CN1104361A - 一种减速告警系统 - Google Patents

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Abstract

一种减速告警单元及其控制方法，用于减小公路 交通中或与其他运动体发生追尾碰撞的危险。为了 避免常规刹车灯和告警闪烁系统的缺点，前面车辆上 减速告警系统的告警强度是依据危险因子G的程度 作出的，该危险因子是用于该车辆的并可能与后面的 车辆有关。

Description

本发明涉及一种系统及其控制方法，借助它可以降低公路交通中追尾碰撞的危险。
因追尾碰撞发生的交通事故引发的死伤和财产损失是范围很广的。应该承认，近十年来，防备事故的被动式保护的深入发展已取得很大的进步，借助于它事故的后果被减小了。在这方面仅仅只需考虑防撞压损区、座椅安全带、座椅头枕和安全气囊。
然而，20年代出现的刹车灯的发展几乎没有向前迈出重大的步子。刹车灯的改进仅是变得更明亮和多少更大一点，一踩刹车踏板，即使车辆没有减速，刹车灯也就打开的模式没有改变。在美国，最近出现了一种安装在中间的第三刹车灯。
然而，这种改进并未克服已知刹车灯的实质性缺陷。刹车灯仅仅在启动脚制动器时才打开，而不会在车辆向前滑行，也就是说在司机脚离开加速踏板或由于接通附加发动机或涡流制动器时打开，而且也不会由于空气的刹车效应而打开。而这些原因导致车辆减速时，不但可使车辆仍处于高速状态（大多由于空气阻力），而且可以使车辆处于大约1.5-2米/秒2的低速状态（大多由于发动机的刹车制动扭矩）。在卡车空载的情况下，同时操作发动机制动和涡流制动器可能使减速值达到3米/秒2，这样的减速相当于在干燥公路的条件下紧急刹车效果的15-30%或在雪地路面上紧急刹车效果的大约50-100%，而这可能在并不点亮刹车灯的情况下发生。因此，即使从加速踏板上将脚移开数秒，同后面有关车辆产生速度差，包含可能发生碰撞危险的情况下，刹车灯仍可能未被打开。在所有这些情况中，持续的滑行状态（此时刹车灯不亮）都先于实际的刹车操作（刹车灯打开）从而可能产生特别严重的后果。由于在一个相当大的距离内实际上不存在三维视觉，所以不打开刹车灯减速几乎不可能被眼睛注意到，因而保持足够的安全距离特别重要。更由于物体拉近变大的光学效果（有车辆在前面的情况），在相距远的情况下极小。例如：在100米距离上拉近十米，视在尺寸仅仅增大11%，而在相距20米时拉近10米，前面车辆的视在尺寸将确确实实地加倍。
由于缺乏早期警告，后面跟着的车辆启动刹车的宝贵时间被浪费掉了，在高速行驶时浪费的刹车路程是很长的。因而现在通过采用常规的刹车灯实现的早期警告作用，只适用于距离大的情况。
通常的刹车灯的另一个缺点是刹车灯告警的时间与刹车的时间一样长或同压在刹车踏板上的时间相对应，然而，由于刹车操作后，本车相对于跟着车辆的速度差仍然存在，停止刹车并不能消除追尾碰撞的危险。在刹车灯关闭的情况下，将造成危险不再存在的错误印象。
常规刹车灯的还有一个缺陷是其警告强度与刹车的减速程度无关。这样，一方面可能引起惊恐反应（例如：在没有足够安全距离时突然刹车）并因此引起事故，然而另一方面，在必要的情况下，例如：以极高的减速紧急刹车的情况下，警告强度又可能不充分。
约20年来，所谓的告警闪烁系统已有法律规定（在德国）。在这方面用手动方式同步地打开和关闭所有的四个方向指示器是个问题。在高速公路上停车（例如：在交通堵塞时）或将车辆拖开时的操作程序已有规定。长时间地打开刹车灯在实践中虽已证明是成功的，但因为一个有经验的司机只有在高速公路上见到远处堵塞或出事故时，才会打开刹车灯，所以它多少还是个问题。告警闪烁系统的缺点是它必须用手操作，特别在紧急刹车情况下，就是说在出现实际的严重危险时，将没有时间进行操作，并且司机也不应将注意力转移到去操作附加设备上。甚至在发生追尾碰撞后，许多司机由于被震惊或受伤也不能去打开告警闪烁系统。
许多有经验的司机通过周期性的刹车和利用车灯的闪烁功能（如果刹车踏板被充分松开）来警告跟着的车辆。然而这种方法具有明显的缺点，它仅适用于较低的刹车减速，并且有足够长时间的情况，对出现可怕的实际危险，要求采取强有力的刹车动作的情况是不适用的。
进一步的发展是有关近程雷达的研究。这方面已经进行了许多开展工作，然而尚未取得任何实质性的成果，当后面跟着的车辆未保持要求的安全距离时，近程雷达将使该跟着的车辆中发生视觉的或听觉的信号，或使该跟着的车辆产生自动制动的动作。近程雷达的缺点是多方面的，可以简单的解释如下：因为听觉或视觉的警告显示（在仪表板上）不是来自危险源，例如：前面的汽车，所以它似乎更让人感到心烦意乱，而不是使人以一种适当的方式更加集中精力。而且这样的雷达系统不能对更加危险的速度差作出反应，而仅对未能有效地保持安全距离作出反应。更进一步的缺陷是这样一个事实：司机被频繁地告警，例如：当车辆在安全空隙和安全距离内从一个行车道并入另一个行车道时;在这种情况下任何警告都是多余和不必要的，因为这种转换车道的过程是引人注目的，而且司机能毫不费力的觉察。更进一步，近程雷达使车辆自动刹闸或使发动机提供较少的动力，这可能成为对驾驶的一种干扰，在许多情况下甚至反而引发事故。
