CN105059278A - 一种大客车行驶安全辅助系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大客车行驶安全辅助系统及其控制方法，包括空气压缩机、湿储气筒、前制动气室和后制动气室、前主储气筒、后主储气筒、双腔制动阀上腔、双腔制动阀下腔、各弹簧制动气室、ABS电子控制单元和ABS气压调节器，其特征是在安全辅助系统中，在位于前制动气室和前主储气筒之间的制动气路中设置第一电磁气路换向阀，在位于后制动气室和后主储气筒之间的制动气路中设置第二电磁气路换向阀，各弹簧制动气室一一对应设置各电磁快放阀。本发明在驾驶员突发严重疾病时，控制大客车以合理的减速度制动停驶，并开启驻车制动，保障行车安全。

Description

一种大客车行驶安全辅助系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种大客车行驶安全辅助系统及其控制方法，尤其涉及一种驾驶员突发严重疾病情况下的大客车行驶安全辅助系统及其控制方法。

背景技术

近年来，随着我国交通运输事业的飞速发展，汽车驾驶员突发严重疾病的事件频发。据不完全统计，2006年至2015年，我国仅被媒体公开报道的汽车驾驶员驾车途中突发严重疾病的事件就多达100余起，带来严重的道路交通安全隐患。尤其是对于大客车，由于乘客较多，驾驶员一旦突发疾病、引发道路交通事故，极易为社会带来重大的生命、财产损失。

国内外对于驾驶员生理状况的监测以及驾驶员突发疾病时的自动紧急制动系统进行了一系列研究，主要形成了以下两类研究成果：一是基于驾驶员生理信息监测的汽车行驶安全预警系统。此类系统采用便携式多参数生理采集设备实时监测驾驶员的生理状况，但是当驾驶员突发严重疾病时，仅能将危险信号发送到救援中心或调度中心，无法控制汽车安全停驶。二是基于驾驶员生理信息监测的汽车紧急制动系统。通常采用切断油路、强制发动机熄火的方式，或者与原有制动系统并行的辅助制动系统，将制动踏板与电动机或电磁铁连接，实现汽车紧急制动。此类系统存在以下几个缺点：

1、系统加装构件多，改装复杂，实用性并不强。

2、制动时未考虑合理的汽车减速，影响乘客的舒适度，且容易引发后车追尾事故。

3、车辆停驶后不能实现驻车制动，在汽车行驶于有纵坡的路段时，电动机、电磁铁难以提供足够的制动力使汽车停驶，容易导致溜坡，引发道路交通事故。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种大客车行驶安全辅助系统，以期在驾驶员突发严重疾病时，采用大客车的ABS电子控制单元控制ABS气压调节器，自动调节制动气压，使大客车以合理的减速度制动停驶后，自动开启驻车制动。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案：

本发明大客车行驶安全辅助系统，包括用于产生压缩空气的空气压缩机、用于对压缩空气进行清洗和干燥的湿储气筒、用于使车轮制动器产生制动力矩的前制动气室和后制动气室、用于对前制动气室供气的前主储气筒、用于对后制动气室供气的后主储气筒、位于前制动气室与前主储气筒之间制动气路上的双腔制动阀下腔、位于后制动气室与后主储气筒之间制动气路中的双腔制动阀上腔、各弹簧制动气室、ABS电子控制单元以及位于各制动气路中的ABS气压调节器。

本发明大客车行驶安全辅助系统的特点是在所述辅助系统中设置有：

第一电磁气路换向阀，其位于前制动气室和前主储气筒之间的制动气路中；第二电磁气路换向阀，其位于后制动气室和后主储气筒之间的制动气路中；各电磁快放阀，其与各弹簧制动气室一一对应设置，用于在ABS电子控制单元控制下对所述弹簧制动气室进行排气。

