CN1119255C - 汽车（机动车辆）行驶状态指示系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车(机动车辆)行驶状态指示系统，属于汽车信号指示领域。本系统利用自动控制和传感技术，根据设定的速度和加速度的不同域值，对汽车速度和加速度进行检测，监视车辆的行驶状态。当出现低速行驶或减速、停车等状态时，自动发出声光指示信号，使后续车辆能够及时判断前车的行驶状态；在车辆超速行驶时，也可以自动监测，即时报警，提示驾驶人员谨慎驾驶。

Description

汽车(机动车辆)行驶状态指示系统

所属技术领域

本发明涉及一种汽车(含各种机动车辆，下同)行驶状态指示系统，用于指示汽车的行驶状态，属于交通运输类汽车信号装置。

背景技术

近年来，伴随高速公路的迅速普及和车辆速度的不断提高，交通安全问题随之突出，车辆碰撞和接续碰撞事件层出不穷。防止和减少事故的发生成为亟待解决的课题。

然而，除一些发达国家研制的带有雷达或卫星监测装置的预警装置，以及气囊保护装置等产品以外，目前还没有比较实用、经济的汽车防止碰撞的实用技术问世。上述产品也存在技术不成熟，造价昂贵，维修困难，需要网络支持等问题而无法普及。

中国部分地区推广的高位刹车灯与现有刹车灯没有本质的区别，并且需要外加附属灯光信号设施。

发明人检索发现《一种汽车行驶动静态显示装置》(公开号CN1180030A)和《汽车动静态显示器》(公开号CN 1187434A)发明专利申请，均是利用速度传感器测取车速后，通过微机对取样信号进行处理，再以编码形式通过附加发光装置显示。发明人认为存在以下共同缺点：

1)速度显示以编码形式表示，没有标准定义，容易造成理解困难。

2)显示图形与车速成正比变化：车辆速度降低时，指示反而逐渐消失，容易被忽略。

3)外加灯光信号装置，安装不便且破坏了车辆本身总体设计，尤其不利于高级汽车安装。

发明人通过对大量交通事故调查发现，其中大部分追尾碰撞事故是由于车辆的灯光指示不明确，后续车辆无法及时、准确判断前车的行驶状态而引起的。

众所周知，现行汽车灯光信号指示系统主要是由刹车指示、转向指示、倒车指示及尾灯所构成，是一种依靠驾驶员的视觉观察的最基本、最直观的车辆行驶信息传送方式，具有很强的实用性。但是，由于它最初仅是为普通公路行驶车辆而设计的，因此，缺乏科学性和严密性。在现代高速公路行驶车辆上继续沿用这一系统，远远不能满足驾驶员对所传达信息的需要，甚至可能传达出错误信息，直接导致追尾事故的发生。

例如，刹车指示在人们的心目中是用于指示车辆停止状态的。但是，认真分析一下即可看到：它是不能指示车辆的停止状态的！驾驶员在行驶途中踩下刹车踏板，使车辆制动，刹车灯同时亮起，只能反映出驾驶员的刹车动作，而不能指示车辆的行驶状态。驾驶员在刹车后如果将刹车踏板释放而车辆不再行驶，无论车辆置于何处也不会发出任何警示信号。后续车辆驾驶员只能根据观察前车车体移动情况来判断其是否在行驶。

普通公路上行驶车辆尽管有上述装置作为辅助的观察手段，驾驶员主要还是通过视觉观察来判断前车的行驶状态变化的。然而，在高速公路上行驶的车辆由于车速较快，驾驶员的反应时间大大缩短。尤其是在大雾天气，驾驶员更是无法直接观察到车体的运动状态，灯光指示信号则成为判断前车行驶状态的重要手段。如果前车在停车时不能发出准确的灯光信号，直接误导后车驾驶员的判断，形成发生追尾事故的隐患。

在这种情况下发生的追尾碰撞事故，追尾车辆同样来不及刹车，甚至驾驶员可能受到严重人身伤害，而没有能力刹车或保持刹车动作，使刹车信号缺失，因而继续造成后续车辆的误判断，随之引发接续碰撞。

