王建美，馮 理 Wang Jianmei，F(xiàn)eng Li

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掛車轉(zhuǎn)彎安全預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計研究

王建美，馮 理 Wang Jianmei，F(xiàn)eng Li

（武漢華夏理工學(xué)院，湖北 武漢 430223）

掛車在城市中轉(zhuǎn)向行駛時，由于駕駛員存在視野盲區(qū)，可能會碰撞到路上的行人、自行車或電動自行車等非機(jī)動車人員，設(shè)計一套掛車轉(zhuǎn)彎安全預(yù)警系統(tǒng)，能夠在非機(jī)動車人員進(jìn)入掛車轉(zhuǎn)彎危險區(qū)域時及時發(fā)出警示信息，避免發(fā)生交通事故和人員傷亡。該系統(tǒng)有多個警示裝置，能夠同時提醒汽車駕駛員和非機(jī)動車人員，達(dá)到雙向雙重預(yù)警的目的，提高掛車轉(zhuǎn)彎安全性。

預(yù)警；內(nèi)輪差；手機(jī)移動終端

0 引 言

近年來，掛車保有量逐年增長，事故率也在逐年上升，尤其是掛車轉(zhuǎn)彎事故逐年增加。掛車由于質(zhì)量大、慣性大，導(dǎo)致事故中死亡率高達(dá)43%。因掛車的交通事故破壞性強(qiáng)、損失大和人員傷亡率高等因素，所以在日常出行中，不管是行人、非機(jī)動車輛或是小型機(jī)動車輛在道路上遇到掛車時總是畏而遠(yuǎn)之[1]。目前并沒有一套成熟的安全預(yù)警系統(tǒng)能在掛車轉(zhuǎn)彎時給予適當(dāng)警示，這樣的安全預(yù)警系統(tǒng)可以減少事故率和人員傷亡。

1 事故原因及防范措施

掛車轉(zhuǎn)彎事故發(fā)生的主要原因是掛車輪胎數(shù)量多、體積大，位于車頭的駕駛室比較高，非機(jī)動車人員通常在被撞倒之后卷入底盤被壓傷亡。此類轉(zhuǎn)彎事故大多是由于車輛轉(zhuǎn)彎時存在內(nèi)輪差盲區(qū)所導(dǎo)致[2]。內(nèi)輪差是指轉(zhuǎn)彎時，掛車內(nèi)前輪與內(nèi)后輪轉(zhuǎn)彎半徑之差，前、后車輪轉(zhuǎn)彎半徑不一致導(dǎo)致前、后輪運(yùn)動軌跡并不重合，所形成的區(qū)域即為內(nèi)輪差區(qū)域，也是駕駛員的視覺盲區(qū)，如圖1所示。

圖1 內(nèi)輪差區(qū)域

西南交通大學(xué)設(shè)計的大貨車彎道安全警示系統(tǒng)主要包括紅外感應(yīng)器和LED（Light Emitting Diode，發(fā)光二極管）燈等裝置，當(dāng)貨車轉(zhuǎn)彎、非機(jī)動車人員進(jìn)入到危險區(qū)域時，紅外感應(yīng)器接收到信息并經(jīng)處理器計算處理后，LED燈發(fā)光并將光亮照在路面上，以提醒非機(jī)動車人員此區(qū)域危險，應(yīng)快速避開[3-4]。此系統(tǒng)可以一定程度降低掛車轉(zhuǎn)彎時的事故發(fā)生率；但紅外感應(yīng)器是其唯一的信號采集器，采集的信號比較單一，如果紅外感應(yīng)器異?；蚬收希瑒t警示系統(tǒng)極容易失效或不正常工作；此外，紅外感應(yīng)器成本偏高，難以在消費(fèi)群體中推廣[5]；因此，掛車轉(zhuǎn)彎預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)多渠道采集車輛轉(zhuǎn)彎時的外界信號，且能夠快速準(zhǔn)確判斷彎道路況，及時計算處理信息并發(fā)出預(yù)警指令，同時應(yīng)避免過高的成本。

2 預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)方案

掛車轉(zhuǎn)彎安全預(yù)警系統(tǒng)主要由控制開關(guān)、信息采集模塊、信息計算與處理模塊和安全預(yù)警裝置等組成。其控制開關(guān)為轉(zhuǎn)向燈控制開關(guān)，信息采集模塊包括毫米波雷達(dá)、廣角攝像頭和GPS（Global Positioning System，全球定位系統(tǒng)），信息計算與處理模塊主要為ECU（Electronic Control Unit，電子控制單元）和中央服務(wù)器，安全預(yù)警裝置主要包括LED軟光帶、蜂鳴器和移動手機(jī)終端。其技術(shù)特點(diǎn)是將掛車轉(zhuǎn)彎時的內(nèi)輪差盲區(qū)通過LED軟光帶動態(tài)閃爍可視化，以此警示行人或非機(jī)動車駕駛?cè)耍{駛室內(nèi)蜂鳴器鳴笛以警示駕駛員，同時通過移動手機(jī)終端分別發(fā)送語音信號給駕駛員和處于危險區(qū)域的行人或其他車輛駕駛員，雙重預(yù)警行人和駕駛員，避免因轉(zhuǎn)彎內(nèi)輪差盲區(qū)而發(fā)生交通事故。預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)方案如圖2所示。

