汽車碰撞事故后乘員保護及自動警示裝置設計

王劍波，陳晉，胡昌寧

（1.四川交通職業(yè)技術(shù)學院，四川 成都 611130；2.電子科技大學，四川 成都 610054）

前言

在汽車發(fā)生碰撞、側(cè)翻等交通事故后，按照交通安全法的要求，需打開安全警示報警燈，并在車后150米外放置三腳架等反光警示標志，提醒后面來車前面發(fā)生事故或車輛發(fā)生故障。這種警告方式在一定程度上對后面來車起到了提醒和警示作用，減少了二次事故的發(fā)生。但是，在發(fā)生嚴重交通事故時，車輛可能嚴重受損斷電、駕駛員可能嚴重受傷，導致無法打開安全警示報警燈或在車后設置安全警示標志，特別是在光線較弱條件下（晚上）或惡劣天氣條件下，有效視距變差，二次事故發(fā)生的概率大大增加。

因此，有必要在汽車上安裝有一種事故后安全報警系統(tǒng)，在突發(fā)緊急情況時汽車因電路受損或駕駛?cè)诵袆硬槐闱闆r下仍能通過該裝置向周圍發(fā)出警示燈光，使其他車輛在較遠的地方能夠發(fā)現(xiàn)情況，避免二次事故發(fā)生。

1 系統(tǒng)功能及結(jié)構(gòu)設計

1.1 功能設計

本裝置實現(xiàn)的主要功能是當發(fā)生交通事故后，能夠通過自帶電源，自動打開應急警報燈和喇叭，主動切斷原車電源、主動解除中控鎖的裝置，能給周圍行駛的車輛以警示作用，達到預防后續(xù)事故，保障交通安全，避免因事故導致車輛線路發(fā)生短路而引發(fā)火災的目的，同時避免事故后車門無法解鎖打開，車內(nèi)乘員無法快速逃生的情況發(fā)生。

1.2 結(jié)構(gòu)設計

為使汽車交通事故后能自動向周圍發(fā)出警示信息，并對乘員的安全脫困達到上述要求，根據(jù)汽車電器系統(tǒng)分布特點設計該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要包括：主機（ECU）、碰撞傳感器、三軸加速度傳感器、備用電源、報警喇叭、導線等部件。其中，主機1號端子與備用電源正極相連、4號端子與原車危險報警燈正極線相連、5號端子與原車中控解鎖信號線相連，備用電源正極與原車主保險后端相連、負極與車身搭鐵，原車主保險熔斷繼電器1號端子與主機2號端子相連、2號端子與原車主保險近原車蓄電池段相連、3號端子與車身用粗導線搭鐵、4號端子與車身搭鐵，報警喇叭1號端子與主機3號端子相連、2號端子與車身搭鐵。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計圖

其工作過程為：車輛因碰撞、側(cè)翻發(fā)生事故后，傳感器使主機1號端子與2號端子接通，熔斷繼電器工作，使原車主保險因大電流而熔斷；碰撞傳感器使主機1號端子與3號端子接通，報警喇叭通過備用電源供電而發(fā)出警報聲；碰撞傳感器使主機1號端子與5號端子接通一次給車身中控鎖解鎖信號，使車門解鎖；碰撞傳感器使主機1號端子與4號端子接通，危險報警燈通過備用電源供電而開始工作，向原車應急警報燈和加裝的喇叭供電使其開始工作，給周圍其他車輛和行人警示，實現(xiàn)保護乘員、避免二次事故發(fā)生的目標。

2 功能子模塊電路設計

本設計采用豐田卡羅拉轎車為基礎平臺，進行各模塊電路開發(fā)設計及裝配調(diào)試。

2.1 傳感器模塊電路設計

本設計中，采用卡羅拉轎車上89831-0D020型號碰撞傳感器，汽車電路中共有2個，連接電路如圖2，其功能是汽車受到高速撞擊時，向ECU發(fā)出碰撞信號。

圖2 碰撞傳感器連接電路圖

本設計中，增加了三軸加速度傳感器，型號為ADXL335，其作用是在汽車因事故發(fā)生傾倒、翻滾時，向ECU發(fā)出信號，連接電路如圖3。

圖3 三軸加速度傳感器連接電路圖

2.2 外接繼電器模塊電路設計

外接繼電器模塊的主要功能是控制危險報警燈、喇叭、中控鎖等裝置在事故后的啟動，連接電路如圖4。

圖4 外接控制繼電器電路圖

2.3 執(zhí)行器模塊電路設計

汽車事故后，ECU對各傳感器上傳的信號分析處理后，發(fā)出工作指令接通繼電器電路，中控門鎖、危險報警閃光燈、喇叭等執(zhí)行器開始工作，鏈接電路如圖5所示。

圖5 外界燈光、喇叭連接電路圖

3 系統(tǒng)功能測試

3.1 主電路板功能測試

主電路板集成了ECU、繼電器及連接附件的I/O端口等。通過單片機信號發(fā)生器對主電路板各通道進行測試，結(jié)果能夠滿足信號輸入并觸發(fā)ECU反饋的要求。

圖6 裝置主電路板圖

3.2 裝置工作狀況測試

圖7 警示裝置連接實物圖

將主電路板與中控鎖、喇叭、危險報警燈連接，通過傳感器信號觸發(fā)后，中控鎖立即解鎖，危險報警燈開始不停閃爍，喇叭開始不停發(fā)出鳴叫聲。證明該裝置能夠達到汽車碰撞事故后成員保護及對外警示的作用，滿足裝置設計的各項指標要求。

4 結(jié)束語

本設計測試結(jié)果表明，在車輛發(fā)生碰撞事故后，該裝置能夠通過備用電源向車輛中控控制門鎖提供電源解除自動解除中控控制門鎖，避免發(fā)生事故后因車輛電路受損，導致車門無法解鎖將車內(nèi)人員困在車內(nèi)；同時還能夠打開汽車的報警喇叭和危險報警燈，以避免后隨車輛沒有及時發(fā)現(xiàn)前方事故現(xiàn)場，導致二次碰撞。本報警裝置使用的零部件簡單且容易加工，具有成本低易于安裝等優(yōu)點，便于引入汽車推廣使用。

[1] 曹紅兵.現(xiàn)代汽車電子控制技術(shù).機械工業(yè)出版社,2012.06.

[2] 吳基安.汽車電子控制技術(shù).機械工業(yè)出版社,2010.06.

[3] 周建平.汽車電氣設備構(gòu)造與維修.人民交通出版社,2012.02.

[4] 公安部交通管理局.全國道路交通事故統(tǒng)計資料匯編.2015.