轿车上89831-0D020型号碰撞传感器，汽车电路中共有2个，连接电路如图2，其功能是汽车受到高速撞击时，向ECU发出碰撞信号。

图2 碰撞传感器连接电路图

本设计中，增加了三轴加速度传感器，型号为ADXL335，其作用是在汽车因事故发生倾倒、翻滚时，向ECU发出信号，连接电路如图3。

图3 三轴加速度传感器连接电路图

2.2 外接继电器模块电路设计

外接继电器模块的主要功能是控制危险报警灯、喇叭、中控锁等装置在事故后的启动，连接电路如图4。

图4 外接控制继电器电路图

2.3 执行器模块电路设计

汽车事故后，ECU对各传感器上传的信号分析处理后，发出工作指令接通继电器电路，中控门锁、危险报警闪光灯、喇叭等执行器开始工作，链接电路如图5所示。

图5 外界灯光、喇叭连接电路图

3 系统功能测试

3.1 主电路板功能测试

主电路板集成了ECU、继电器及连接附件的I/O端口等。通过单片机信号发生器对主电路板各通道进行测试，结果能够满足信号输入并触发ECU反馈的要求。

图6 装置主电路板图

3.2 装置工作状况测试

图7 警示装置连接实物图

将主电路板与中控锁、喇叭、危险报警灯连接，通过传感器信号触发后，中控锁立即解锁，危险报警灯开始不停闪烁，喇叭开始不停发出鸣叫声。证明该装置能够达到汽车碰撞事故后成员保护及对外警示的作用，满足装置设计的各项指标要求。

4 结束语

本设计测试结果表明，在车辆发生碰撞事故后，该装置能够通过备用电源向车辆中控控制门锁提供电源解除自动解除中控控制门锁，避免发生事故后因车辆电路受损，导致车门无法解锁将车内人员困在车内；同时还能够打开汽车的报警喇叭和危险报警灯，以避免后随车辆没有及时发现前方事故现场，导致二次碰撞。本报警装置使用的零部件简单且容易加工，具有成本低易于安装等优点，便于引入汽车推广使用。

[1] 曹红兵.现代汽车电子控制技术.机械工业出版社,2012.06.

[2] 吴基安.汽车电子控制技术.机械工业出版社,2010.06.

[3] 周建平.汽车电气设备构造与维修.人民交通出版社,2012.02.

[4] 公安部交通管理局.全国道路交通事故统计资料汇编.2015.