圖2 預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)方案圖

具體實(shí)施方式如圖3所示，當(dāng)掛車轉(zhuǎn)彎時，駕駛員打開轉(zhuǎn)向燈，此時系統(tǒng)開始工作，信息采集模塊中毫米波雷達(dá)和廣角攝像頭采集路況信息，其中毫米波雷達(dá)用于檢測非機(jī)動車輛或行人的速度與掛車間的距離，廣角攝像頭用于探測掛車轉(zhuǎn)彎時的路況，采集的信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后輸入ECU模塊，ECU模塊經(jīng)過邏輯運(yùn)算，輸出控制信號給LED軟光帶和蜂鳴器，若行人或非機(jī)動車輛處于危險區(qū)域，即內(nèi)輪差盲區(qū)，則軟光帶動態(tài)閃爍警告行人或非機(jī)動車輛，同時，位于駕駛室內(nèi)的蜂鳴器發(fā)出警示聲，駕駛員和行人即可采取行動避開危險。此外，通過GPS定位駕駛員和行人的移動手機(jī)終端，將定位的物理距離信號輸入中央服務(wù)器，中央服務(wù)器發(fā)出的信號輸入ECU模塊，經(jīng)ECU模塊邏輯運(yùn)算后反饋給中央服務(wù)器，若處于危險路況，則中央服務(wù)器發(fā)出信號觸發(fā)駕駛員和處于危險距離的行人的移動手機(jī)終端，由手機(jī)發(fā)出語音報警。綜上所述，此預(yù)警系統(tǒng)能利用LED軟光帶、蜂鳴器和移動手機(jī)終端同時預(yù)警，不僅提醒處于危險區(qū)域的行人和非機(jī)動車輛，同時提醒駕駛員，避免轉(zhuǎn)彎工況事故的發(fā)生。當(dāng)一個預(yù)警裝置失效或故障時，另一個預(yù)警裝置可以正常工作，起到雙重預(yù)警的作用，提高掛車轉(zhuǎn)彎安全性。

圖3 預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

預(yù)警系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)要求掛車轉(zhuǎn)彎信息采集模塊在任何環(huán)境下都可以采集車輛與行人、非機(jī)動車輛之間的動態(tài)信息，保證雷達(dá)和攝像頭在極端車速或惡劣環(huán)境下準(zhǔn)確采集信息。信息計算與處理模塊要求采用高精度、高計算速度的ECU和中央服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)計算處理。

預(yù)警裝置即執(zhí)行機(jī)構(gòu)，應(yīng)能夠準(zhǔn)確快速接收ECU指令并發(fā)出動作。在駕駛員操縱轉(zhuǎn)向燈亮起的前提下，如果在內(nèi)輪差區(qū)域（危險區(qū)域）雷達(dá)和攝像頭檢測到行人或非機(jī)動車輛距離掛車的速度越來越高、距離越來越近，則該信息輸送到ECU并經(jīng)計算處理后，發(fā)送指令給預(yù)警裝置，軟光帶閃亮、蜂鳴器發(fā)出預(yù)警聲音、手機(jī)終端發(fā)出語音提醒。駕駛員可采取操縱轉(zhuǎn)向盤減小轉(zhuǎn)彎角度、不再進(jìn)行轉(zhuǎn)向操作或制動停車等措施避免交通事故；同時，非機(jī)動車人員聽到或看到預(yù)警裝置警告可快速遠(yuǎn)離危險區(qū)域。當(dāng)非機(jī)動車人員遠(yuǎn)離內(nèi)輪差區(qū)域后，預(yù)警作用自動解除，系統(tǒng)自動關(guān)閉。此系統(tǒng)可起到雙向雙重預(yù)警作用。如果在危險區(qū)域雷達(dá)和攝像頭檢測到行人或非機(jī)動車輛距離掛車的速度越來越小、距離越來越遠(yuǎn)，則信息經(jīng)ECU計算處理后，預(yù)警裝置不做出反應(yīng)直至危險消除。

3 總 結(jié)

該型掛車轉(zhuǎn)彎預(yù)警系統(tǒng)為降低轉(zhuǎn)彎事故的人員傷亡提供了一種有效方法。預(yù)警裝置能夠快速準(zhǔn)確對駕駛員和非機(jī)動車人員發(fā)出預(yù)警指令，且預(yù)警方法多樣，雙重雙向起作用，提高了掛車轉(zhuǎn)彎的安全性。

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2018-09-25

1002-4581（2019）02-0037-03

U469.5+2

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10.14175/j.issn.1002-4581.2019.02.010