刘 伟（重庆车辆检测研究院有限公司，重庆 401122）



关于车辆主动限速系统的研究

刘 伟
（重庆车辆检测研究院有限公司，重庆 401122）

摘要：文章介绍了国内标准对各类车辆限速的规定及车速限制系统的主要技术要求，并对主要的车辆主动限速技术进行了研究；通过采集运行线路的路谱方法对城市公交车的最高车速的设定值进行了确定；最后对车速限制系统在实际应用中的问题及今后的发展方向提出了建议。

关键词：车速限制系统；油门踏板；发动机ECU

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.05.004

CLC NO.: U463.8Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)05-48-03

前言

近年来，汽车保有量迅速增加，交通安全已成为人们最关心的问题之一，其中超速行驶是我国交通事故频发的重要原因，而且多为重大事故。为了治理车辆超速，交管部门除在重点路段安装电子监控探头，将超速车辆拍照、上报，并对违规者处以罚款、扣分外，还通过加装限速仪等设备，在车辆超速行驶时警示司机降低车速。然而，由于限速仪不具备速度控制功能，再加上仍有部分司机安全意识薄弱，为了“多拉快跑”铤而走险，导致事故频发。本文探讨的“车辆主动限速系统”是一项汽车主动安全技术，通过对车辆安装车速限制装置或设置限速功能，将车辆的最高行驶速度进行设定，使得驾驶员更好地遵守道路安全车速成为可能，可以避免超速，从而大大降低交通事故。

1 、国内标准对车辆限速及限速系统的规定

1.1GB 7258-2012对车辆限速的有关规定

2012年9月1日我国开始实施的GB 7258-2012标准对各类车辆的限速进行了严格规定，目前国内的汽车整车生产厂都在严格执行该标准。

该标准对各类车辆的最高车速主要有如下要求：

（1）设有乘客站立区的公共汽车(即A级和Ⅰ级)最大设计车速小于70 km/h。

（2）公路客车、旅游客车和危险货物运输车及车长大于9m的未设置乘客站立区的公共汽车应具有限速功能，否则应配备限速装置。对公路客车、旅游客车和未设置乘客站立区的公共汽车，最高车速不得大于100 km/h；对危险货物运输车，最高车速不得大于80 km/h。

（3）专用校车的最高车速不得大于80 km/h。

（4）限速功能或限速装置应符合GB/T 24545的要求。

1.2车辆车速限制系统的主要技术要求

GB/T 24545-2009标准规定了车辆限制系统的技术要求及试验方法，其中对最高车速限制系统的主要技术要求为：

（1）最高车速的设定值Vset应确保在车辆任何使用情况下不被临时或永久性调高或删除。

（2）最高车速限制系统应加以防护以防止非授权的任意调整或中断对其供电。

（3）不允许施加制动降低车速实现最高车速限制功能。

（4）行车速度达到最高车速的设定值Vset时，加速动作或加速装置的操作不影响行车速度；同时最高车速限制系统应也不影响换挡时正常的加速踏板操作。

（5）在最高车速限制系统的试验中，稳定速度Vstab不超过1.05×Vset或（Vset+5 km/h）两者中的最大值，最大速度Vmax不大于1.05×Vstab。

2、车辆限速系统技术的研究

目前的车辆限速系统技术主要有以下两种方式：

2.1基于控制油门踏板的汽车限速技术

油门踏板是汽车燃料供给系的一部分，有机械式和电子式两种。控制油门踏板的汽车限速技术是通过控制油门踏板角度，从而减小节气门开启角度实现对车速的控制。根据不同的供油方式，实现限速的技术是不同的。

（1）机械式油门踏板（适用于油门控制方式采用机械拉杆（线）式控制的车辆，欧0、欧Ⅰ、欧Ⅱ排放阶段的发动机均采用机械式供油系统）

机械式油门踏板控制油门拉杆（线）的最大行程，从而控制喷油量，以控制车速。在油门拉杆（线）上安装一套机械装置，当车速超过设定的最高速度时，由油门踏板通过机械装置控制油门拉杆（线）的行程，使得行车速度不超过设定的最高车速。优点：通用型强，大部分拉杆（线）式油门的车辆都可以通用，开发成本低。缺点：控制精确度低；有机械故障卡位的可能，安全性、可靠性稍差。

（2）电子油门踏板（适用于油门控制方式采用电子式控制的车辆，欧Ⅲ排放阶段及以上的发动机均采用电子控制供油系统）

电子控制供油系统主要包括：电子油门踏板、踏板传感器、电子控制单元（ECU）、电机、节气门机构。驾驶员操纵油门踏板，油门踏板位置传感器将采集到的油门踏板位置信号转化为电信号，并将其发送给电子控制单元，由电子控制单元通过电机实现对节气门的调节，实现节气门的完全电子控制。电子油门踏板限速装置在踏板传感器与ECU这两个环节之间接入。电子油门限速系统模型如图1所示，图中虚线框所示的部分即是电子油门踏板限速装置。