所述第一电磁气路换向阀和第二电磁气路换向阀的结构形式均设置为：并列设置的主进气腔和副进气腔分时与出气腔连通，主进气口与主进气腔连通，副进气口与副进气腔连通，出气口与出气腔连通，并有控制端在ABS电子控制单元的控制下切换工作状态。

在所述第一电磁气路换向阀中，其主进气口与双腔制动阀下腔的输出气路连通，副进气口与前主储气筒的输出气路连通，出气口与前制动气室的输入气路连通，控制端接收ABS电子控制单元的输出控制信号。

在所述第二电磁气路换向阀中，其主进气口与双腔制动阀上腔的输出气路连通，副进气口与后主储气筒的输出气路连通，出气口与后制动气室的输入气路连通，控制端接收ABS电子控制单元的输出控制信号。

本发明大客车行驶安全辅助系统的控制方法的特点是按如下步骤进行：

步骤a、发动机电子控制单元接到驾驶员突发疾病的信息，随及将加速踏板位移信号置“0”，切断加速踏板位移检测信号，车辆进入滑行状态。

步骤b、ABS电子控制单元接到驾驶员突发疾病的信息，随及为第一电磁气路换向阀的控制端供电，将所述第一电磁气路换向阀切换工作状态为：副进气腔与出气腔之间气路相通，主进气腔与出气腔之间气路开断；使得前主储气筒与前制动气室之间的制动气路相通，同时前制动气室与双腔制动阀下腔之间制动气路开断，使前制动器投入制动。

与此同时，由所述ABS电子控制单元为第二电磁气路换向阀的控制端供电，将所述第二电磁气路换向阀切换工作状态为：副进气腔和出气腔之间气路相通，主进气腔和出气腔之间气路开断，使得后主储气筒与后制动气室之间的制动气路相通，同时后制动气室与双腔制动阀上腔之间制动气路开断，使后制动器投入制动。

步骤c、通过各ABS气压调节器调节各制动气室的制动气压，使车辆以避撞的方式减速停车，所述避撞的方式是指：

由ABS电子控制单元通过车载雷达实时计算避免与前车相撞所需设定的减速度a_min，若a_min≤2m/s²，则以2m/s²为紧急制动减速度，通过各ABS气压调节器调节各制动气室的制动气压实施制动；若a_min＞2m/s²，则以a_min为紧急制动减速度，通过各ABS气压调节器调节各制动气室的制动气压实施制动；其中，2m/s²为保障乘客舒适性的减速度。

步骤d、当利用轮速传感器检测到大客车的行驶速度为“0”时，各电磁快放阀得电，使各弹簧驻车制动气室中空气排出，开启驻车制动。

本发明一种大客车行驶安全辅助系统及其控制方法是设置：

第一电磁气路换向阀，用于切换制动气路流向，自动连通前主储气筒与前制动气室之间制动气路。第二电磁气路换向阀，用于切换制动气路流向，自动连通后主储气筒与后制动气室之间制动气路。电磁快放阀，用于快速排放弹簧制动气室空气，使制动弹簧伸张，实现驻车制动。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明在解决大客车紧急制动这一关键问题时，充分利用大客车原有的ABS的制动功能，仅添加了通用电磁阀和制动管路，对大客车自身结构改动小、改造成本低。

2、本发明通过大客车电子控制单元、电磁气路换向阀、大客车ABS实现自动停车，相对于机械式辅助制动机构，系统磨损小、寿命长、能耗低。

3、本发明提出一种制动减速度算法，当大客车以该减速度制动时，可保障乘客舒适性、降低后车追尾事故发生的可能。

4、本发明使大客车停驶后自动开启驻车制动，避免大客车溜坡。

附图说明

图1为本发明系统构成示意图；

图2为本发明中第一电磁气路换向阀和第二电磁气路换向阀原理图；

图中标号：1空气压缩机，2湿储气筒，3前主储气筒，4后主储气筒，5双腔制动阀，5a双腔制动阀上腔，5b双腔制动阀下腔，6a右前轮，6b左前轮，6c右后轮，6d左后轮，7a前制动气室，7b后制动气室，8电磁快放阀，9弹簧制动气室，10ABS气压调节器，11第一电磁气路换向阀，12第二电磁气路换向阀，13ABS电子控制单元，201出气腔，202主进气腔，203副进气腔，204控制端，205主进气口，206副进气口，207出气口。

