CN1066626A - 汽车行驶速度自动控制装置 - Google Patents

Abstract

一种主要用于高速公路的车速自动控制装置。 当汽车进入有速度限制的路段时，通过由路面无线电 发射装置发射的设定限速值信号经车载信号接收器 接收后在光敏计速控速传感器中以不同电平及数字 显示出来，该电平与汽车的实际速度相比较，在光敏 计速控速传感器中的光敏装置作用下以输出的电信 号为动力，驱动车速随动供油装置控制汽车的供油 量，把汽车限定在一定的速度范围内行驶，以防止和 减少交通事故的发生。该装置也可实施车速自定自 控。

Description

本发明属于汽车行驶速度自动控制装置

汽车行驶速度自动控制装置，是一种可以由车外、车内向行驶着的汽车发出各种不同的速度控制指令而自动控制汽车行驶速度的装置。

依据国内外交通规则，汽车在进入高速公路或者复杂的路段上行驶，都有不同的速度限制，以控制汽车的行驶速度，防止和减少交通事故的发生。目前，国内外在控制违章超速行驶车辆所采取的监控手段和应用技术方面，都广泛地使用雷达测速系列装置，对违章超速行驶的车辆实施自动测速记录结合现场测速堵截处罚方法，告戒司乘人员遵章驾驶，维持道路的畅通和交通安全。但此法需投入复杂的装备和众多的警力;即使如此，也仅仅是解决了对超速行驶汽车的事后处罚和司乘人员的教育问题，无法根本对汽车的行驶速度进行有效的实时控制。现在，尽管在交通安全管理方面有很多的法规和监控手段，对汽车实施严格的速度控制，但交通事故各国每年仍瀕有发生。据资料统计，全世界每年死于车祸多达四十多万人，伤者数以千百万计，直接、间接的经济损失更为巨大。随着我国国民经济的发展和汽车的大量投入使用，此类交通事故的发生在我国有迅速剧增的趋势。

为最大限度地防止和减少此类交通事故的发生，保障人民群众生命财产安全，本发明的目的旨在加强从点上、线上、面上全方位实施对汽车行驶速度的实时控制水平，旨在改变现行以雷达测速为主要手段的监控方式为本发明所提出的超速自控及车速自定的自动控制汽车行速度的目的。

为此，本发明提出的汽车行驶速度自动控制装置是这样实现的：把控制汽车行驶速度各种不同限速值，作为设定的限速信号输入本发明所置的车载信号接收器中，经车载信号接收器接收处理后，在光敏计速控速传感器中以电平方式及数字显示出来。该电平，也即所需的限速值信号与汽车的实际速度相比较，在光敏计速控速传感器中的光敏装置作用下所输出的电信号为汽车的实时超速电信号，该电信号驱动本发明汽车行驶速度自动控制装置中所置的车速随动供油装置，自动控制行驶中的汽车供油量，把汽车限定在一定的速度范围内行驶，实现本发明所提出的目的。

以下结合附图，详细说明本发明的内容和实施细节。

附图图面说明

图1为本发明汽车速度自动控制装置实施框图。

图2为本发明光敏计速控速传感器图1-4示意图。

其中：

图2-a为光敏计速控速传感器结构图。

图2-b为光敏计速控速传感器光控电路原理图。

图3为本发明图1-5车速随动供油装显示意图。

图1中，图1-1为设定限速值信号发射器，图1-2为车载信号接收器;图1-3为车内车速编定器;图1-4为光敏计速控速传感器;图1-5为车速随动供油装置。

图1-1设定限速值信号发射器安置于高速公路两端的出入口处; 需进行各种不同速度限制的复杂路段;流动的警车或管理人员手中。

图1-1设定限速值信号发射器主要由控键、编码器、发送器所组成。设定限速值信号由发送器天线发射出去，向来往车辆发送所进入路段的限速值信号（包括更改的限速信号及清零信号），由车载信号接收器图1-2接收后在光敏计速控速传感器图1-4中以电平及数字显示方式显示出来。在光敏计速控速传感器中，不同电平物理动态显示程式，代表所接收和输入的不同的限速值信号，受（车外）设定限速值信号发射器图1-1所设定和车内车速编器图1-3所编定。