最近，有一项建议提出，当司机的脚离开加速踏板时即打开一个桔黄色的“刹车灯”作为在真实地红色刹车灯打开之前的初步警号。它的优点在于即便是由于动力减少而引起的减速也能够显示出来，同时如果有一个立即进行的刹车操作，其反应时间会减少到只须将脚移动到刹车踏板的时间，即不足十分之几秒的时间。这个系统的缺点是，它对司机的脚从加速踏板上挪移的每一个动作，不管其过程是多么地短，都将产生反应，而这些同时产生的太多的反应将降低司机的反应意识，使刹车操作打开的红色告警灯现在不再那么充分地清晰明了，因而这个电路似乎会使追尾碰撞事件更多地发生。
进一步的发展是以减少刹车告警灯的反应时间为目标的，通常的反应时间需要0.20到0.25秒。这可以这样进行，例如，用小电流预热灯泡的灯丝或使用发光二极管来代替白炽灯泡。在上面的二种情况下，警告灯反应时间都将被减少到0.10-0.15秒左右，这确实前进了一小步，因为当车辆在时速100公里/小时的情况下，刹车制动距离被缩短3-4.5米，在时速为150公里/小时时刹车距离成比例地被缩短4.5米到几乎7米。然而，这并没有减少或克服上面所述的常规刹车灯的基本缺陷。
本发明的一个目的自然是要提供一个减速告警系统及其操作方法，通过它可以减少道路交通中或与其它运动物体的追尾碰撞危险，并可以防止或减少常规刹车灯及告警闪烁系统的缺陷。
按照本发明，这个目的是通过本申请中的权利要求1的技术特征来实现的。这种减速告警系统在此是这样来控制的，它的告警强度是按照某种函数由车辆的危险因子G的级别来决定的，G又是安装有这种系统的车辆的函数。这套系统对跟着的车辆可能是十分有效的。正是由于告警强度与危险因子级别的相关性，才能保证后面车辆的司机在发生多方面的极端的追尾碰撞危险时，有可能得到特别的、强烈的警告;而在非临界状态下，为了不引起司机疲劳或作出不恰当的反应，又能不去过分分散其注意力。在这方面，减速告警系统不应当仅对由驱动脚制动器引起的减速起反应，还应当对由其它原因引起的减速起反应，例如用发动机作制动或用涡流制动器或司机将其脚从加速踏板移开引起的减速起反应。这种减速告警系统的优点是它仅对减速超过一个相对低的值，例如0.5米/秒2时才起作用，而对在这个值以下的减速不作反应，以便不致使系统过分频繁地工作。
本发明的更进一步的优点将在所附的权利要求书中加以叙述。
这种减速告警系统最好包括两个或更多个减速灯来代替常规使用的刹车灯，当达到预定的减速限值时，例如0.5米/秒2，减速灯就开始闪烁。这就提供了一项好处，它可使后面的车辆在前面的车辆一被急刹车，就能得到强烈的警告。
如果综合危险因子∑G是由平均减速加速度和减速时间和/或减速距离所决定的，系统就有更具体的好处了，因为将一个相对缓慢的制动力长时间地或长距离地作用在高速行驶的车辆上，直到它达到一个很低的速度或甚至静止可能产生极高的综合危险因子。这种情况在交通密度低而且车辆之间距离大的高速公路上显得更为明显，这是由于两车之间距离大，前面车辆的减速往往易被忽视。另一方面，在距离近的情况下，车距的减小可被三维视觉和对前车的快速光学放大非常明显的觉察出来。
按照某个函数关系。用可变的减速加速度b对减速时间t或减速距离S的积分来替代相应的平均减速加速度是很方便的，例如可用下面的方程式：
∑G1＝∫t obdt
然而依据公式：S＝ (V2)/(2b) ，随着减速加速度的增加，刹车路径或距离S以与减速加速度成反比的方式减小，与此同时后面车辆的危险也会增加。
但是，依据公式：G1＝∫t obdt，这一情况却没有被考虑进去，因为在b和t成反比变化的情况下（按照公式t＝V/b）上述积分仍保持同样的值。因此，将相应的减速加速度增大的程度考虑进去来决定综合危险因子G2的积分是适宜的。具体可以这样进行，假设刹车的减速加速度的值提高到某个乘方值，例如：提高到二次方，那末根据减速加速度的增加，综合危险因子∑G2将以同刹车距离的长度成反比的方式增大。其公式如下：
∑G2＝∫t ob2dt
当然，深入考虑变量时间t也是可能的，例如：使变量t减小为 来供替用b2对减速加速度的增大，这样可以导致相似的效果。显然也可以考虑使减速加速度或者时间具有其它的乘方，然而这更多地是一件依据经验最优化的事情。
