曹菁 孟宪皆

摘  要：随着我国汽车保有量不断增加，交通安全问题亦日渐突显，面对频繁发生的驾驶员误将油门踏板当作制动踏板而引起严重交通事故的现象，防误踩油门技术愈来愈受到人们的重视。分析驾驶员误踩油门的原因并对国内外的汽车防误踩油门装置的研究现状进行归纳总结，最后对防误踩油门技术的发展趋势进行展望。

关键词：汽车;误踩油门;研究现状;发展趋势

引言

汽车成为了越来越多人的代步工具，2014年，汽车产销量呈现平稳的增长趋势，连续6年蝉联全球第一。但是因交通事故造成的伤亡触目惊心，在紧急状况时，由于紧张、走神等原因，导致误将油门当作制动而引发的交通事故约占到12.6%[1]，国内外很多汽车研究人员对目前存在的误将油门当制动的现象提出了许多相关的研究方案，对汽车原有油门和制动机构进行相应的改进，但真正运用到实际生产中的防误踩油门装置却很少，国内对于防误踩油门装置的研究仍处在初级阶段，对于现有的防误踩油门装置存在的缺陷还需要进一步的完善。

对防误踩油门装置研究现状归纳总结显得十分重要，亟需研制出一种成本低、判别精确度高、通用性强的防误踩油门装置来解决驾驶者误将油门当作制动的问题。

1 误踩油门原因分析

（1）缺乏驾驶经验的新手，在遇到突发情况无法正常应对，慌乱中错踩油门;（2）驾驶汽车时心神不专，遇到紧急情况就会措手不及，导致错踩油门;（3）疲劳驾驶，反应迟钝，可能错踩油门;（4）司机酒后驾车，神经中枢会被抑制，判断能力变得迟钝，可能导致误踩。

通过调查研究，目前存在的防误油门装置主要以两类形式存在：一类是纯机械式;另一类是电子与机械结合式，下面对国内外的防误踩油门装置的研究现状和存在问题进行分析。

2 纯机械式防误踩油门装置

2.1 国外的纯机械式装置

国外主要以美国、日本和欧洲一些发达国家对防误踩油门装置的研发取得的成果较为显著，早在20世纪70年代，国外就有相关学者对司机在加速与刹车时脚部不同的动作特征而对传统的汽车油门和制动踏板结构进行改造[2]，设计出机械式油门与刹车合成装置，下面是几个比较有代表性的纯机械式油门与刹车合成装置。

日本学者MATSUNAGA K， NARUSE M等设计一种测压式的油门与刹车合成装置[3]，司机加速时，右脚前端向右侧平移侧压油门踏板实现加速，当需要制动时，右脚前端踩下制动踏板实现制动，制动踏板被压下的同时油门踏板被释放从而加速解除。

瑞典学者Gustafsson设计并由瑞典Nomix发展公司进一步研发得到一种新型油门与刹车合成的单踏板装置[4]，司机加速时，以踏板后部的轴为轴心，脚的前部踩下踏板，使踏板沿着该轴作旋转运动实现加速，当需要制动时，脚掌将整个踏板踩下实现制动，瑞典两大汽车生产商沃尔沃和绅宝均对单踏板装置的汽车安全性能感興趣，但两家公司在进行测试后均表示，没有马上开发生产这种汽车的计划。

虽然纯机械式的油门与刹车合成装置能够获得较为可靠的制动效果，但是此类装置改变了司机正常踩油门和刹车的习惯，对传统油门和制动结构改动较大，难以在车辆中进行普及应用。

2.2 国内的纯机械式装置

对于国内的纯机械式防误踩油门装置，其中国内的油门与刹车合成装置主要以专利的形式存在，尚没有成熟性的产品，除了油门与刹车合成装置以外，国内还存在一类以油门踏板的作用力或油门踏板角速度的大小为判别依据的机械联动补救装置。