图1-3为车内车速编定器。当车外无限速信号进入车载信号接收器或进入的限速信号又被车外遥控信号重新“清零”时，在车载信号接收器图1-2中的本控/遥控信号自动选择开关控制下，驾驶员可视道路状况或自己的速度需求编定所需的行驶速度。由车内车速编定器图1-3码键所编定的某一限速值，作为驾驶员所需的行车速度，经本地信号自动控制开关输入光敏计速控速传感器图1-4中，也同样以电平及数字显示方式在光敏计速控速传感器中显示出来。（车内车速编定器无法对车外信号进行“清零”，已编定的限速值信号也会被车外重新进入的信号所占据。）

图1-4光敏计速控速传感器是依据汽车传统的速度计量技术与光电技术组合而成的具有速度计量及速度自动控制的系统。

光敏计速控速传感器图1-4的作用功能及设计原理由图2给出。

图2中：

图2-a为光敏计速控速传感器结构图。

图2-b为光敏计速控速传感器光控电路原理图。

在图2-a中，光敏计速控速传感器有与现有汽车车速里程表相同的速度指针（1）、指针轴（2）、车速指示盘（3）、游丝（6）、金属永久磁铁（7）、驱动轴（8）、连接发动机输出轴蜗轮付的驱动轴软轴（9），以及行驶里程记录装置（图2-a图示中略）等基本部件，实施传统的速度计量及记录行驶里程功能外，用于控制速度的主要光敏装置部件光敏车速指示盘（4）则由上下A及A′盘所组成，A及A′盘上设置有用于电平显示的发光二极管（或其他电致发光材料），就分别安于A及A′盘上下相同的速度数码（KN/h）上，图2光敏计速控速传感器中的另一部件光敏速度指针（5）则安于与指针轴（2）同轴的速度指针（1）的垂直投影处而介于A及A′盘之间。

根据国内外高速公路一般都设置有高、低速度限制法规，图2-a光敏车速指示盘（4）中的A盘接受高速速度限制的电平显示，A′盘接受低速速度限制的电平显示，A及A′盘上的电平显示，分别由A及A′盘上的发光二极管执行。

根据上述交通法规结合图2光敏计速控速传感器的原理和实施方法进一步详述：

设一高速公路段速限为80KN/h＜V≯120KN/h

当代表高速速度限制也即汽车的高速速限V≯120KN/h的设定限速值信号，被车载信号接收器1-2接收后，经车载信号接收器解码及一系列数字电路、逻辑电路处理后，该设定限值信号除以数字120显示于光敏计速控速传感器的有关面板上外，该设定限速值信号在光敏计速控速传感器中的电平显示是从光敏车速指示盘A盘上与之相对应的速度数码（120KN/h）处起，顺时针方向至A盘盘面所标示的最高速度数码处止，所有的发光二极管亮，形成光敏车速指示盘A盘盘面的高速亮区;当代表低速速度限制也即汽车的低速速限V＞80KM/h的设定限速值信号被车载信号接收器接收后，同样的以数字80显示于上述面板上外，该限速值信号的电平显示则是从光敏车速指示盘A′盘上与之相对应的速度数码（80KM/h）位置处起逆时针方向至A′盘盘面的“0”KM/h位置处止，所有的发光二极管亮，也同样形成A′盘盘面的低速亮区。（图2-a  A′盘及A盘中的速度数码位置与车速指示盘（3）盘面所标示的速度数码处在同一平面的垂直线上）。

当汽车进入限速路段行驶或驾驶员按自己的速度需求，编定所需的行车速度时，光敏速度指针（5）上下之光敏元件（或者光敏材料）在与速度指针（1）的同步转动中接受AA′盘上发光二极管所处亮区光照的投射产生了在图2-b光控电路作用下的超速电信号，也即产生本发明汽车行驶速度自动控制装置中车速随动供油装置1-5所需的动力。