图1　电子油门限速系统模型

采用电子控制系统，能够完全精准的实现电子信号控制，通过电子控制单元（ECU）控制节气门，使得车速限制系统的安全性、可靠性得到了有效地保障，消除了油门失控的可能性的发生。

2.2基于发动机ECU的限速技术

该限速技术是目前国内整车厂普遍采用的方式。

基于发动机ECU限速技术的控制原理：通过对发动机ECU进行标定，根据当前车速和设定的最高限制车速以及档位等信息计算出一个驱动车辆限制扭矩，该限制扭矩值将被转换为发动机的最大允许扭矩，在车速接近目标车速时该扭矩开始计算，若车速超过目标值时该限制扭矩将减小，直至当前车速等于设定的最高限制车速，达到限制车速的目的。该技术实际上是将扭矩限值转化为喷油量限制，喷油量不再增加，即使踩油门也不会增加车速。限制扭矩控制原理如下图2：

图2　限制扭矩控制原理图

基于发动机ECU限速技术的设计要求：

（1）必须保证车速信号的稳定可靠，当车速信号失效时，最高车速限制功能就无法实现，同时系统会点亮故障灯。

（2）必须保证车速的准确性，车速传感器实际每公里的脉冲数应与ECU里的设定值一致，若车速不准确将可能导致车速限制无效或车速限制的过低。

（3）车辆的档位信息应该尽可能准确，以便系统采用更合理的控制参数。

（4）车速限制的使用极限为发动机停止喷油，如果因外力导致车速仍继续加速（如下坡），该功能是无能为力的，不能期望该功能限制住实际车速。

3、关于城市客车的Vset的确定

以某厂生产的6105G城市客车为例。为确定最高车速的设定值Vset，应对运行线路进行了解，这对于城市客车特别重要，因为该类车型基本上是在固定线路运行，不同的线路决定着该车的实际运行工况，将直接影响动力性与经济性。6105G为上海市市区（966路）公交线路运行的车型，通过对该线路进行实际运营车辆的路谱采集，得到如下的城市公交循环工况，见图3。从图上可以看出，将最高车速的Vset设定为69 km/h，是符合该线路对最高车速的要求，同时也满足GB 7258-2012对设有乘客站立区的公共汽车的要求。

图3　966路城市公交循环工况

4、总结与建议

（1）限制最高车速能避免因超速行驶造成的交通事故，特别是对危险品货物运输车、专用校车、公路客车及旅游客车来说尤为重要，这是一种非常有效的主动安全技术。

（2）在GB/T 24545-2009《车辆车速限制系统技术要求》中规定：不允许采用可调式车速限制系统。但通过机械式油门踏板控制油门拉线的车速控制装置，很容易被人为地改装或拆除，所以基于控制机械式油门踏板的车速限制装置是不满足标准要求。

（3）在实际使用中，速度传感器的质量至关重要。据了解，国内企业生产的速度传感器和国外企业提供的发动机ECU 不能很好匹配，影响了车速限制系统的性能。如果采用的速度信号传感器性能、质量不过关，一旦传感器出现故障，就会影响发动机ECU 正常工作。GB/T 24545-2009《车辆车速限制系统技术要求》标准的强制实施，将促使发动机和整车生产厂家不断改进车速限制系统的性能。

（4）整车生产厂和发动机厂必须在整车出厂前安装好限速装置或设置好限速功能，并采取措施防止其被人为改动，同时在主管部门对车辆的一致性检查中和在车辆年检中应该将检查安装的限速装置或设置限速功能的完好性作为重点检查内容之一。

（5）安装限速装置或具有限速功能的车辆应该同时配备具有行驶记录功能的GPS装置，这样可更加有效、方便地对运行车辆进行监控。

（6）随着现代电子信息技术的发展，特别是蓝牙、无线通信技术、GPS技术的日益成熟，车速限制技术将被应用于智能交通管理系统，即可根据路况及交通情况，通过与车辆以外监控室进行通信，实时调整限制车速，保证最有效的道路畅通和道路安全。当然，车辆限速技术发展到智能交通阶段，将突破现行标准对不可调式车速限制系统的要求，将会需要可实时调整的车速限制系统。

参考文献

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[7]GB/T 24545-2009，车辆车速限制系统技术要求[S].

Study on Active Speed Limitation System for Motor Vehicles

Liu Wei
（Chongqing Vehicle Test&Research Institute Co. Ltd, Chongqing 401122）

Abstract:This paper introduces the main technical requirements of domestic standards for various types of vehicle speed and speed limitation system. And study on active speed limitation system for motor vehicles. Determine the set value of the maximum speed of city bus through the acquisition of road spectrum method. Finally, suggest the practical application problems of the speed limitation system and the future direction to develop it.

Keywords:Speed limitation system; Accelerator Pedal; Engine ECU

中图分类号：U463.8

文献标识码：A

文章编号：1671-7988（2016）05-48-03

作者简介：刘伟，硕士，就职于重庆车辆检测研究院有限公司。从事汽车测试技术与研究。