郗艷華 李東旭 劉平 程靜

1.陜西咸陽師范學(xué)院物理與電子工程學(xué)院, 陜西 咸陽 712000;

2. 陜西省咸陽市實(shí)驗(yàn)中學(xué), 陜西 咸陽712000

引言

由于機(jī)動車上剎車踏板旁邊就是油門踏板，并且都由右腳控制，因此司機(jī)在遇到突發(fā)情況時(shí)，往往會將油門當(dāng)剎車踩而導(dǎo)致極為嚴(yán)重的交通事故發(fā)生。針對此種情況，本文設(shè)計(jì)一種油門防誤踩控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)在判斷油門被誤踩時(shí)，將控制機(jī)動車點(diǎn)火電路斷開，機(jī)動車及時(shí)制動并且進(jìn)行報(bào)警提示。

1 誤踩油門情況分析

誤踩油門操作的原因主要有以下幾種情況：

有些駕駛新手由于緊張、生疏等原因，在起步或倒車時(shí)常常會誤將油門踏板當(dāng)作剎車踏板踩下而發(fā)生交通事故；或在高速前進(jìn)時(shí)遇到突發(fā)情況時(shí)，駕駛員不能迅速正確應(yīng)對，也會發(fā)生誤踩油門操作而導(dǎo)致事故的發(fā)生。分析上述情況后可知，遇到緊急情況急速踩下油門踏板時(shí)，油門踏板受力，油門踏板運(yùn)動速度和加速度要比正常踩油門時(shí)大很多。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)設(shè)計(jì)一種控制系統(tǒng)，只要在油門踏板上加裝合適的傳感器（壓力傳感器、速度 或加速度傳感器），當(dāng)誤踩油門時(shí)，傳感器送出信號大于設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)將使發(fā)動機(jī)熄火并同時(shí)實(shí)現(xiàn)制動。

2 設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如下圖1示：

圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)由信息采集模塊、控制模塊和執(zhí)行模塊三部分組成。其中，信息采集模塊不斷地將傳感器采集信號傳輸給控制模塊stc89c52單片機(jī)，單片機(jī)對接收信息進(jìn)行分析處理。當(dāng)控制模塊接收到壓力傳感器、速度或加速度傳感器中傳感器采集的信號后，便將其與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較時(shí)，只要任意一個(gè)信號超過預(yù)設(shè)值，都將會判定油門被當(dāng)作剎車誤踩，同時(shí)給執(zhí)行模塊發(fā)出信號。這時(shí)一方面報(bào)警電路通知后面車輛減速或剎車，繼電器斷開發(fā)動機(jī)點(diǎn)火電路，另一方面鋼絲繩拉動剎車踏板進(jìn)行剎車。

2.1 壓力傳感器

由于正常情況下踩踏油門的力度均在幾十牛以下，而在出現(xiàn)突發(fā)危急狀況時(shí)，施加在油門踏板上的力可以達(dá)到幾百牛以上，因此可在油門踏板處安裝一個(gè)預(yù)設(shè)作用力的壓力傳感器開關(guān)。正常踩油門時(shí)，該開關(guān)不會閉合，在踩踏油門力度大于預(yù)設(shè)作用力時(shí)，開關(guān)才會閉合，控制單元將判定此次為誤踩油門。

2.2 速度和加速度傳感器

誤踩油門時(shí)，踏板運(yùn)動速度和加速度都要比正常踩油門大得多，因此可以將安裝在踏板附件的速度和加速度傳感器采集信號作為誤踩油門判定的信號，當(dāng)控制模塊檢測到油門踏板運(yùn)動速度或加速度超過其預(yù)設(shè)值時(shí)，將判定油門被誤踩。

3 執(zhí)行模塊

執(zhí)行模塊由報(bào)警部分、發(fā)動機(jī)熄火和制動部分組成。當(dāng)控制系統(tǒng)檢測到誤踩油門時(shí)，將發(fā)出控制信號，由發(fā)光二極管和電阻組成報(bào)警電路給出報(bào)警信號，提醒后面車輛減速或剎車；同時(shí)安裝在發(fā)動機(jī)點(diǎn)火電路中的繼電器電路工作，斷開點(diǎn)火電路，并且通知制動系統(tǒng)使機(jī)動車及時(shí)剎車。制動部分由力矩電機(jī)和纏繞有鋼絲繩的繞線組組成，繞線組固定在電機(jī)輸出轉(zhuǎn)軸上，鋼絲繩一端固定在繞線組上，另一端鉸接在制動踏板的支撐桿上位于靠近制動踏板的位置處。在正常剎車時(shí)，不影響剎車踏板工作，當(dāng)系統(tǒng)檢測到誤踩油門時(shí)，控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動繞線組轉(zhuǎn)動，鋼絲繩拉動剎車踏板實(shí)現(xiàn)緊急剎車。實(shí)驗(yàn)中采用步進(jìn)電機(jī)替代力矩電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和移動量由單片機(jī)提供的脈沖信號頻率和脈沖數(shù)來控制。在機(jī)動車停穩(wěn)之后，利用復(fù)位按鍵使剎車踏板復(fù)位。

4 結(jié)語

該系統(tǒng)能根據(jù)信息采集模塊的信號判斷油門是否被誤踩，并采取有效的制動措施，可以有效減少交通事故的發(fā)生，易于實(shí)現(xiàn)，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

[1]賈佳鵬.防誤踩油門裝置的設(shè)計(jì)構(gòu)想.汽車電器，2006.8:8-9.

[2]房小平，房毅卓.防止誤將油門當(dāng)剎車事故裝置開發(fā)設(shè)計(jì).廣州城市職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008.2(4):41-43.

[3]張勁.基于單片機(jī)控制的誤踩汽車油門的自動制動系統(tǒng).科協(xié)論壇，2009.11:83-83.