下面由图2-b光控电路结合图2-a光敏计速控速传感器结构图祥述超速电信号的产生。

图2-b为光敏计速控速传感器1-4光控电路原理图。

图2-b的光控电路原理图只作为原理说明，不作为光敏计速控速传感器1-4的实际电路。

在图2-b中，当反映汽车行驶速度的光敏速度指针（5）依据汽车的运动速度进入光敏车速指示盘A盘中某一高速亮区时，该亮区的光照投射到光敏速度指针的光敏元件上，使它的内阻减少，图2-b中的电源电压V几乎全部加到电位器WR两端，经电位器分压给晶体管BG提供了适宜的直流偏压，使晶体管导通，（输出控速电信号）集电极电流通过继电器J线圈吸合继电器触点，使汽车供电电压与驱动电机M接通，驱动电机转动，向车速随动供油装置1-5输出一定的动力，使车速随动供油装置自动工作;当汽车减速，光敏速度指针（5）逆时针方向下行时，光敏速度指针离开A盘高速限速亮区的光照，光敏速度指针（5）对着A盘光照一面的光敏元件的内阻变大，加到晶体管基极的偏压近乎零，使晶体管截止，继电器中无电流触点断开，驱动电机M停止转动，（超速电信号输出中止）因而车速随动供油装置1-5也随之停止工作。当反映汽车行驶速度的光敏速度指针（5）进入某一低速限速亮区时，该低速限速亮区A′盘上的光照投射到光敏速度指针另一面的光敏元件上，驱动电机M启动;（执行低速限速亮区的另一个光控电路和高速限速亮区的光控电路同，故图2-b图而上略。但对驱动电机M的接线与高速限速亮区的接线成反相接线）。当汽车提速，光敏速度指针（5）顺时针方向上行离开A′盘低速亮区光照时，依据上述相同的光控电路原理，驱动电机停转。

本发明光敏计速控速传感器就是利用上述高、低速限速亮区产生的超速电信号驱动车速随动供油装置自动提拉汽车油门，把汽车限定在规定的速度范围内行驶，实现本发明提出的超速自控原理和目的。

在本发明中，为保证人工踩控油门和自动操控供油的自如转换，当汽车超速瞬间，由延时电路提供的一定时间内的先行声光报警（声光报警电路图2-b略）提醒驾驶员自行提速或减速。只有当驾驶员在声光报警时间内不自行作出相应的踩控油门的动作时，图2-b光控电路中晶体管的导通才进入实际的工作状态。

上述光控电路控制驱动电机M的输出动力，经车速随动供油装置自动操控供油，实现本发明所提出的超速自控和车速自定自控的目的。在以下进一步详述的车速随动供油装置的作用原理中，本发明将进一步给以完整的表述和实现。

图3为车速随动供油装置1-5示意图。

在图3中，车速随动供油装置由驱动轴（1）（驱动轴1接图2-b之驱动电机M）、蜗轮执行机构（2）、蜗轮轴（3）、随动齿轮（4）、传动齿条（5）、汽车油门拉杆（6）、电磁离合销控制器（7）、离合销（8）组成。在车速随动供油装置图3中，随动齿轮（4）与传动齿条（5）啮合，传动齿条（5）又紧固于汽车的油门拉杆（6）上，当光敏计速控速传感器图2-b输出超速电信号使驱动电机M转动，蜗轮执行机构（2）把驱动轴（1）的动力化为一定转速的动力，经蜗轮轴（3）将动力传输出去。