车辆在停止状态没有信号指示，将对后续车辆的安全造成极大威胁。

此外，该指示系统还存在车辆低速行驶时无指示、刹车灯与尾灯仅靠亮度区别，很不明显，容易造成两者混淆。

综上所述，现有灯光指示系统的缺点在于：

1.灯光指示信号设置不科学，缺乏严密性，容易造成对他人的误导；

2.没有设置停车等行驶状态指示，驾驶员只能依靠主观意识判断前车行驶状态；

3.刹车指示必须人为操作实现，容易因人为因素造成信号缺失；

4.尾灯与刹车灯信号不易判别；

5.雨、雾天气等不良气候情况下，持续灯光信号不明显。

发明内容

1.本发明的目的即是针对上述问题，提供一种汽车行驶状态指示系统。它主要包括低速(含停车状态)指示单元、刹车指示单元、加速度检测单元以及刹车灯、转向灯、倒车灯等灯光指示装置和附属器件。利用低速指示单元、刹车指示单元、加速度检测单元分别对车辆的行驶速度、加速度以及驾驶员的刹车动作进行检测(监视)并将检测结果输出到驱动开关电路，控制车辆的刹车灯、转向灯、尾灯等灯光指示装置的启闭，从而实现为后续车辆驾驶员提供明确的行驶状态指示。

本发明的技术方案是这样实现的(见图1)：

1.低速指示单元由低速信号发生器、速度传感器以及速度检测、比较电路和驱动电路等所构成。它的低速信号发生器输出规则的设定速度信号；速度传感器(可以是车辆原有的，或者是新设置的)则根据车辆的速度输出行驶速度信号；将低速信号发生器和速度传感器的输出端分别连接到检测、比较电路的两个输入端，进行两者的比较；比较电路的输出端连接到驱动电路的输入端，将比较值的输出信号作为车辆的行驶状态信号，控制驱动电路的工作状态；而驱动电路连接到车辆的灯光指示装置，用于启闭车辆的灯光指示。

速度检测单元可以利用各种型式的速度传感器对车辆的行驶速度进行取样，并将该信号转换为电脉冲、电压或数字等型式信号；速度信号发生器根据设定值发出模拟速度信号；采用相应形式的电路构成检测、比较电路，对上述二信号进行检测、比较，监视车辆行驶速度变化。车辆出现减速或停车等情况，实际速度信号小于设定速度信号时，驱动电路自动起动低速指示信号。后续车辆能够根据信号指示判断前车的行驶状态，以便采取相应的措施。

2.刹车指示单元是在现有的刹车指示电路中增设了“刹车信号自锁”电路，即将电源通过刹车踏板开关连接到刹车继电器的线圈，刹车继电器的主常开触点连接到刹车灯作为开关电路，其辅助常开触点与刹车踏板开关并联连接；并且将低速指示单元的低速继电器的一组辅助触点与刹车继电器的辅助常开触点串联连接，用于解除自锁。

一旦驾驶员踩下刹车踏板，踏板开关将刹车继电器线圈接通电源，使它的衔铁动作，主常开触点闭合，接通刹车灯电路；而与踏板开关并联的刹车继电器的辅助触点同时闭合，将指示电路锁闭。不管随后是否释放，只要解锁电路辅助触点不打开，刹车信号将一直保持，直至车辆重新起步或车速恢复到设定速度以上；而车辆进入低速行驶状态后，低速信号指示也将起动。速度恢复到低速设定值以上，信号自动消除。

刹车指示单元的解锁电路还可以是另外设计的辅助电路，只要车速在非“0”状态，即可解除刹车指示自锁。

3.加速度检测单元由加速度传感器、参考信号设定元件、比较电路、驱动电路和指示装置等所构成。加速度传感器及其附属电路的输出端与参考信号设定元件的输出端分别连接到一个比较电路的输入端，对两信号进行比较；比较电路输出端连接到驱动电路输入端，将其比较结果作为灯光指示装置的启闭信号；驱动电路输出端与灯光指示装置相连，启闭灯光信号。一旦车辆的加速度超出设定值，即使驾驶员未能或没有能力踩下刹车踏板，该装置也可以自动启动灯光信号指示。

将上述三个单元的驱动开关电路的输出端并联连接到车辆的刹车灯，控制刹车灯的启闭，即可向后续车辆的驾驶员及交通监管等人员发出本车的行驶状态指示。

将三个单元的驱动开关电路的输出端分别连接到刹车灯、转向灯或尾灯等，分别控制各个指示信号灯具的启闭，可以形成多种灯光组合，丰富指示信号的含义，构成一套更加合理、完善、能够实时指示车辆行驶状态的汽车行驶状态指示装置，使车辆能够根据行驶状态发出相应的灯光信号。从而更加便于后续车辆驾驶员分辨前车的行驶状态。

