乘用車A柱盲區(qū)視窗系統(tǒng)研究與應(yīng)用

吳映輝，吳宇嘉

（1.江西交通職業(yè)技術(shù)學院，江西南昌 330013；2.江西農(nóng)業(yè)大學，江西南昌 330045）

乘用車A柱盲區(qū)視窗系統(tǒng)研究與應(yīng)用

吳映輝1，吳宇嘉2

（1.江西交通職業(yè)技術(shù)學院，江西南昌 330013；2.江西農(nóng)業(yè)大學，江西南昌 330045）

分析了乘用車A柱盲區(qū)的形成及對行車安全性與舒適性的不利影響，列舉了現(xiàn)有技術(shù)下的汽車A柱無盲區(qū)顯示裝置的缺陷；介紹了一汽轎車奔騰B50車A柱盲區(qū)的測量方法和結(jié)果，闡述了乘用車A柱盲區(qū)視窗系統(tǒng)的組成、工作原理、技術(shù)特點和安裝調(diào)試要求；介紹了A柱透明化的OLED柔性屏幕技術(shù)。

汽車；乘用車；A柱；盲區(qū)視窗

1 乘用車A柱盲區(qū)的形成及不利影響

乘用車車身前擋風玻璃兩側(cè)的斜立柱即為A柱（見圖1）。A柱會導致駕駛者視野形成盲區(qū)，盲區(qū)范圍受A柱結(jié)構(gòu)尺寸及駕駛員眼部相對A柱位置等因素的影響（見圖2～4）。

圖1 乘用車A柱位置

圖2 左A柱對視野的影響

如圖5所示，A、B、C和前縱梁等具有保證車身整體架構(gòu)的作用，像“鳥籠”一樣確保內(nèi)部駕乘人員的安全。其中A柱還有支撐車頂、安裝前門和前擋風玻璃、承受碰撞沖擊力的作用。

圖3 右A柱對視野的影響

圖4 A柱盲區(qū)范圍

圖5 A柱的作用

A柱形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸設(shè)計需兼顧其強度和剛度、車身造型、視野盲區(qū)三大因素。A柱視角截面尺寸大多為90～100 mm，大尺寸可以增加A柱的強度和剛度，但同時視野盲區(qū)增大，不利于安全行車。在車身造型設(shè)計上，由于追求外形美觀，A柱有時被

設(shè)計得非常粗或設(shè)計成三角窗，使盲區(qū)進一步擴大。加上前車門門框和密封膠條、擋雨棚、外側(cè)后視鏡外廓所形成的視野盲區(qū)，更擴大了盲區(qū)的范圍。以下將A柱與前車門門框和密封膠條、擋雨棚、外側(cè)后視鏡外廓所形成的視野盲區(qū)統(tǒng)稱為“A柱盲區(qū)”。由于駕駛者與左A柱較近，相對于右A柱，左A柱盲區(qū)的安全隱患更大，尤其是對于正在左轉(zhuǎn)彎行駛的左置方向盤汽車。為了看清A柱盲區(qū)的交通狀況，駕駛員行車中必須向前探身觀察路況，正常駕駛姿勢被破壞，可能引起誤操作，造成交通事故。因此，GB 11562-1994《汽車駕駛員前方視野及測量方法》規(guī)定，A柱的雙目障礙角不得超過6°。目前很多新款車型將A柱視角截面尺寸縮小至70～80 mm。但多起A柱斷裂、嚴重變形及車身潰縮等重大交通事故警示A柱視角截面尺寸必須保證其剛度和強度。因此，在保證強度和剛度、車身外形美觀的同時，如何將A柱盲區(qū)景象呈現(xiàn)于駕駛者的眼前，保證行車安全性和舒適性是亟待解決的技術(shù)問題。

2 現(xiàn)有技術(shù)的汽車A柱盲區(qū)解決方案

2.1 汽車A柱無盲區(qū)顯示裝置

公告號為CN203739757U的中國實用新型專利公開了“一種汽車A柱無盲區(qū)顯示裝置”，其通過安裝在A柱內(nèi)側(cè)上的影像顯示設(shè)備和安裝在A柱外側(cè)的影像輸入設(shè)備使A柱透明化（見圖6）。