在图3中，当车速随动供油装置的蜗轮轴（3）停止转动时，即光敏计速控速传感器中的驱动电机M停转，前述反映汽车行驶速度的光敏速度指针（5）处于离开或未进入限速亮区状态，光敏计速控速传感器无输出超速电信号，此时汽车的行驶速度由驾驶员踩控油门进行。在本发明的设计中由驾驶员踩控油门踏板的上下运动牵动汽车油门拉杆（6），使传动齿条（5）随之左右方向运动都能使随动齿轮（4）在蜗轮轴（3）上左右向空转不致于阻碍驾驶员踩控油门动作。当汽车超 速时产生声光报警讯号而驾驶员不作出相应的加减油门踩控动作时，前述光敏计速控速传感器输出超速电信号使驱动电机M转动。图3中受光控电路超速电信号同步控制的电磁离合销控制器（7）会使离合销（8）随蜗轮轴（3）的转动与传动齿轮（4）的凹型槽接合，使传动齿轮（4）立即从驾驶员踩控油门的从动运动状态转变为随车速随动供油装置图3自动操控供油的主动运动状态，并依蜗轮轴（3）的旋转方向经传动齿条（5）齿动汽车的油门拉杆（6），提拉汽车油门，自动控制汽车的供油量，（汽车油门拉杆6一端连接汽车油门踏板，一端连接汽车油门。图3中未画出。）

在本发明的设计中，车速随动供油装置图3的输出动力大于驾驶员脚踩油门的作用力，这就保证了不论在任何情况下，由本发明所实施的自动操控供油和驾驶员的踩控油门动作能协调和自如的交换进行，或不因驾驶员的有意或无意的反控动作而使车速随动供油装置的自动供油失去作用。

承前述汽车行驶速度自动控制装置中超速自控的原理和实施方法，关于本发明的车速自定自控功能实现方法如下：

当汽车在无速度限制的路段上行驶时，根据前述“高速限速亮区”由光敏计速控速传感器图1-4输出超速电信号驱动车速随动供油装置1-5控制行驶中汽车的供油量使汽车自动减速及“低速限速亮区”由光敏计速控速传感器图1-4输出超速电信号驱动车速随动供油装置1-5控制行驶中汽车的供油量，使汽车自动加速，把汽车控制在一定速度范围内行驶之原理和作用功能。若驾驶员车速自定为每小时100公里，定速前，驾驶员先行踩控油门、把车速稳定在车速指示盘所反映出来的车速为100KM/h左右的速度数码上，进而按动车内车速编定器1-3高、低速限速值码键，根据本发明发光二极管在光敏车速指示盘速度数码上的安装工艺，可编定出高于100KM/h的高速亮区和低于100KM/h的低速亮区，（比如95KM/h∠V≯105KM/h），把汽车车速控制在上述的速度范围内，由车速随动供油装置自动控制供油，使汽车适应在较为平坦的道路上随路面的起伏自动加减速行驶，也免除驾驶员长距离行车脚踩油门之困惑和不便。

在本发明设计中，为保证车内车速编定器系统适应于路段中突然出现的上下坡致车速严重下降或发冲，发动机动力、速比及供油不协调情况发生，安于汽车油门踏板、离合器踏板及刹车踏板上的定速电磁开关在脚踏的作用下会自动中断光敏车速指示盘上发光二极管的供电电压（车内车速编定器不进入工作状态时，定速电磁开关不起作用），由驾驶员按常规驾车操控过渡（上述定速电磁开关的机构及电路图示中均略）。也可以在进入上下坡路段前，驾驶员先行机内“清零”，待汽车重新进入平坦路段后再行定速。

另外，本发明的发射接收系统也即限速值信号的发射接收均可改为红外装置执行。

本发明汽车速度自动控制装置除设定限速值信号发射器外，可作为整体外装件加装于车体中并独立使用执行其功能。

Claims (12)

1、一种用于自动控制汽车行驶速度的装置，该装置由设定限速值信号发射器1-1，车载信号接收器1-2，车内车速编定器1-3，光敏计速控速传感器1-4，车速随动供油装置1～5组成。其特征在于：

a、所述设定限速值信号发射器1-1及车载信号接收器1-2信号的发射接收可以用无线电装置进行，也可以用红外装置进行。

b、所述设定限速值信号发射器1-1发出的限速信号和车内车速编定器1-3编定的限速信号经车载信号接收器1-2接收处理后，都可以在光敏计速控速传感器1-4中以电平方式显示出来。

c、所述光敏计速控速传感器1-4中不同电平物理动态显示程式代表不同的限速值信号，经光敏计速控速传感器中的光敏装置作用下输出的超速电信号为动力，驱动车速随动供油装置1-5自动控制汽车供油量。