如果采用不同的灯光指示(如增加闪动功能)，其作用将比现有的单一持续红色灯光信号更明显，并且可以直接区别于尾灯信号；如将低速指示信号与刹车指示信号设置为不同的灯号，车辆进入低速行驶状态时，低速指示信号也将起动，从而可以实现“停车状态”的双信号指示。

其指示信号的设置，可以由交通主管部门制订规则。

4.超速信号指示单元与低速信号指示单元采用同样的电路，差别在于其中的超速信号发生器发出信号的频率高于低速信号发生器发出信号频率，并将驱动电路连接到超速报警指示电路。在车辆出现超速行驶情况时，可以实时发出报警信号，提示驾驶人员谨慎驾驶。

5.认为必要时，还可以设置声音/电磁波信号报警，在大雾天气或其他场合用声音传送信号，从而扩展驾驶人员接受信息的途经；

上述指示信号均可长时间保持，直至将车辆的钥匙开关关闭。

本发明的有益效果：

本发明延伸了现有的刹车指示，并增加了多项功能。主要不同之处在于：

1.建立了“行驶状态指示”的概念，能够根据车辆的行驶状态自动发出相应指示信号，减少了“人为因素”的影响。

2.增加了低速行驶指示，扩展了指示信号范围。

3.信号可以自动长时间保持，直到恢复行驶或者人为消除。

4.改变了灯光信号的发光方式，使信号更加明显，而且刹车状态可以由双灯或其他方式显示，使刹车灯直接区别于尾灯。

5.改装极为方便。

6.与现行灯光信号相近，具有直观、明显效果，且可以直接利用现有的信号装置和信号表达方式，或根据交通法规设置相应信号。

7.可以设置超速指示，提示驾驶员安全驾驶和交通管理部门监管。

8.可以设置双重灯光信号指示，增加了信号指示的可靠性。

9.可以引入声/电磁波报警信号，扩展驾驶员接受信息的渠道。

本发明形成了一套比较完整的汽车行驶状态指示系统，可以杜绝车辆突然减速或停车时造成后续车辆驾驶员判断错误的情况，有效地防止车辆追尾事故的发生，避免巨大经济损失和人身伤亡事故。

本发明还具有实时性强、易于实施和推广、维修方便、不需要大型网络支持等特点，现有车辆改造极为方便。因此，这一系统如投入使用，将产生十分明显的社会效益和经济效益。在移动通讯设施和卫星网络不太发达和完备的今天，不失为一种经济、实用的方案。

附图说明

以下结合附图和实施例详细说明本发明。图1——系统框图图2/A——超速行驶指示单元       图2/B——低速行驶/停车指示单元图3——刹车指示控制电路图4——非“0”速度刹车解除电路图5——非“0”速度刹车解除辅助电路图6——加速度指示电路图7——加速度检测电路

主要元器件符号说明：超速信号发生器——时间脉冲发生器低速信号发生器——时间脉冲发生器IC₁～IC₄——D型触发器脉冲记忆电路IC₅～IC₈——与门电路IC_9A、IC_9B——运算放大器D_O、D_L——D型触发器D_S——D型触发器R_O——超速继电器R_L——低速继电器R_F——闪光继电器R_B——刹车继电器R_S——延时继电器R_α——加速度继电器L_O——超速指示灯L_F——低速指示灯L_B——刹车指示灯BP——刹车踏板开关BR——蜂鸣器SP——高音喇叭

实施例：

以下结合实施例，详细描述本发明的工作原理。

如图2所示，将速度传感器、设定速度信号发生器和两组D型触发器脉冲记忆电路以及逻辑电路等按图示方法连接起来，即构成超速和低速信号指示电路。其中，S为车辆实时速度信号；S_O和S_L为超速和低速设定速度信号。将S分为两路(即S₁和S₂)，分别与S_O和S_L输入所对应的D触发器“脉冲记忆电路”和与门电路，即形成速度检测、比较电路。

S1或S2脉冲信号分别与S_O、S_L进行比较。哪一个脉冲频率较高，哪一个通道将会连续出现2个脉冲，触发电路翻转，Q₂端输出高电平(Q₂＝1)。同时，该通道的与门被打开，使相应脉冲通过；而脉冲上升沿的作用将使另一通道置“0”，其输出Q₂＝0，锁闭该通道。

1.低速停车指示单元(见图2/B)

速度传感器发生频率与车速成正比的脉冲信号。各种工作状态如下：

A.车辆锁闭，系统不加电，处于关闭状态；

B.打开钥匙开关，检测系统同时加电，信号发生器开始工作。其中S_L发生一定频率脉冲(设5.5hz，约20km/h)；

C.车辆起步前，S＝0，IC₃处于初始状态，Q₁＝0，Q₂＝0；由于S_L发出恒定脉冲，IC₄翻转，Q₁＝1，Q₂＝1。S_L输出为高电平。这一高电平将与门IC₈打开，输出S_L’脉冲。