经验表明，偶然事故的程度是随着发生追尾碰撞时的速度的大小而增加的。因此，假使一部车以30公里/小时的速度撞到一部静止的车辆（具有相同的质量），根据变形情况，一部分能量发生转换，剩余的能量将使静止车辆稍微加速，但这极易被制动（假设该车未冲入其前面一车辆上）。由于这一事故，引起碰撞的车辆也将被停止住，不会发生进一步的追尾碰撞，事故也就结束。然而，若该追尾碰撞在相同的速度差例如：30公里/小时，但前车时速为150公里/小时，后车时速为180公里/小时不发生，那末尽管追尾碰撞引起的损坏同撞到静止车辆时是大体相同的，因为转换的能量是正比于前后车速度差的平方的，然而通常在如此高速下，两辆车冲击后将进入滑行状态或者由于司机受伤和/或受冲击后面作出的反应，一件内部的相对较无损害的追尾碰撞很可能引起一件或多件接着的更严重得多的事故。
前车在高速行驶下危险将明显增加的更进一步的理由是：刹车制动距离事实上随着车辆行驶速度的平方而增加。因此，以法律（在德国）推荐的值“测速计读数之半”保持距离是很足够的，若前车使用可操作的制动器也被刹车，那末是处在大体相同的条件下。相反，若前车意外遇到静止障碍物以致仓促停车，刹车距离为零，那末考虑到某种反应时间，后面以相同速度运动的车辆只有在相对较低的速度下才能被刹住而不发生追尾碰撞。
例1：两辆车辆速度V0＝50公里/小时＝13.9米/秒;离开的距离a＝ 1/2 v＝25米;第一辆车撞到静止障碍物上;反应时间t＝1秒，最大制动加速度b＝8.7米/秒2（在干燥路面）
充分运用尽可能大的制动加速度，剩余的制动距离11.1米将刚刚足够使后面的车辆从50公里/小时停下来而不发生追尾碰撞。
例2：V0＝100公里/小时＝27.8米/秒;a＝ 1/2 V＝50米，t＝1秒;b＝8.7米/秒2
本例与例1具有同样的反应时间和制动加速度并且尽管也保持规定的安全距离，却将以每小时29公里的速度发生追尾碰撞。
[对接二连三发生的一系列各别的减速事件的情况，例如有bA，bS，bC，自然适合用危险因子之和表示，例如：∑∑G＝∑GA+∑GB+∑GC]
在V0的值为150公里/小时，将以63公里/小时的速度发生碰撞，在V0的值为200公里/小时，将以100公里/小时的速度发生碰撞。
因此，在按照本发明的特别有益的告警闪烁系统形式中，决定综合危险因子∑G的应当考虑车辆在发生碰撞以前的速度V0。在这方面，若初速采用米/秒表示，当减速加速度的指数在1.8-2.2之间时，应考虑V0具有相同的指数，例如：
∑G3＝V 20+∫t ob2dt
在本发明其它可能的形式中，与此相反在决定综合危险因子时，车辆的速度V0直接作为因子被考虑。这样具有特别简明的优点，综合危险因子G4是正比于初速V0的，例如：
∑G4＝V0×∫t ob2dt
若刹车操作是由多个各别的或者复合的减速阶段组成，那末可以认为V0是第一个刹车阶段以前的速度。
在本发明的另一个有益的实施例中，道路条件即摩擦系数被考虑面内。例1至例3事实上只适用于干燥的和高摩擦的道路表面，在这种条件下可以期望有高的制动加速度（例如：这里为8.7米/秒2）。需要的制动刹车距离是同摩擦系数成反比的，并且从而也同可能的制动加速度的极大值成反比。假定道路表面是湿的，并且制动加速度有一个尽可能大的极值例如5米/秒2，冲击速度将以与上述例子相似的方式有很可观的增大;情况如下表如示：
VO＝50公里／小时 VA＝12公里／小时
VO＝100公里／小时 VA＝46公里／小时
VO＝150公里／小时 VA＝84公里／小时
VO＝200公里／小时 VA＝124公里／小时
在结冰的路面上，可能的制动加速度例如仅为1米/秒2，此时情况会特别严重;在这种情况下冲击速度将增加到极大的值：当初速为
V0＝50公里/小时，冲击速度VA将是33公里/小时，
V0＝100公里/小时，冲击速度VA将是76公里/小时。
在本发明的一个改进的实施例中，在车轮防抱死装置操作期间，考虑到了道路条件并且还另外增大了被积分的综合危险因子。这可以例如借助一个因子实现，该因子等于所有制动缸的平均制动压力的倒数。事实上，液压制动压力近似地正比于制动加速度。若由于（轮胎与道路之间）摩擦系数低，在车轮防抱死装置响应以前事实上仅有少量制动压力发生作用，这将是一个信号，表明制动加速度正在被在全负荷的可能范围内使用。在这方面考虑平均制动压力具有的优点是，对仅是车轮防抱死装置的一个车轮或一侧的车轮作出的响应可以认为不具有非常的重要性。
在本发明的一个进一步改进的实施例中，考虑到了追尾碰撞增加的危险性。由于将近程雷达单元直接朝向后部的安排，有可能使综合危险因子依据测速计读数之丰的要求被降下来。通过将近程雷达安装成直接朝向后部，也有可能使综合危险因子另外增加某个量，这个量是同某个最小距离下降的程度相等的，这个最小距离是依据便利决定的并且等于例如测速计读数之丰。这可以通过依据因子V0/S或例如，对更宽的范围，依据因子（V0/S）2按比例增加综合危险因子来实现。本发明就是当速度增加时，被积分的综合危险因子也以同速度成正比或超比例的方式增加，实际情况事实上就是这样。这意味着综合危险因子是同安全距离成比例或者超比例地变化的。