圖6 汽車A柱無盲區(qū)顯示裝置實景

該裝置存在以下弊端：1）因影像輸入設(shè)備安裝于A柱外側(cè)，易受雨水、塵土等的影響，無法全天候工作；2）影像顯示設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸大，安裝于A柱內(nèi)側(cè)，影響汽車內(nèi)飾美觀；3）特殊比例的LED液晶顯示屏生產(chǎn)技術(shù)要求高，難以適應(yīng)車型各異的A柱，成本高；4）過大的顯示屏影像完全遮擋了A柱，由于沒有了A柱作參照物，駕駛者無法直觀判斷車身在交通環(huán)境中的位置，容易產(chǎn)生錯覺而引發(fā)交通事故；5）影像輸入設(shè)備安裝在車外，其與車內(nèi)影像顯示設(shè)備布線安裝調(diào)試較難，需使用專業(yè)工具，由專業(yè)人員利用專業(yè)技術(shù)來完成，不利于裝置的推廣普及；6）平板式顯示屏長度與A柱相配合，安裝于向后傾斜的A柱上，由于屏幕可視視角的原因，駕駛者可能無法看清楚顯示屏影像。

2.2 乘用車A柱盲區(qū)視窗系統(tǒng)

乘用車A柱盲區(qū)視窗系統(tǒng)的設(shè)計基本思路：在A柱開設(shè)一個“視窗”顯示A柱盲區(qū)的交通狀況?！耙暣啊碧幱隈{駛者正常駕駛位左右瞭望視線掃過的區(qū)域內(nèi)，駕駛者通過“視窗”看清A柱盲區(qū)的交通狀況，同時以A柱為參照物，判斷車身所處的位置，保證行車安全。該系統(tǒng)既保證了對A柱強度和剛度、車身外形美觀的要求，又實時地呈現(xiàn)了A柱盲區(qū)的景象，從而保證行車的安全性和舒適性。

2.2.1 乘用車A柱盲區(qū)測量

為了得到A柱盲區(qū)的具體數(shù)據(jù)，以一汽轎車奔騰B50為樣車進行實車測量（見圖7和表1）。

圖7 A柱盲區(qū)實測數(shù)據(jù)（單位：mm）

表1 A柱盲區(qū)實測數(shù)據(jù)

A柱盲區(qū)的測量方法如下：1）將車身縱軸垂直于幕墻，車前保險杠距幕墻3 680 mm停放；2）測量出處于正常駕駛位的駕駛者（身高1 700 mm）眼部位置M點距幕墻的距離5 930 mm；3）用激光筆從M點水平方向發(fā)出激光，光束通過A柱邊緣投射到幕墻上，分別得到點B、C、D和E；從M點發(fā)出激光，光束通過方向盤中心的鉛錘位置投射到幕墻上，得到F點。

按1∶150的比例繪制圖7，測出左A柱盲區(qū)角為18°左右，右A柱盲區(qū)角14°左右。依據(jù)圖7，以安全隱患較大的左A柱盲區(qū)為例進行測算，得到距車前縱向2 700 mm、車左側(cè)橫向1 720 mm處，一個身高1 700 mm雙臂齊肩左右平伸的人會被左A柱盲區(qū)完全覆蓋，而這個距離和位置對于交通安全至關(guān)重要，特別是在轉(zhuǎn)彎及在交叉路口行駛時極易導致交通事故。

考慮A柱的傾斜角、儀表臺形式、方向盤位置和上下車便利性等因素，顯示屏的尺寸實測為水平寬度100 mm、垂直高度80 mm。按該數(shù)據(jù)可推算出顯示屏規(guī)格為11.938～13.97 cm。

2.2.2 系統(tǒng)的基本組成及工作原理

如圖8所示，該系統(tǒng)由顯示屏支架組件、攝像頭支架組件、信號傳輸線和電源線組成，通過攝像頭攝取A柱盲區(qū)的交通狀況并轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)信號傳輸線傳送至顯示屏，由顯示屏再現(xiàn)交通路況景象，并呈現(xiàn)給駕駛者。

圖8 乘用車A柱盲區(qū)視窗系統(tǒng)