S_L’一路送入IC₃的R端，锁闭该通道；一路送入D_L的C端，D_L翻转，Q处于高电平，驱动开关电路，R_L吸合，输出“低速行驶”灯光信号。

D.车辆起步后，S＝S₂且0＜S₂＜S_L，系统状态保持。

E.车辆加速，S₂频率提高；直至S₂＞S_L，在两个S_L脉冲间会出现两个S₂脉冲，IC₃翻转，IC₇输出S₂’脉冲，将D_L置0，“低速行驶”信号L_F被关闭。同时S₂’将IC₄闭锁；直至正常行驶速度，保持S₂＞S_L状态。

F.车辆降速，S₂频率降低，直至S₂＜S_L，在两个S₂脉冲信号间重新出现两个S_L脉冲，IC₄再次翻转，L_F重新点燃；直到车辆停止，L_F将保持。

G.关闭钥匙开关，系统失电，L_F熄灭。

2.超速行驶指示单元(见图2/A)

同理，打开钥匙开关，超速信号设定装置也将同时工作，且0＜S₁＜S_O。IC₁在S_O的主导下翻转，IC₅输出S_O’脉冲，IC₂被置0，无超速信号指示。

如车速提高，直至高于设定速度(例如33.3hz，对应120km/h)，即S₁＞S_O，S₁通道将翻转，IC₆输出S₁’脉冲。该脉冲输入D_O的C端，D_O翻转，输出高电平，驱动超速指示装置发出指示信号，提示驾驶人员谨慎驾驶。同时，S₁’脉冲送到IC₁的R端，将S_O通道闭锁。

车辆降速，恢复正常行驶，S₁＜S_O，S_O重新处于主导地位，打开IC₅，S_O’脉冲输入D_O的R端，超速信号解除。

以上是超速行驶状态时系统的工作过程。

3.刹车指示单元(图3～图5)

本发明可以利用刹车灯和转向灯、倒车灯、尾灯等共同构成汽车行驶状态指示系统。其中，转向灯和倒车灯、尾灯等可以沿用现行指示信号。

本实施例的刹车指示单元设置了“刹车信号自锁”电路。

如图3，将电源通过刹车踏板开关BP连接到一只刹车继电器R_B的线圈，继电器R_B的常开触点R_B1连接到刹车灯，并将R_B2与低速继电器R_L的常开触点R_L2串联后，与BP并联连接。

踩下刹车踏板，BP接通，R_B吸合，R_B1闭合，刹车指示灯得电点燃；同时，R_B2亦闭合，且随刹车降速，R_L2闭合，将BP自锁。此时即使释放刹车踏板，刹车指示灯仍将保持。

其中，R_L2是低速指示单元继电器R_L的辅助常开触点，用于在车辆速度高于低速设定值时解除刹车自锁。电路特点是：车辆恢复到低速设定值以上，刹车信号才能消除。

如用图4电路替换图3中自锁电路部分，再加入图5中的辅助电路，即可以在车辆进入行驶状态时(S＞0)就消除刹车信号。

由于减小油门后自然降速引起的低速行驶状态是不会使刹车灯发光的，只能使低速灯光信号发出。

4.加速度检测单元(图6～图7)

如图6所示，加速度检测电路由一个加速度继电器R_α和一个加速度传感器、两个运算放大器以及其他元件组成。R_α的常开触点R_α1与刹车踏板开关BP并联。一旦车辆由于碰撞或其他意外原因受到较大外力作用，必将急剧降速，停止行进。当加速度α超过设定值(如α＜-3时)，R_α的常开触点R_α1闭合，驱动开关启动灯光信号装置，发出“制动状态”指示，警示后续车辆，防止追尾碰撞。

其中，加速度传感元件α的输出信号为一个与加速度成正比的电压信号。经过运算放大器IC_9A放大，得到一个加速度电压信号U_α；再根据该信号的工作范围设置一个适当的比较电压U_W；利用另一运算放大器IC_9B构成的比较器对U_α和U_W进行比较：当U_α＜U_W时，U_C≈0，继电器R_α不动作；当U_α＞UW时，U_C＝U_C’，R_α吸合。