梅哲文等人，设计出了一种油门与制动机械联动补救装置[5]，该装置主要由内箱体和外箱体组成，内箱体通过相关元件与节气门连接，外箱体与制动踏板连接，正常情况下踩下油门踏板，内箱体转动从而拉动节气门，使汽车正常加速，若司机误踩了油门，由于踩油门的速度过大，内箱体竖向导轨方向向下滑动，使内外箱体相互嵌套，内箱体带动外箱体一起转动从而拉动制动踏板，起到了误踩油门后紧急制动的作用。

李俊、郭厚  等人设计了一种油门与制动机械联动补救装置[6]，在紧急情况下误踩油门时，油门踏板带动油门转轴使另一个轴快速旋转，当转速到一定值时，转轴上的离合器使连接块与转轴固接，连接块与制动拉杆一起转动，拉杆拉动制动拉线和熄火拉线，使汽车熄火并停车。

目前存在的机械式防误踩油门装置普遍对传统的油门与制动改动较大，对汽车内部结构考虑欠妥，改变了司机踩油门和刹车脚部的正常感受，虽然成本较低，但判别精度和响应速度都有待提高，并存在设备维护困难等问题。

3 电子与机械结合式防误踩油门装置

3.1 国外的电子与机械结合式装置

国外的电子与机械结合式的防误踩油门装置主要是以控制技术为基础并且主要应用于一些高端车上进行相关研究。

德国continental公司研制了名为AFFP（accelerator of force feedback pedal）的装置，在汽车内部安装相关传感器采集行车线路和自车车速，如果驾驶员在遇到紧急情况误踩了油门，AFFP装置判定为车辆处于危险的行车距离时，油门踏板下面的电机将对油门施加向上的力，可以较为有效纠正驾驶员的误踩行为，由于该系统成本较高，同时对汽车自身硬件的要求较高，此技术主要应用于高端汽车上进行相关研究[7]。

日本尼桑公司推出了一种油门误踩辅助技术，这项技术将通过日产车型所配备的全景监测系统（Around View Monitor），利用车辆四周分布的摄像头，判断车辆是否处在停车场的环境当中。若在汽车的周围监测到有障碍物，这时司机误踩油门时，系统会限制汽车的加速。但这些技术中全景式影像监控系统的图像解析等高端技术，成本比较高，这项技术将主要运用在高端汽车当中，很难在普通民用汽车中进行普及应用。

3.2 国内的电子与机械结合式装置

在国内的电子与机械结合式的防误踩油门装置中，存在一类利用压力开关传感器触发电子控制电路进而控制相关执行装置的设计。贾佳鹏所设计的防误踩油门装置，该装置针对使用气压制动的中大型汽车，利用在加速踏板行程的最末处安装一个压力开关，当压力开关受到较大压力时开关接通，当误踩油门时压力开关接通，使并联在制动踏板管路两侧的电磁气阀打开使汽车制动[8]。对于利用压力开关传感器触发电子控制电路进而控制相关执行装置的这类设计，虽然对原车结构改造少，成本较低，当系统判别驾驶员为误踩油门时油门已经被踩到底，在实现制动之前必然会加速，虽然最后实现了制动的效果，但是停车的距离较长。

在国内的电子与机械结合式的防误踩油门装置设计中，还存在一类以单片机为核心的防误踩油门装置，单片机通过相关传感器采集的信号来控制相关执行装置实行紧急制动。

其中，有利用相关传感器采集到的油门踏板踩压速度或踩压加速度信号作为驾驶员误踩油门的判定依据。例如，陈松等设计的防误踩油门装置，利用光电耦合器检测加速踏板的动作速度，当驾驶员踩油门踏板时，单片机将收集的踩油门的时间与预设时间比较，若踩油门过急从而实行紧急制动[9]。又如王俊华，张开明等设计的一种防误踩油门装置，当误踩油门时，安置于踏板后侧的触杆移动过快，从而使与触杆相连的电容电桥平衡被破坏，产生一个电压信号进入单片机，单片机发出控制信号使车载打气泵联动刹车踏板使汽车制动[10]。

有的设计是利用相关传感器采集到的节气门开启信号作为驾驶员误踩油门的判定依据。例如，胡振奇等利用了驾驶员正常踩油门和误踩油门存在的节气门角速度不同，利用节气门位置传感器采集节气门的角度信号，利用差分法得出节气门角速度信号，若瞬时数字量超出设定的临界值，单片机控制安装在真空助力器处的电磁阀使真空助力器膜片动作，实现制动[11]。