具体实施方式

参见图1，本实施例中大客车行驶安全辅助系统充分利用了大客车原制动系统中的各器件，包括用于产生压缩空气的空气压缩机1、用于对压缩空气进行清洗和干燥的湿储气筒2、用于向右前轮6a和左前轮6b的车轮制动器产生制动力矩的前制动气室7a、用于向右后轮6c和左后轮6d的车轮制动器产生制动力矩的后制动气室7b、用于对前制动气室7a供气的前主储气筒3、用于对后制动气室7b供气的后主储气筒4、双腔制动阀5、各弹簧制动气室9、ABS电子控制单元13以及位于各制动气路中的ABS气压调节器10，其中双腔制动阀5中的双腔制动阀下腔5b是位于前制动气室7a与前主储气筒3之间的制动气路上，双腔制动阀上腔5a是位于后制动气室7b与后主储气筒4之间的制动气路，这一形式可以减少对大客车自身结构的改动，降低改造成本。

如图1所示，本实施例是在辅助系统中设置有：第一电磁气路换向阀11，其位于前制动气室7a和前主储气筒3之间的制动气路中；第二电磁气路换向阀12，其位于后制动气室7b和后主储气筒4之间的制动气路中；各电磁快放阀8，其与各弹簧制动气室9一一对应设置，用于在ABS电子控制单元13控制下对弹簧制动气室9进行排气。

如图2所示，本实施例中第一电磁气路换向阀11和第二电磁气路换向阀12的结构形式均设置为：并列设置的主进气腔202和副进气腔203分时与出气腔201连通，主进气口205与主进气腔202连通，副进气口206与副进气腔203连通，出气口207与出气腔201连通，并有控制端204在ABS电子控制单元13的控制下切换工作状态。

如图1和图2所示，在第一电磁气路换向阀11中，其主进气口与双腔制动阀下腔5b的输出气路连通，副进气口与前主储气筒3的输出气路连通，出气口与前制动气室7a的输入气路连通，控制端接收ABS电子控制单元13的输出控制信号；在第二电磁气路换向阀12中，其主进气口与双腔制动阀上腔5a的输出气路连通，副进气口与后主储气筒4的输出气路连通，出气口与后制动气室7b的输入气路连通，控制端接收ABS电子控制单元13的输出控制信号。

参照图1和图2，本实施例中用于实现一种大客车行驶安全辅助系统设置为：

第一电磁气路换向阀11，用于切换制动气路流向，自动连通前主储气筒3与前制动气室7a之间制动气路；第二电磁气路换向阀12，用于切换制动气路流向，自动连通后主储气筒4与后制动气室7b之间制动气路；电磁快放阀8，用于快速排放弹簧制动气室空气，使制动弹簧伸张，实现驻车制动。

本实施例中，大客车行驶安全辅助系统的控制方法是按如下步骤进行：

步骤1、发动机电子控制单元接到驾驶员突发疾病的信息，随及将加速踏板位移信号置“0”，切断加速踏板位移检测信号，车辆进入自动滑行状态。避免大客车行驶安全辅助系统已开始工作，驾驶员又误踩加速踏板，导致车辆加速与制动同时进行引发的意外事故。

步骤2、ABS电子控制单元13接到驾驶员突发疾病的信息，随即为第一电磁气路换向阀11的控制端供电，将第一电磁气路换向阀11切换工作状态为：副进气腔与出气腔之间气路相通，主进气腔与出气腔之间气路开断；使得前主储气筒3与前制动气室7a之间的制动气路相通，同时前制动气室7a与双腔制动阀下腔5b之间制动气路开断，使前制动器投入制动；