正常刹车和自然降速时，加速度α达不到设定值，装置不会动作。

α的设定值标准应该由主管部门制订技术标准，可以参照紧急刹车状态的加速度值设定。

5.灯光指示信号

上述各单元的灯光信号可以沿用现行的灯号，用刹车灯表示，也可以使用其他的灯号表示。如果结合交通法规的修改，设计一种新型的灯光信号组合，可以使灯号的涵义更加直观、明了。而且，部分地区现行的高位刹车灯及其他型式的灯光信号装置也同样适用于上述系统。

6.声/电磁波信号报警单元(SP)

在刹车指示电路上联接一只具有较高声强度的声报警装置SP(见图3)，与刹车灯一样受继电器R_B的开触点R_B1的控制，可以实现汽车行驶状态的声信号指示。

设置开关OFF可以将其关闭。也可以利用加速度继电器R_α的一组常开触点代替开关OFF，仅在加速度信号起作用时使用。

上述系统的实现方式是多样的。也可以用逻辑电路等无触点开关电路实现继电开关电路的功能，并可以将上述装置集成化。对于采用微机控制和具有ABS防抱死刹车装置的车辆，可以方便地加以改造，直接引入上述信号。

Claims (10)

1.一种汽车(机动车辆)行驶状态指示系统，包括低速指示单元、刹车指示单元、加速度检测单元以及车辆的刹车灯、转向灯、尾灯等灯光指示装置和附属器件，其特征在于：低速指示单元、刹车指示单元、加速度检测单元的驱动(开关)电路的输出端并联连接到车辆的刹车灯或其他灯光指示装置，作为开关电路。

2.根据权利要求1所述的汽车(机动车辆)行驶状态指示系统中的低速指示单元包括低速信号发生器、速度传感器、比较电路和驱动电路以及灯光指示装置，其特征在于：低速信号发生器和速度传感器的输出端分别连接到比较电路的两个输入端，进行两者的比较；比较电路的输出端连接到驱动电路的输入端，利用比较结果控制驱动电路的工作状态，而驱动电路连接到车辆的灯光指示装置，用于启闭车辆的灯光指示装置。

3.根据权利要求1所述的汽车(机动车辆)行驶状态指示系统中的刹车指示单元包括刹车踏板开关、刹车灯及其附属电路，其特征在于：将电源通过刹车踏板开关连接到刹车继电器的线圈，刹车继电器的主常开触点连接到刹车灯作为开关电路，其辅助常开触点与刹车踏板开关并联连接；并且将低速指示单元的低速继电器的一组辅助触点与刹车继电器的辅助常开触点串联连接，用于解除自锁。

4.根据权利要求1所述的汽车(机动车辆)行驶状态指示系统中的加速度检测单元包括加速度传感器和参考信号设定元件及其附属电路，其特征在于加速度传感器及其附属电路和参考信号设定元件的输出端分别连接到比较电路的输入端，对两信号进行比较；比较电路输出端连接到驱动电路输入端，将其比较结果作为灯光指示装置的启闭信号；驱动电路输出端与灯光指示装置相连，启闭灯光信号。

5.根据权利要求1所述的汽车(机动车辆)行驶状态指示系统，其特征在于低速指示单元、刹车指示单元、加速度检测单元的驱动(开关)电路的输出端可以与车辆的灯光指示装置中的刹车灯、转向灯或尾灯分别连接。

6.根据权利要求1所述的汽车(机动车辆)行驶状态指示系统，其特征在于可以设置闪光继电器等装置改变灯光的指示方式。

7.根据权利要求1或2所述的汽车(机动车辆)行驶状态指示系统，其特征在于：其中的低速指示单元可以采用时钟脉冲发生器作为设定速度信号发生器，用D型触发器记忆电路和逻辑电路作为比较电路，即将车辆的速度传感装置输出端输出的信号利用模/数变换器转换为电脉冲信号，与时钟脉冲发生器输出的设定速度(脉冲)信号分别输入D型触发器所构成的脉冲记忆电路和与门电路，形成速度检测和比较电路。

8.根据权利要求1或3所述的汽车(机动车辆)行驶状态指示系统，其特征在于刹车指示单元可以由刹车继电器的辅助触点所构成的解锁电路解除自锁。

9.根据权利要求1或2所述的汽车(机动车辆)行驶状态指示系统，其特征在于：超速信号指示单元与低速信号指示单元采用同样的电路，差别在于其中的超速信号发生器发出信号的频率高于低速信号发生器发出信号频率，并将驱动电路连接到超速报警指示电路。

10.根据权利要求1所述的汽车(机动车辆)行驶状态指示系统，其特征在于可以设置声音或电磁波信号报警装置。

Images