采用综合危险因子（和局部危险值）可能性的条件是要连续地测量有关数据，更详细地说就是要连续测量速度、负加速度（或加速度）、时间、车轮防抱死装置的操作，制动压力和与后面车辆的距离，并且要处理这些数据并产生综合危险因子，对综合危险因子进行积分和计算并将其存贮，而且还要通过连续地存贮和删除较早的数据来更新数据。速度和时间的测量最好用电子仪器以本领域中正规的测量方法进行。制动负加速度和加速度的测量最近已可得到相对不太昂贵的电子设备;监控车轮防抱死装置可以直接使用车轮防抱死装置控制装置本身，同后面车辆的距离的测量可以用熟悉的近程雷达进行。对用来决定局部危险值△G和相应的车轮防抱死装置的∑G的读数的处理，按照要求的和根据经验优化的函数在计算机上进行。由于联机输入能够迅速地变化数据，所以这个计算机能非常迅速的更新数据和条件。重要的一点是机器除了能与上面提到的同作为综合危险因子的函数有关的各别数据合理地连系外，更应当有一个合理的、能对综合危险因子更新的能力。
按照本发明这是这样进行的，对每一个减速加速度，至少对某个最小值以上的减速加速度，查明相应的综合危险因子∑G，并对其积分产生相应的现行综合危险因子∑G，并存贮在计算机中。该现行综合危险因子的大小对后面车辆的司机通过减速警告灯看到的警告强度来说是极为重要的。这样做的显著优点是，只要存贮一个综合危险因子，就会产生一个警告，并且该警告的强度是被存贮的综合危险因子大小的某一个函数。因此，关断可能的警告的情况不会象习惯上那样，只要司机的脚从刹车踏板上移开，即使由于刹车产生速度差使危险依然存在，刹车灯仍即刻关灭。事实上，由于存贮了综合危险因子，减速警告系统仍然在工作，以便与仍然存在的危险相一致，发出适当的警告。
为了在危险减小时，降低警告的强度，在减速警告系统中也应当考虑车辆的加速，因为事实上接着一次刹车操作进行的车辆加速，将使追尾碰撞的危险再次降低。在车辆加速情况下，有个负加速度的问题，因而数据处理最好在上述计算机中按照相同的函数进行，以便在车辆加速情况下通过对负的局部危险值-△G的积分，一比特一比特地消去存贮的综合危险因子∑G。在这方面最好应当规定不得存贮负的综合危险因子，因为运动车辆总是包含正的危险，另一方面，例如在对刚刚启动的车辆进行制动期间，警告作用可能被存贮的负的综合危险因子消除，这样可能有使危险增大的趋势。
按照本发明的系统的一个更方便的实施例，它还具有一种随着流逝时间消除存贮的综合危险因子的功能。这可以十分简单地通过以固定的步骤依赖于时间，来消除存贮的值。然而最好参照存贮的综合危险因子的大小程度或相应的消除期间的残余值的大小程度，对消除时间进行测量。这样做的优点是，对低速行驶的车辆制动以后，由于快速的消除作用，接着的警告时间同对高速行驶的车辆制动后的警告时间相比要短得多，其结果是使车辆在高速公路上行驶时增加的危险也得到了考虑。在强烈制动的情况下危险因子也大，考虑到制动加速度大，因此增长了连续警告的时间。
这在追尾碰撞的情况下是特别有意义的（尽管引入了本发明的告警系统，追尾碰撞仍然会发生，只是其数量将减少后果较轻），由于有极大的减速，在冲击期间，向障碍物碰撞的车辆内的计算机中的综合危险因子将极快的增大。这意味着，与追尾碰撞是否被制动过无关，在警告最强烈的阶段立即有一个操作，预定具有一个非常长的连续告警时间。
消除存贮的综合危险因子的时间长短可以这样设计在程序中，例如：它可以同综合危险因子的大小程度成正比，或相应地正比于剩余的危险因子的大小程度。这样就有一个固定的消除比率。
为了有助于清楚地了解这一点，下面将考虑各种可能情况下的一些重要例子。
∑G＝∫t ob2dt
假设：
b1=常数＝1米／秒2 例如在不制动情况下，让车辆慢慢下滑
b2＝常数＝8米／秒2 紧急制动
b3＝10－450米／秒2 追尾碰撞
t是以秒为单位的时间
VOA=60米／秒 高速公路216公里／小时
VOB＝30米／秒 干线公路108公里／小时
VOS＝10米／秒 市内交通36公里／小时
VOK＝1米／秒 缓行交通3.6公里／小时
慢慢下滑由V0到静止。
若一个警告周期被选定（以秒为单位），它是与相应的∑G（单位为米2/秒3）的剩余数值相对应的，那么一般将有以下的连续警告时间（没有考虑在减速情况下的告警时间）。
Figure 941032612_IMG4
依据经验优化这些警告时间并选用适合于它们的其它函数自然是便利的。在相应的时间以后警告装置自行完全关断，在按照剩余危险因子的下降程度作出上述告警以后，该因子的下降的强度仍被存贮起来。
借助时间的流逝消除存贮的综合危险因子，原则上可以按照其它函数进行，这只是一个理论上和实验上的优化问题。
在按照本发明的一个方便的实施例中，依据仍然存贮的综合危险因子测定相应的消除率，以便在开始启动时极快地进行消除，使剩余值的减小不按线性方式，而是按渐近曲线方式进行。这样的好处是在车辆碰撞后处于静止状态的情况下，警告函数可以没有任何时间限制的被保存下来，即使其大小程度大大降低。