攝像頭支架組件中，攝像頭采用視角為50°左右的標準鏡頭，以保證所拍攝的影像與目視接近；支架采用粘結(jié)技術(shù)固定于前擋風玻璃車內(nèi)側(cè)上角或下角處；采用鵝頸和萬向球節(jié)柔性調(diào)節(jié)，使攝像頭指向A柱盲區(qū)；攝像頭孔位于前擋風玻璃雨刷覆蓋范圍內(nèi)，以適應(yīng)車型各異的A柱和規(guī)避雨水對拍攝清晰度的影響。

顯示屏支架組件中，顯示屏為LED背光液晶平板式，其長、寬尺寸與車型A柱結(jié)構(gòu)相匹配，采用13.97、11.938 cm兩種規(guī)格，該規(guī)格尺寸能與各車型相匹配。顯示屏位于駕駛者眼部到A柱的直線連線上，具體位置以顯示屏剛好完全遮蓋住A柱盲區(qū)為準，達到視覺上的透視效果；支架采用粘結(jié)接技術(shù)固定于儀表臺平面或前擋風玻璃上；采用鵝頸軟管和萬向球節(jié)的柔性調(diào)節(jié)，使顯示屏正面朝向駕駛者眼部，實現(xiàn)可視性和舒適性的統(tǒng)一。

該系統(tǒng)采用汽車電源供電，電源線由汽車點煙器拾取電能，向并聯(lián)的顯示器支架供電。

2.2.3 系統(tǒng)的應(yīng)用及特點

如圖9所示，實際應(yīng)用中，該系統(tǒng)可為掃除A柱盲區(qū)的安全隱患，保證行車舒適度和安全性發(fā)揮積極作用。

圖9 乘用車A柱盲區(qū)視窗系統(tǒng)的應(yīng)用

該系統(tǒng)的應(yīng)用特點：1）所有部件均安裝在車內(nèi)，不受氣候等外界條件的影響，能全天候工作；2）采用LED背光液晶顯示屏，發(fā)熱少，能長時間連續(xù)穩(wěn)定工作；3）采用視角為50°左右的標準攝像頭，圖像攝取與目視接近，視覺自然；4）結(jié)構(gòu)輕巧、美觀，成本低，適合各種車型的自行安裝；5）駕駛者能透過顯示屏“窗口”觀察盲區(qū)景象，始終保持正常駕駛姿勢，操作輕松自如，行車舒適、安全。

3 OLED柔性屏幕A柱透明化的展望

由于液晶顯示屏的液晶材料在環(huán)境溫度過高時會變成液體，溫度過低時會冷卻變成晶體，無論變成哪種狀態(tài)，液晶材料都不再具有能受電場控制的光電效應(yīng)，導致液晶顯示屏不能正常工作。此外，液晶顯示的對比度、視角、響應(yīng)速度會隨溫度變化而變化，因而對于環(huán)境變化大的車載顯示，液晶不是最佳的顯示方式。

OLED（Organic Light-Emitting Diode）有機發(fā)光二極管是利用有機電致發(fā)光二極管制成的顯示屏。由于同時具備自發(fā)光、不需背光源、對比度高、厚度薄、視角廣、反應(yīng)速度快、可用于撓曲性面板、使用溫度范圍廣、構(gòu)造及制作較簡單等優(yōu)異特性，OLED顯示屏應(yīng)用在車載領(lǐng)域具有極大的優(yōu)勢。

所謂OLED柔性屏幕A柱透明化是指利用OLED的可彎曲、柔韌性佳的特性制作出與A柱外廓尺寸相適應(yīng)的柔性屏幕，貼敷在A柱上，用于顯示由攝像頭傳來的A柱盲區(qū)影像信號，這樣A柱就被“透明”了。隨著OLED技術(shù)的發(fā)展，構(gòu)件的“透明化”將成為現(xiàn)實。英國工藝創(chuàng)新中心（CPI）正致力于用OLED技術(shù)構(gòu)造無窗飛機研發(fā)。

4 結(jié)語

乘用車A柱盲區(qū)視窗系統(tǒng)能全天候、長時間連續(xù)穩(wěn)定工作，向駕駛者提供A柱盲區(qū)交通狀況，同時具備生產(chǎn)成本低、能自行安裝的特點，易于普及推廣，是現(xiàn)有技術(shù)下解決A柱盲區(qū)安全問題的行之有效的技術(shù)方案。

隨著技術(shù)的發(fā)展和制造成本的降低，OLED柔性屏幕A柱透明化將成為現(xiàn)實。

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