一款汽车机械手刹智能报警系统的设计

尹东晓，赵锋，张永霞，叶伟群

（罗定职业技术学院，广东罗定,527200）

0 引言

随着我国人民生活水平的提高，目前中国汽车千人保有量接近200辆，达到世界平均水平，未来扩大汽车消费仍有较大空间，所以交通安全将一直是我们应该重点关注的问题。手刹又称驻车制动器，在车辆停稳后用于稳定车辆，避免车辆特别是在斜坡路面停车时由于溜车造成事故。虽然电子手刹在汽车配置中的比例在不断升高，但是机械手刹因为结构简单可靠性高，成本低，且不受油电等因素影响等优点，经调查，除部分中高端乘用车装备有电子驻车制动系统外，市场上大部分汽车特别是危险性很高的大型货车都依然装配的是机械手刹。但是如果驾驶员在停车后，忘记拉起驻车制动器，就会发生溜车，严重的会造成人员伤亡和财产损失。相反如果驾驶员在汽车起动后忘记放下驻车制动器，会对刹车片造成很大的磨损，而且会伴随较大的异响，严重者会产生黑烟。为了尽可能避免这种情况的发生，研发一款简单智能机械手刹误操作报警装置，可以尽可能的杜绝该类事故的发生，减少人民生命和财产的损失。

1 控制方案分析

汽车手刹是汽车使用过程中的一个非常重要的安全设备，在使用过程中，对于机械手刹的误操作主要是两种情况。第一种是在停车时忘记拉起手刹，严重的会造成溜车事故；第二种是在汽车启动后，忘记放下手刹，造成了手刹的过度磨损甚至会直接损坏，造成经济损失和安全隐患。本文通过对点火开关信号、驾驶座椅压力信号、手刹位置信号、汽车倾斜角度信号、汽车转速信号等进行检测，根据汽车使用状态，判断果手刹位置是否正确，若不正确，按照危险程度，通过喇叭分等级报警提醒司机及时进行修正。

2 控制系统设计

系统的设计思路如下：首先是针对停车时忘记拉起手刹的误操作进行警示。分两种情况，第一种是熄火停车，控制流程是：系统跟踪点火开关信号，当点火开关信号断开时，延时5S，然后检测手刹信号，判断手刹是否拉起；第二种是临时停车，驾驶员在临时停车时，经常会因为停车时间短，而忽略手刹操作，这种情况比较常见，针对这种风险系统专门设计了规避策略。控制流程是：系统跟踪点火开关信号，当点火开关信号不为零时，判断驾驶位是否有人，如果驾驶座位无人，再检测手刹信号，判断手刹是否拉起。以上两种情况发生时，如果手刹没有拉起，则系统进行声光报警。本系统可以根据事故可能造成的危害程度，分级别进行报警处理。首先根据倾角传感器来判读汽车是否停在有坡度的位置，同时设计了室内和室外两个报警装置，以提高报警的效果。如果停在坡道上，发生溜坡造成事故的风险较大，则进行车内和车外喇叭一级报警（大音量）；如果是在平路，则车内和车外喇叭二级报警（音量较小）。车内喇叭提醒司机及时拉起手刹，车外喇叭提醒汽车周围人员注意安全，汽车发生溜坡时可以及时躲避，避免造成人身伤亡。系统会一直跟踪手刹状态，直到拉起手刹，报警才会停止。驾驶员在临时停车时，经常会因为停车时间短，而忽略手刹操作，这种情况比较常见，针对这种风险系统专门设计了规避策略。

其次是在车辆正常行驶过程中，针对驾驶员忘记放下手刹的情况进行警示。控制流程是：系统跟踪点火开关信号不为零时，判读驾驶员是否在座位上，如果根据座椅检测传感器判断出驾驶员在座位上，接着读取OBD车速信号，当车辆速度大于10Km/h，并延时10S后，则判断手刹是否拉起，如果是拉起状态，说明驾驶员存在忘记放下手刹的误操作，则车内小喇叭发出一级报警，提醒驾驶员放下手刹，系统会一直跟踪手刹状态，直到放下手刹，报警才会停止。

本控制系统的控制流程如图1所示。

图1 智能手刹报警系统控制流程图

3 控制系统结构

本控制系统的控制单元采用80C51通用型单片机，本系统要采集的输入信号有：点火开关信号、倾角传感器信号、手刹状态信号、座椅检测传感器信号、和车速信号。输出包括有车内和车外的报警装置。

图2 控制系统结构图

本系统采用了SCA60C单轴倾角传感器模块，该传感器的输出信号为模拟电压输出，0.5V-4.5V对应倾角0-180°，可用单片机AD模块进行采集，该传感器的调整精度为±1°，满足本系统精度要求。车速信号采用ES3144霍尔传感器，该传感器信号输出的是TTL高低电平，可直接接入单片机，可使用单片机中断进行计数，完成车速信号的采集。点火开关信号则通过汽车保险丝盒取电器对汽车上受点火开关控制的保险进行取电，作为点火开关信号。手刹信号则通过一根导线绞接在手刹开关与仪表间的导线上，对手刹信号进行采集。座椅检测传感器属于压力传感器，当座位有人时，传感器接通，电阻小于100欧；当座位没人时，传感器属于断开状态，电阻大于1M。该传感器至少有一个触点接通时，传感器就接通，可以实现驾驶员是否在座椅上的判断。

图2 控制系统结构图

4 结论

经过调试，当正常行驶中，驾驶员忘记放下手刹时，系统会及时报警，可以保护车辆，避免对手刹造成过度磨损形成安全隐患。而当停车后，特别是针对比较常见的临时停车，如果驾驶员忘记拉起手刹，本系统根据采集的信号判断危险程度，及时进行对应的车内和车外的一级和二级报警，提醒驾驶员及时拉起手刹，同时提醒车辆周围行人注意躲避。尽可能的避免因为手刹操作不当而引起的人身伤害。该装置具有结构简单，成本低，安装方便等特点，适用于大多数车辆，具有一定的应用价值。