而且在剩余危险因子到达最小值的情况下，可以直接限制消除作用;本发明的这种形式提供下面的特点，在剩余因子达到某个值以后，危险警告即以最小强度发生。
还可能根据车辆的速度或根据与后面车辆最小距离有关的速度中断消除作用。这包含有下述好处，在减速或制动过程中从零开始产生综合危险因子，以及从开始存贮作为潜在危险的数值，在发明的本工作例中是由速率和/或两车之间的过短的安全距离代表的数值，是不必要的。
在已经描述的本发明的实施例中，有可能在达到上面提到的剩余值时关断警告函数。然而，也可能不中断警告函数，甚至可能按照后面车辆未能保持同安全距离有关的速度的程度先以较低的强度而后用增强的强度启动警告。
按照本发明的一个进一步有益的发展是，只要存贮入正的剩余危险因子消除作用就中断;这样排除了在存贮和消除过程中出现不希望的后果的可能性，并且有可能更迅速的存贮必要的危险因子。
本发明的其它有益形式是这样的，只要系统对能被消除的值进行存贮，也就是说车辆在减速阶段，随时间流逝的消除作用就继续进行。但是，这种消除作用的速度必须显著地低于使车辆运行到停止期间的存贮速度，否则正的局部危险因子可能会被相等规模的消除作用抵消掉，尽管此时由于产生的速度差，可能使危险在增大。在上面最后一张表的例子中，四种情况的减速加速度都是1米/秒2，在与持续警告时间相同的这段时间内存贮都被精确地完成。在减速加速度为1米/秒2的相对较低的情况下，由于同时进行的随时间流逝的消除作用，因此存贮器中没有存进危险因子。所以1米/秒2的减速加速度可能是最低的系统开始运行的临界值。由此可以看出，消除作用既必须被完全中断又必须在存贮期间将其速度限制，至少应限制为存贮速度的一个分数值。
通过使用不同的函数（消除作用较慢）进行控制或在存贮期间关断消除作用，有可能在更低的水平上例如减速加速度为0.5米/秒2情况下，设置启动存贮的减速加速度的最低临界值。然而这个临界值也可以设计成这样的形式，使它由速度和/或车轮防抱死装置反应的平均制动压力决定。这样得到的好处是，在路面结冰的情况下，可以使减速加速度的临界值明显低于一个极端低的值，例如仅仅0.5米/秒2。
就警告后面车辆的司机来说，按照本发明的设计使告警强度由可能的追尾碰撞的危险程度决定。如上所述这是重要的，这可以通过测定和存贮相应的现行的综合危险因子来实现，因为现行综合危险因子的瞬时值是警告强度的相应尺度。
如已经描述的告警信号最好有一个或多个闪烁告警灯提供。与已有技术不一样，闪烁告警灯的操作不是仅仅根据刹车踏板的操作而进行的，它是当危险因子一达到某个临界值时，就由减速加速度直接产生的。在本发明这一有益的实施例中，临界危险因子是由车轮防抱死装置响应的平均制动压力另外地决定的，以便在结冰路面的危险情况下比在普通条件路面情况下更早得多地发出告警。
为了防止低速下的少量的追尾碰撞，这个临界因子必须非常低。在告警装置的一个有益的实施例中为了防止在交通环境下过分地心理刺激，临界值通过因子被设计成与速度有关，其中研究的主要问题是在碰撞以前相互间有高速度差并相距甚远的车辆基本上防止严重的和极其严重的追尾碰撞。在发明的一个有益的实施例中临界危险因子被设计成由车轮防抱死装置响应的平均制动压力另外地决定，以便在覆盖冰雪的路面条件下警告系统比在普通路面条件下更早作出告警。
按照本发明，由存贮的综合危险因子决定的闪烁持续时间和频率以及由此给出的告警强度都是可变的。在这方面有以下几种可能选择：
减速告警灯的第一种可能的设计是当综合危险因子下降时关闭告警电路。当综合危险因子增大时，每隔一段短的时间有一个短时间的中断（关闭告警灯）。当综合危险因子进一步增大时，将产生等长时间的中断，它们之间的间隔时间更短，如附图1中所示。其中的中断有例如一秒的时间;实际操作中满意的值必须通过经验优化后设置。最大的实际强度一方面在技术上受到冷却和加热灯的速率的限制，另一方面在心理上由于过分迅速的闪烁呈现如连续发光的效果，因而不能提高告警的强度。本发明的这种形式的优点是它同常规的刹车灯密切相关，因为没有长的中断，所以可以在例如1∶5的相应的大范围内控制。缺点是一个低的减速加速度也会引起连续的发光，这样，在毫无必要情况下马上会引起很可观的告警效果;这意味着不可能有极小的告警闪烁效果。
在本发明的第二个实施例中，其特点被表明在图2中，点亮闪烁灯的减速加速度下降到低于极限值一个短的时间，例如一秒时，接着将出现一个较长的中断停顿。如果综合危险因子增大，那琳在有固定的发光时间的相位之间的中断停顿将变短，直到发光状态和停顿具有大体相等的持续时间为止。本发明的这个实施例的好处是由于闪光时间短，其警告强度也适用于综合危险因子低的情况。一方面对所有速度来说都有好处，因为低的减速加速度不会导致具有相对高的强度的告警。另一方面，这个实施例有下述缺点，由于在停顿期间实际上不发生告警，所以停顿必须限止在最多大约为3秒的持续时间内。更具体地说，这只适于缓慢滑行，市内交通和有类似低速的交通运动的情况，因为在这些情况下可以得到低的强度和更多的时间。因此，在发光状态和停顿相等的持续时间大约为1秒达到以前，它仅有一个1∶2的调整范围。
