新型智能电磁制动防追尾系统的研究
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【摘
要】本文公开了一种新型智能电磁制动防追尾系统，旨在提供一种当两车靠近时可以同时降低车辆运行速度的电磁制动防追尾系统，它包括中央处理器、固定线圈、测速仪、测距仪，分别在车身尾端和前端安装固定线圈和测距仪，测距仪测量本车辆与靠近车辆的距离，测速仪则分别固定在车身内外，一个测量自身车辆的速度，一个测量靠近车辆的速度，当两个都安装有电磁制动防追尾设备的车辆靠近时，安装在车辆前后的电流方向不同的通电线圈会产生斥力作用，车辆由于在斥力的作用下会逐渐减小速度和保持一定的车距，从而有效的防止车辆发生追尾事故。
【关键词】智能；电磁斥力；固定线圈；防追尾
引言
现如今，随着高速公路的推广和车辆技术的发展，使得车辆的行驶速度不断提高，与此同时，也带来了一定的安全隐患，比如车辆碰撞、追尾事故等，不仅导致车辆发生损坏，而且也严重威胁到了人类生命安全。一般的制动方式只局限于利用刹车阀产生摩擦力或者通过电磁线圈产生的斥力作用到车辆轮胎上面，无法克服传统制动带来的缺点。而且目前车辆上的一些安全装置，如安全带、安全气囊、保险杠等均为被动式系统，从本质上讲，其功能只能减轻事故的程度，并不能有效的防止事故的发生。人们越来越认识到，如何利用先进技术，辅助汽车驾驶者对影响公路交通安全的人、车、路等环境进行实时监控和报警，在危急情况下由系统主动干预驾驶操纵、辅助驾驶者进行应急处理、防止汽车碰撞事故的发生，显得尤其重要。
本文研究的新型智能电磁制动防追尾系统是一款利用中央处理器、固定线圈、测距仪和测速仪、报警装置等进行智能防追尾的系统。它的作用旨在对可能发生的追尾事故进行预防报警并主动防御。它不是在事故发生以后为减小事故损害程度的保护装置，因此它是从根本上来减少追尾事故所带来的损害。
系统总体系统设计
图一为整个新型电磁制动防追尾系统的模拟图，首先，测距仪和测速仪实时将自身车辆数据和靠近车辆运行数据发送反馈到中央处理器中，中央处理器经过计算处理，并判断前后线圈是否满足两车相撞的条件，如果满足，则会对前固定线圈或者后固定线圈发出指令，相应固定线圈通电，通电线圈产生斥力，从而使两车之间保持了一定的距离，达到了防追尾的效果。
图二：固定线圈的大致安装位置（有的车辆如果有保险杠的可以综合利用上）；
图三：新型智能电磁制动防追尾系统电路图（如下图）；
在图三中：1、车后测距仪，2、车外测速仪，3、车载测速仪，4、中央处理器，5、车前测距仪，6、手动开关，7、自动开关，8、车后固定线圈、9、报警灯，10、报警发声装置，11、车前固定线圈，12、手动开关。
新型智能电磁制动防追尾系统工作原理：在小轿车前后两端都安装已制成的固定线圈，同时在车辆内外部安装测速仪，内部的测速仪主要测量本车辆的速度，外部测速仪主要测量前后靠近车辆的速度，并在车辆前后安装测距仪，这几个仪器分别通过输入端连接到中央处理器上面，两种仪器设备及时将本车和靠近车辆运行数据记录并反馈到中央处理器内，中央处理器根据已经存储的数据快速处理计算，并判断是否满足两车相撞的条件，一旦满足相撞的条件，中央处理器先会智能判断是哪个测距仪数据满足相撞条件，并对相应的固定线圈发出指令，从而使得车前或者车后的固定线圈及时通电；如果与车前和车后靠近的车辆都满足相撞条件，则两个固定线圈都会通电，根据安培环路定理和高斯定理，通电线圈之间由于电流方向不同会产生斥力，智能电磁制动器处于工作状态，如果自动开关闭合失效或者凭经验人为判断满足相撞条件时，我们也可以通过闭合与自动开关并联的手动开关来打开电磁制动系统。在此过程中，两车之间由于存在斥力，保持了一定的车距，减小了车速，避免了追尾事故的发生。制动过程中，由于测速仪和测距仪实时不断地反馈车辆运行数据，所以，当速度与车距经处理器计算不再满足两车相撞的条件时，电磁制动系统自动关闭，如果在自动开关断开失效时，我们可以人为的断开与它串联的手动开关，这样也可以强制使电磁制动系统停止工作。当两车运行速度都慢下来后，如果还需要进一步的安全制动，驾驶员可以采取刹车等一系列的制动动作。
为了考虑到制动效果的最大化和方便研究车辆碰撞，我们可以将安装在车辆前后的固定线圈近似为矩形线圈，这时我们就可以利用研究矩形通电线圈之间的斥力来获得车辆追尾时本系统能够达到的理想制动力。
为了增强防追尾的可预知性，我们可以添加一个报警模块（如图中9报警灯和10报警发声装置），当中央处理器对前后固定线圈发出指令时，智能开关自动打开，相应报警灯亮，报警发声装置提前发出语音通知，提高了事故的可预知性。
系统软件设计
系统软件包括主程序、初始化子程序、报警子程序、数据处理子程序、计算车距程序、计算车速程序、系统中断程序、固定线圈工作程序，主程序负责调动初始化子程序、报警程序等其他程序。开始先进行程序初始化，然后测距仪和测速仪进入工作状态，测距仪通过对发出信号和接受信号的时间差来计算本车辆与靠近车辆的距离，测速仪通过中断器或者通过车距与所用时间的比来获得自身车辆的车速和靠近车辆的车速，当测距仪和测速仪实时反馈到中央处理器的数据经过计算和处理，满足两车相撞的条件时，主程序会主动调用报警子程序和固定线圈工作程序、系统中断程序；当测距程序和测速程序反馈到中央处理器的数据经计算不再满足两车相撞的条件时，主程序会对报警子程序和固定线圈发出关闭指令，从而达到智能防追尾的效果。
结论
本文研究的新型智能电磁制动防追尾系统与传统的被动型防御系统比较，具有先进性、主动性、创新性、适用范围广的优势，该系统的最大特点就是不仅可以智能启动并提前预警，而且可以主动防御，从根本上克服了传统机械制动带来的硬件磨损，将以往的防追尾系统从防御性转变为主防结合。当系统预警将要发生追尾时，驾驶员有着灵活的选择，可以人为强制打开系统，当不再满足追尾条件时，系统会智能关闭，如果智能关闭失效，驾驶员则可以人为强制关闭，因此，本系统也具有一定的安全性、可操作性，让驾驶员有足够的时间思考如何应对和处理即将发生的追尾事故。
参考文献
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