与此同时，由ABS电子控制单元13为第二电磁气路换向阀12的控制端供电，将第二电磁气路换向阀12切换工作状态为：副进气腔和出气腔之间气路相通，主进气腔和出气腔之间气路开断，使得后主储气筒4与后制动气室7b之间的制动气路相通，同时后制动气室7b与双腔制动阀上腔5a之间制动气路开断，使后制动器投入制动；

大客车行驶安全辅助系统未工作时，制动气路的连通需要通过驾驶员踩下制动踏板。此时制动气路走向为：由空气压缩机1产生的制动气体，经湿储气筒2清洗和干燥后分为两路制动气路，一路进入前主储气筒3，经双腔制动阀下腔5b、第一电磁气压换向阀11的主进气腔、第一电磁气压换向阀11的出气腔到达前制动气室7a；另一路进入后主储气筒4，经双腔制动阀上腔5a、第二电磁气压换向阀12的主进气腔、第二电磁气压换向阀12的出气腔到达后制动气室7b。大客车行驶安全辅助系统工作时，制动气路的连通无需驾驶员控制，自动连通，制动气路切换为：由空气压缩机1产生的制动气体，经湿储气筒2清洗和干燥后分为两路制动气路，一路进入前主储气筒3，经第一电磁气压换向阀11的副进气腔、第一电磁气压换向阀11的出气腔直接到达前制动气室7a，另一路进入后主储气筒4，经第二电磁气压换向阀12的副进气腔、第二电磁气压换向阀12的出气腔直接到达后制动气室7b。

步骤3、通过各ABS气压调节器10调节各制动气室的制动气压，使车辆以避撞的方式减速停车，避撞的方式是指：

由ABS电子控制单元13通过车载雷达实时计算避免与前车相撞所需设定的减速度a_min，若a_min≤2m/s²，则以2m/s²为紧急制动减速度，通过各ABS气压调节器10调节各制动气室的制动气压实施制动；若a_min＞2m/s²，则以a_min为紧急制动减速度，通过各ABS气压调节器10调节各制动气室的制动气压实施制动；其中，2m/s²为保障乘客舒适性的减速度；

减速度a_min的获取算法为：

由自车车载雷达测得两车原本车距S₁；

计算获得自车减速阶段所走的距离S₂：分为三个阶段，包括制动协调阶段、减速度持续增长阶段和匀减速阶段：

$S_2=\[v_0(t_1+\frac{t_2}{2})-\frac{a_{\min }{t_2}^2}{24}+\frac{{v_0}^2}{2a_{\min }}\]/3.6---\left(1\right)$

式(1)中，a_min为避免追尾前车所需最小减速度；t₁为制动协调时间，取t₁为0.5s；t₂为气压增长时间，对于大客车气压制动系统，t₂为0.2s；v₀为自车初速度m/s；

计算获得前车在自车减速阶段所走的距离S₃，假设前车一直处于匀速状态：

$S_3=v_1(t_1+\frac{t_2}{2}+v_0/a_{\min })/3.6---\left(2\right)$

式(2)中，v₁为自车雷达测得的前车速度m/s；

为避免与前车碰撞，需满足：S₁+S₃＞S₂，因此：

$a_{\min }\≥\frac{{v_0}^2-2v_1{v}_0}{7.2S_1+2(v_1-v_0)(t_1+t_2/2)}---\left(3\right)$

步骤4、当利用轮速传感器检测到大客车的行驶速度为“0”时，各电磁快放阀8得电，使各弹簧驻车制动气室9中空气排出，使制动弹簧伸张，开启驻车制动，避免大客车在有纵坡的路段停车时溜坡。

Claims (2)