2、根据权利要求1所述装置，其特征在于所述设定限速值信号发射器1-1或固定设置于高速公路出入口处，需实施速度限制的复杂路段，或控制在交通管理人员手中能不停地或间歇地发出控制汽车行驶速度的无线电限速信号或红外线限速信号。

3、根据权利要求1所述装置，其特征在于所述车载信号接收器1-2中的本控/遥控信号自动选择开关能优先让设定限速值信号发射器1-1发出的限速信号在光敏计速控速传感器1-4中以电平方式显示出来，只有当车外无限速信号进入车载信号接收器，或者进入的限速信号又被车外信号“清零”时，由车内车速编定器1-3编定的限速信号，才能以电平方式在光敏计速控速传感器1-4中显示出来。

4、根据权利要求1所述装置，其特征在于所述光敏计速控速传感器1-4中的光敏装置，是由图2-a中安于光敏车速指示盘（4）A及A′盘上的发光二极管（或其他电致发光材料）和安于与速度指针（1）同轴上的垂直投影处而于A及A′盘中间其针面上下置有光敏元件（或其他光敏材料）之光敏速度指针（5）所组成的。

5、根据权利要求1所述装置，其特征在于所述车速随动供油装置图3中的驱动轴（1）连接光敏计速控速传感器图2-b中之驱动电机M，驱动轴（1）把来自驱动电机M向左或向右旋转方向的动力，经蜗轮轴（3）、随动齿轮（4）、齿条（5），齿动汽车油门拉杆（6）左右方向拉牵汽车油门的。

6、根据权利要求3所述装置，其特征在于所述车内车速编定器1-3无法对已进入车载信号接收器1-2中的由设定限速值信号发射器1-1发出的限速信号进行“清零”，而由车内车速编定器1-3编定的限速信号在光敏计速控速传感器中的电平显示，则会被任何时候进入的由设定限速值信号发射器1-1发出的限速信号所占据。

7、根据权利要求4所述装置，其特征在于所述光敏车速指示盘（4）A及A′盘上安上的发光二极管（或其他电致发光材料）所处位置与图2-a车速指示盘（1）盘面标示的速度数码都于同一平面的垂直线上。

8、根据权利要求1、3、7所述装置，其特征在于所述光敏计速控速传感器图2-b输出的超速电信号驱动车速随动供油装置1-5自动提拉汽车油门，把汽车控制在一定的速度范围内行驶，实现汽车超速自控和车速自定自控的功能，是由车内或车外限速值信号的进人在图2-a中光敏车速指示盘（4）A及A′盘中相对应速度数码位置上的电平显示形成的高、低速限速亮区，与反映汽车行驶速度的光敏速度指针（5）在图2-b光控电路作用下产生的。

9、根据权利要求1、3所述装置，其特征在于所述车内车速编定器1-3工作时，由车内车速编定器工作时同步控制启动的定速电磁开关，在驾驶员脚踩油门踏板、离合器踏板，或刹车踏板时，可中断光敏计速控速传感器图2-a中光敏车速指示盘（4）A及A′盘发光二极管（或其他电致发光材料）的供电电压。

10、根据权利要求1，5所述装置，其特征在于所述车速随动供油装置图3中的电磁离合销控制器（7），在光敏计速控速传感器图2-b超速电信号的输出和中止过程中，同步控制离合销（8）在随动龄轮（4）凹形槽中的接合与分离，使随动齿轮（4）可以随蜗轮轴（3）左向或右向转动，也可以随驾驶员踩控油门动作在蜗轮轴（3）上左向或右向空转。

11、根据权利要求1、3、6所述装置，其特征在于所述的设定限速值信号发射器1-1与车内车速编定器1-3可以在车载信号接收器1-2中的本控/遥控信号自动选择开关控制下作为整体实施限速路段的超速自控工作，也可以由车内车速编定器1-3在无限速的公路路段上独立实施车速自定自控功能。

12、根据权利要求1所述装置，其特征在于所述汽车行驶速度自动控制装置除车外发射装置外，其他车载装置可以作为整体组件加装于汽车车体之中。

Images