有的设计则是利用电磁感应的原理，线圈切割磁感线而产生的电信号作为驾驶员误踩油门的判定依据[12]，例如，杨发权等设计的防误踩油门装置，该系统由油门判断电路、单片机、切断油门部分及驱动刹车部分组成。若误踩加速踏板，连接加速踏板的感应器就会产生电磁感应电信号，通过单片机自带中的AD模块将感应信号转换为数字信号，若检测得到的数字电信号大于设定的临界值，则判断为误踩油门，单片机通过驱动电路控制相关的继电器实现驱动刹车并切断油门。

4 结束语

通过对国内外纯机械式防误踩油门装置以及电子与机械结合式的防误踩油门装置的调查研究可知，无论是以哪一种形式的防误踩油门装置，其目的都是為了避免误踩油门导致的交通事故。对于纯机械的防误踩油门装置虽成本较低，但往往存在对传统油门和制动结构改动较大，使人较难适应，难以在车辆中进行普及应用，对相关零部件的安装要求较高，还存在机械损耗、设备维护困难等问题，随着电子控制技术的不断发展，对电子与机械结合式的防误踩油门装置的研究成为了当前防误踩装置研究的主要趋势，电子与机械结合式的防误踩装置相对于纯机械式装置能够更加迅速的实现汽车的紧急制动等保护措施，更加智能化，当前存在的电子与机械结合式大部分采用测量油门踏板踩下速度或加速度的方法，并设定某一临界值作为误踩判别临界值，判别误踩的依据较为单一，判别精度有待进一步提高，并且对电路控制系统的可靠性要求较高，需要进一步提高当前装置的稳定性。

目前防误踩油门装置以方法、方案的原理性设计居多，现有的防误踩油门装置还没有真正转化为产品大量投入到汽车的实际应用当中，针对现存的防误踩油门装置存在的问题还需要进一步完善，设计出一种判别精度更高、性能稳定、成本较低、通用性强的防误踩油门装置显得尤为重要，对于提高车辆主动安全有重要意义。

参考文献

[1]邓彪，简晓春.汽车误踩油门智能保护系统的设计[J].交通科学与工程，2014，30（2）：67-71.

[2]POOOK G K， West A E， Tobbn T J， et al. A combined accelerator-brake pedal[J]. Ergonomics， 1973， 16（6）： 845-848.

[3]MATSUNAGA K， NARUSE M， MUTO F， et al. New brake pedal and accelerator bar system to prevent the mistake of pressing down the accelerator instead of the brake in emergency situations[C]//Int. Conf. Traffic and Transport Psychology， Valencia， Spain. 1996.

[4]NILSSON R.Evaluation of a combined brake-accelerator pedal[J]. Accident Analysis & Prevention， 2002， 34（2）： 175-183.

[5]梅哲文，李晓佳，王明环，等.汽车油门防误踩紧急刹车装置[J].机械设计与制造，2010（10）：201-203.

[6]李骏，郭厚  ，罗光明，等.汽车防误踩油门紧急制动装置[P].中国专利：CN2625214Y，2004.

[7]霍庆泽.力重于适—油门踏板安全辅助系统[J].世界汽车，2008（10）：30-30.

[8]贾佳鹏.防误踩油门装置的设计构想[J].汽车电器，2006（8）：9-10.

[9]陈松，张娜.基于AT89S52单片机的误踩油门控制器的设计[J].西昌学院学报：自然科学版，2009，23（3）：73-75.

[10]王俊华，张开明，张力.一种驾驶员误踩油门紧急制动装置[J].计算机测量与控制，2012，20（9）：1-6.

[11]胡振奇，朱昌吉，李君，等.汽车防误踩加速踏板系统的研发[J].汽车工程，2011（8）：713-716.

[12]杨发权，谭海曙，于昕梅，等.急刹车误踩油门应急系统[J].电子技术，2013（2）：75-77.