本发明的第三个实施例情况，描绘在图3中，发光状态和停顿在长度方面总是相等或大致相等的，并且在危险增大时，它们将变得越来越短而相应的频率增加，这导致下面的好处，在发光和黑暗状态持续时间相等情况下，其频率增加的心理效果比仅仅通过缩短发光或黑暗状态增加频率要更明显。当有高的综合危险因子时这一点特别重要。本发明的这个实施例的另一个特点是具有1∶12这样极大的调节范围，若最长的停顿从采用3秒开始，那未一直可以增加到每秒2次的频率。使用发光二极管可以很容易实现这一点，因为它们达到满发光功率大约只要0.1秒时间并且能十分迅速关断。从心理观点来看，象这样的半秒钟的速率可以在很大的范围内吸引注意力;因而在实践中有限地增大频率仍然是可能的。
本发明的第四个实施例采用第一和第三个设计的组合并在图4中说明。这时，当综合危险因子压低到中等大小范围内时，警告强度的增强是依照第一个实施例的规律发光状态变得愈来愈短。当发光状态和黑暗状态一相等，例如每种状态都等于1秒时，对综合危险因子进一步的增大，警告强度将依照第三个实施例的规律变化，即发光和黑暗状态以同样的比例变短，如上面提到的，频率进一步的增大受到技术和心理的限制，每秒3-4次的频率将达到其最大的强度。这个实施例的好处是特殊的，它使第一和第三个实施例的优点可能结合起来，获得一个具有大约1∶20的调节范围的系统。
图5表示另一个实施例，即在低强度下作为第一和第三个实施例之间的中间设计，它具有2/3的发光状态和1/3的黑暗状态，并具有3秒最大持续时间。当黑暗状态的持续时间达到1秒，则将向发光和黑暗状态相等的第三个实施例转换。这样，也将有一个大的变动范围。
本发明的另一个进一步的有益发展是临界危险因子一下降，图中描述的每一种情况就都是从发光状态开始告警，在图1和图5中都对比作了说明。其优点是当危险发生时，立即就产生一个告警信号，若告警是从停顿开始就不是这种情况。
在实践中，告警灯闪烁变化节奏的有用调节范围受到下面情况的限制，在白炽灯的情况下它几乎不可能低于1-1.5的闪烁频率，在发光二极管时不可能低于每秒2-3次。当频率下降低于每秒1/10或停顿增加超过3秒时将会导致丧失任何合理的告警效果。如第一和第三实施例中说明的，产生的变化范围是在1∶2到1∶12和结合的情况下为1∶20。为了确保在缓慢交通中低的综合危险因子情况下，仍然有一个充分的告警强度，而相反在紧急刹车或高速公路的追尾碰撞后仍然可能增强最大告警效果或程度，对强度的调整或变化必须有一个充分宽广的范围。本文上面的最后一张表格指出，最小的必要危险因子1（在V0＝1米/秒，b＝1米/秒2）和追尾碰撞时的最大危险因子（V0＝60米/秒，b＝8米/秒2）之间的比例为1∶5000。由此可清楚看出，强度调节仅单独调整闪烁频率是绝对不够的。（关于表格，要说明的是持续告警时间以秒计是同综合危险因子的数值相等的）。
按照本发明这个目标是能达到的，因为减速警告灯的亮度是依据综合危险因子设置的。这里还设置了一个最低值，低于这个值实际上不产生告警，因为这种告警根本上只有突然打开一个灯才能产生。然而在高的综合危险因子情况下，灯的亮度可以增大到非常可观的程度，因为在极其危险的情况下，为了获得改良的告警信号可以接受某种耀眼的效果。1∶10的调节范围，以及可能更大的范围在实际上都可能被接受。若将例如1∶20的闪烁频率的调节范围与此相乘，我们将获得1∶200的调节范围，显然这是极其有用的，然而对比还要作出改进。
本发明的进一步的改进是对发光表面或面积尺寸的改进。通过选择白炽灯或发光二极管的数量，发光面积可以有很大的变化;例如以白炽灯为例在1∶10范围内变化是毫无困难的，以发光二极管为例它具有1∶100的变化范围。
把这一点与上面提到的1∶200的范围作为一个整体综合考虑，可以得到一个1∶2000到1∶20000的综合范围。在这方面，不是绝对必需进行连续或小级别地分步控制，尽管这在技术上可能并无困难。重要的是尽管在仅有小的危险时只有低的强度，但对最大强度的告警应有增强的可能。从上述表格的最后一栏可以清楚看到，在包含高速度的追尾碰撞情况下，综合危险因子可能达到25000。本发明的设计中已经进一步考虑到了人们对光学事件的生理感受在很大程度上是对数性的，例如：发光功率增加到20倍，亮度不可能被感受到增加到20倍并且也考虑到人眼的光敏度调节范围大约为1∶10000。
本发明还打算增加依据周围亮度情况进行的亮度调节。这将提供下面优点，在阳光下告警灯即使在低功率程度也应清晰可见，而在夜晚除了紧急刹车和追尾碰撞情况外，将不耀眼。