1.一种大客车行驶安全辅助系统，包括用于产生压缩空气的空气压缩机(1)、用于对压缩空气进行清洗和干燥的湿储气筒(2)、用于使车轮制动器产生制动力矩的前制动气室(7a)和后制动气室(7b)、用于对前制动气室(7a)供气的前主储气筒(3)、用于对后制动气室(7b)供气的后主储气筒(4)、位于前制动气室(7a)与前主储气筒(3)之间制动气路上的双腔制动阀下腔(5b)、位于后制动气室(7b)与后主储气筒(4)之间制动气路中的双腔制动阀上腔(5a)、各弹簧制动气室(9)、ABS电子控制单元(13)以及位于各制动气路中的ABS气压调节器(10)，其特征是在所述辅助系统中设置有：

第一电磁气路换向阀(11)，其位于前制动气室(7a)和前主储气筒(3)之间的制动气路中；第二电磁气路换向阀(12)，其位于后制动气室(7b)和后主储气筒(4)之间的制动气路中；各电磁快放阀(8)，其与各弹簧制动气室(9)一一对应设置，用于在ABS电子控制单元(13)控制下对所述弹簧制动气室(9)进行排气；

所述第一电磁气路换向阀(11)和第二电磁气路换向阀(12)的结构形式均设置为：并列设置的主进气腔(202)和副进气腔(203)分时与出气腔(201)连通，主进气口(205)与主进气腔(202)连通，副进气口(206)与副进气腔(203)连通，出气口(207)与出气腔(201)连通，并有控制端(204)在ABS电子控制单元(13)的控制下切换工作状态；

在所述第一电磁气路换向阀(11)中，其主进气口与双腔制动阀下腔(5b)的输出气路连通，副进气口与前主储气筒(3)的输出气路连通，出气口与前制动气室(7a)的输入气路连通，控制端接收ABS电子控制单元(13)的输出控制信号；

在所述第二电磁气路换向阀(12)中，其主进气口与双腔制动阀上腔(5a)的输出气路连通，副进气口与后主储气筒(4)的输出气路连通，出气口与后制动气室(7b)的输入气路连通，控制端接收ABS电子控制单元(13)的输出控制信号。

2.一种权利要求1所述的大客车行驶安全辅助系统的控制方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤a、发动机电子控制单元接到驾驶员突发疾病的信息，随及将加速踏板位移信号置“0”，切断加速踏板位移检测信号，车辆进入滑行状态；

步骤b、ABS电子控制单元(13)接到驾驶员突发疾病的信息，随即为第一电磁气路换向阀(11)的控制端供电，将所述第一电磁气路换向阀(11)切换工作状态为：副进气腔与出气腔之间气路相通，主进气腔与出气腔之间气路开断；使得前主储气筒(3)与前制动气室(7a)之间的制动气路相通，同时前制动气室(7a)与双腔制动阀下腔(5b)之间制动气路开断，使前制动器投入制动；

与此同时，由所述ABS电子控制单元(13)为第二电磁气路换向阀(12)的控制端供电，将所述第二电磁气路换向阀(12)切换工作状态为：副进气腔和出气腔之间气路相通，主进气腔和出气腔之间气路开断，使得后主储气筒(4)与后制动气室(7b)之间的制动气路相通，同时后制动气室(7b)与双腔制动阀上腔(5a)之间制动气路开断，使后制动器投入制动；

步骤c、通过各ABS气压调节器(10)调节各制动气室的制动气压，使车辆以避撞的方式减速停车，所述避撞的方式是指：

由ABS电子控制单元(13)通过车载雷达实时计算避免与前车相撞所需设定的减速度a_min，若a_min≤2m/s²，则以2m/s²为紧急制动减速度，通过各ABS气压调节器(10)调节各制动气室的制动气压实施制动；若a_min＞2m/s²，则以a_min为紧急制动减速度，通过各ABS气压调节器(10)调节各制动气室的制动气压实施制动；其中，2m/s²为保障乘客舒适性的减速度；

步骤d、当利用轮速传感器检测到大客车的行驶速度为“0”时，各电磁快放阀(8)得电，使各弹簧驻车制动气室(9)中空气排出，开启驻车制动。