按照本发明告警系统的进一步可能的改进是对减速告警灯作如此的安排和设计，防止它和指示方向的尾灯或闪烁灯相混淆。基本上，由刹车或减速产生的告警比指示方向变化的信号要重要得多，因为作为规律，发生减速时不会考虑到后面的交通情况，也不会发出通知，而产生的速度差会使危险直接增大。相反，方向变化指示虽然有在可能刹车之前的某种告警作用，但主要多少有点起提供情报的作用。并且同刹车操作的情况不同，方向变化可能仅仅发生而已，无论何时后面车辆不会处于危险中或被迫作出反应。前面车辆以相同的速度拐弯时，如果拐弯中不刹车（例如在分岔高速公路上）完全不会有任何危险。减速告警对后面车辆来说比方向变化指示重要得多，因而应当避免它们之间的混淆，这一点随着减速告警强度的增加更有必要。
本发明对上面问题的答案是，减速告警灯不是象目前惯常那样整体地装配在两个后灯中给出一个令人喜爱的三维结构，而是两条分开安装的灯条。为了按照建议的那样，在危险增大时提供较大的发光面积，可以增加二条灯条的长度。在紧凑形式中，采用小型白炽灯或者更特殊地采用发光二极管将灯条按照附图6a安装在例如保险杠和行李箱盖下缘之间，或按照图6b在后车窗的下缘或按照图6c在后车窗顶沿安装灯条都是可能的。在低的综合危险因子情况下，只有较外部的灯条闪烁;在较高综合危险因子的情况下，它们向车辆中间方向伸长，在最大综合危险因子的情况下，车辆中间部分的灯都闪烁，情况如图7a到7f所示。由于和其它灯在空间上分隔开，并且由于其条形轮廓，并按照综合危险因子的增大闪烁部分的长度连续增长，所以与方向指示器灯之间混淆的危险大大减少了。这种灯条具有的优点是告警强度能以很清楚的方式发出信号，特别在高强度条件下，它们具有光学的和生理的屏障或壁面效应。
本发明的进一步的有益发展和方便的形式已在前面的说明中进行了描述。
图1表示一种具有长的发光状态和短的恒定的停顿状态的闪烁系统的闪烁分布及随频率增加的变化情况。
图2表示一种具有短的恒定的发光状态和长的可变的停顿状态系统的闪烁分布及其随频率增加的变化情况;
图3表示一种具有长的发光状态和停顿状态的系统闪烁分布图及其随频率增加的变化，
图4表示图1和3结合的系统随时间一个接着一个发生的闪烁分布图，
图5表示一种不同组合形式中闪烁分布图，
图6a表示多个减速灯的安排，它们被安排成在保险杠和行李箱盖下缘间一排灯。
图6b表示在后窗下缘排成一排的灯条，
图6c表示在后窗上面排成一排的灯条，
图7a至7f表示两组灯条在低强度告警（图7a）至高强度告警（图7f）期间的多个强度下闪烁部分的情况。

Claims (30)

1、一种减速告警系统和/或其控制方法，用于减少公路交通中或与其它运动物体关联时发生追尾碰撞的危险，其特征在于：由前车的减速告警系统产生的警告强度是(按照某种函数关系)根据危险因子G的程度作出的，该危险因子是后车产生的并可能与后面的多个车辆有关。
2、如权利要求1所述的减速警告系统和/或方法，其特征在于：由减速警告灯产生的这种警告是周期性地接通的。
3、如权利要求1或2所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：综合危险因子∑G的程度是由减速加速度b的瞬时值和/或先前值决定的。
4、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：所述综合危险因子∑G是由先前的所述减速加速度b的持续时间t和/或减速距离S决定的。
5、如前面任一权利要求所述的减速警告系统和/或方法，其特征在于：所述综合危险因子∑G是由所述减速加速度b和时间t和/或减速距离S的一个函数决定的，例如bxt或bxs的积，该函数被查明具有可变的减速加速度b对时间t积分或沿着减速距离S积分的形式，例如：
∑G1＝∫t obdt或∑G＝∫s obds
6、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：所述减速加速度b和/或时间t和/或减速距离S以被增强或削弱的方式加以考虑，例如
∑G1＝∫t ob2dt或∑G＝∫s ob2ds
7、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：在刹车造成减速以前的车辆行驶速度以加强的方式（使用一个常数或一个因子）加以考虑，例如：
∑G＝V 20+∫t ob2dt或∑G＝V0×∫s ob2ds
8、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：在车轮防抱死装置响应期间液压制动压力的极限在被增强的程度上加以考虑。
9、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：通过安装在车辆后部的近程雷达单元和/或一个超声波距离告警装置以依赖于速度的方式测量与后面车辆的距离。
10、如前面任一权利要求所述的减速警告系统和/或方法，其特征在于：所述综合危险因子∑G通过连续记录、积分和存贮新的局部危险因子△G而被增大和更新。
11、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：所述综合危险因子∑G通过对负的局部危险因子-△G的积分而被减小和更新。
12、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：所述存贮的负的综合危险因子被消除。
13、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：对所述存贮的综合危险因子的消除是随时间流逝而进行的。
14、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：所述消除是依据时间的某个函数或依据相应的残存危险因子大小进行的。
15、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：所述消除在达到某个仍要被存贮的残存的危险因子的值时中断进行。
16、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：所述消除以依据速度或车轮防抱死装置的操作的方式在存贮的残剩危险因子达到某个值时中断。
17、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：所述消除的中断从依赖于同后面车辆的某个与速度有关的最小距离的形式进行。
18、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：作为一种系统的功能或在存贮正的局部危险因子△G时，所述消除被继续中断。
19、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：仅当所述存贮的综合危险因子超过一个与速度有关的限制值以后才发生告警。
20、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：仅在直接朝后的近程雷达单元对同后面车辆的最小距离下降作出响应时才发出警告。
21、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：所述减速告警灯的操作产生持续时间不等的发光状态和隔在其间的短的恒定黑暗状态，当所述综合危险因子增大时（连续或步进地）发光状态变短。
22、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：所述减速告警灯的操作产生固定持续时间的发光状态及隔在其间的较短的不相等的黑暗状态，当所述综合危险因子增大时（连续地或步进地）黑暗状态变短。
23、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：所述减速告警灯的操作产生固定持续时间的发光状态及隔在其间的有相等持续时间的黑暗状态，当所述综合危险因子增大时（连续地或步进地）黑暗状态相等地变短。
24、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：所述发光和黑暗状态的特征是按照权利要求21和23或22和23的特征同时地结合而成的。
25、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：其状态特征是由权利要求21和23或22和23的特征按时间顺序结合而成的。
26、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：在告警开始时先产生发光状态。
27、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：所述减速告警灯的亮度或强度随着所述综合危险因子的增大而增强。
28、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：所述减速告警灯打开的数量或其有效表面积随所述综合危险因子的增大而增多。
29、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：打开的所述减速告警灯的数量以条形排列进行安排，随着所述综合危险因子增大开亮的灯的长度增加。
30、如前面任一权利要求所述的减速告警系统和/或方法，其特征在于：所述减速告警灯的亮度视周围发光的亮度而定。
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