一種汽車尾部智能車載警示裝置

崔藝馨 孔暄 王文杰

摘?要：本項目提出一種汽車尾部智能車載警示裝置。該裝置由事故感應模塊、多關節伸出模塊、三角警示模塊三部分組成，解決了現有的防二次事故警示裝置警示信號不明確、占用空間過大等問題，且具有自動化、便攜化等優點。

關鍵詞：交通安全；二次事故；監測預警；智能化

隨著我國機動車保有量持續增長，近幾年交通方面引起了大家足夠的重視。當遇到某種情況時，由于駕駛員失去主動能力或缺乏處置經驗，事故預警系統尚不完善等原因，極有可能與后方隨之而來的車輛發生二次事故。

根據《道路交通法》規定，事故發生后應下車擺放三角警示牌以警示后方來車。白天高速公路上，應在距離車尾150米處放置三角警示牌。然而，從駕駛員下車到將三角警示牌放置完成的這一段時間內，后車常因得不到警示，與前車發生二次追尾事故或其他情況。

根據胡源［1］“高速公路二次事故成因及其預防對策研究”調查表明，二次事故具有可預防性，若能在一次事故發生后發布及時有效的預警信息，二次事故發生率將大幅降低。因此，針對目前我國二次事故數逐年攀升的態勢，市場亟須一種實用有效的預防二次事故警示裝置。

1?現有技術調研

根據調研我們發現了幾種現有的防二次事故警示裝置，但同時這些技術均存在一定的問題，以至于它們未能真正投入市場。

王鵬宇等［2］提出了“一種新能源汽車用防止碰撞及連續碰撞的安全警示燈”，其在汽車四角均設置有事故發生后自動開啟的安全警示燈，以提高汽車安全系數。但是，該裝置的可視范圍小，警示效果較差。

林航［4］提出了“一種搭載汽車故障停車警示牌的小車及其發射設備”，利用收納箱存放小車并把小車發射出去，離開收納箱后的小車自行行駛到設定的極限距離處將小車固定并豎起警示牌。但是，該裝置對使用環境要求較多，難以實現廣泛應用。

綜上，現有的預防二次事故警示裝置存在需要人為干預、警示信號不明確、占用空間影響駕駛員日常對車輛的使用、受環境限制嚴重等問題。目前尚無一種能夠有效填補警示空白時間的防二次事故警示裝置。

因此，研發一種解決現有問題的新型防二次事故警示裝置已成為一個重要的研究課題，這對于交通安全具有重要的現實意義。

2?總體設計

2.1?工作原理

一種汽車尾部智能車載警示裝置，屬于智能交通技術設備領域，包括事故感應模塊、多關節伸出模塊、三角警示模塊。

其主要工作原理如下：本裝置的事故感應模塊利用陀螺儀、碰撞傳感器和三軸加速度傳感器判斷事故是否發生，并通過主機控制后備箱打開，實現事故感應自動化。在后備箱打開后，主機控制啟動收縮在后備箱蓋板的裝置。多關節折疊伸出模塊完成四次向外向上的展開動作，最后三角警示模塊展開并工作。多關節伸出模塊能夠在感應到車輛碰撞后短時間內實現自主伸展，無須人為操作啟動。三角警示模塊與多關節折疊伸出模塊共同在后備箱蓋板內側以折疊的形式儲存，完成展開后呈三角狀。同時，啟動發光警示裝置和聲音警示裝置警示后方來車，如圖1所示。

2.2?事故感應模塊

事故感應模塊由主機、陀螺儀、碰撞傳感器、三軸加速度傳感器、備用電源和后備箱感應碰撞自動打開裝置組成。主機與陀螺儀、碰撞傳感器、三軸加速度傳感器、備用電源、后備箱感應碰撞自動打開裝置、三角警示模塊及聲音警示裝置連接，如圖2所示。

主機是在接收到上述各傳感器的信號后，實現多傳感器融合，利用動能定理、動量定理等公式計算出的閾值，判斷汽車是否發生碰撞事故，進行分析處理，發出工作指令使多關節折疊伸出模塊和三角警示模塊開始工作。

2.3?多關節伸出模塊

多關節折疊伸出模塊包括固定裝置、四節金屬桿件、電機等。

多關節折疊伸出模塊通過電機驅動圓柱鉸鏈連接的多關節折疊桿件轉動。多關節折疊伸出模塊，在未收到主機工作信號時，在后備箱蓋板內側以折疊收縮的形式儲存。在收到主機工作信號后，后備箱打開，通過多級伸縮的折疊桿結構向外向上伸出。在最后一級桿展開完成后，三角警示模塊開始工作，如圖3所示。

多關節折疊伸出模塊有折疊和展開兩個狀態。

在展開狀態下，檢測到事故信號，金屬桿件Ⅰ、金屬桿件Ⅱ、金屬桿件Ⅲ及金屬桿件Ⅳ在驅動電機作用下伸出汽車后備箱蓋，金屬桿件Ⅰ、金屬桿件Ⅱ、金屬桿件Ⅲ及金屬桿件Ⅳ相互角度固定，且金屬桿件Ⅰ與地面垂直。

在折疊狀態下，未檢測到事故信號，固定裝置通過環保型強力膠固定在后備箱上，金屬桿件Ⅰ、金屬桿件Ⅱ、金屬桿件Ⅲ及金屬桿件Ⅳ順次折疊在一起，收縮在汽車后備箱蓋內側。

2.4?三角警示模塊

三角警示模塊由三角折疊裝置、發光警示裝置、聲音警示裝置組成。三角折疊裝置包括兩組連接桿組，兩組連接桿組對稱設置在金屬桿件Ⅰ上。

連接桿組在金屬桿件Ⅰ上有收縮和展開兩種狀態。在收縮狀態下，未展開的兩側對稱的連接桿組收縮折疊，進入金屬桿件Ⅰ的縫隙中，收納入中間，如圖4所示。在展開狀態下，連接桿組展開，在連接桿組的最后一級連接桿完成動作后，兩組連接桿組完全展開形成一個三角形的形狀，如圖5所示。三角警示模塊展開工作的同時，開啟發光警示裝置、聲音警示裝置，對后方車輛起到警示作用。

3?工作過程

在多關節折疊伸出模塊展開過程中，關節處的電機驅動圓柱鉸鏈連接轉動，驅動所述多級折疊裝置完成四次向外向上的伸展。四節金屬桿件（金屬桿件Ⅰ、金屬桿件Ⅱ、金屬桿件Ⅲ及金屬桿件Ⅳ）依次展開，如圖6所示。

電機控制金屬桿件轉動。根據車型、環境等實際應用情況，調整各個電機控制轉動的角度。驅動電機調整適配后設置為默認值，之后即可自動展開至合適的角度。根據前期程序設計，當控制前一個金屬桿件展開的驅動電機結束工作1s后，控制下一個驅動電機工作開始。保證每節金屬桿件有序有效地在極短的時間內展開，適合應用于緊急場景。

多關節伸出模塊將三角警示模塊抬升至警示效果更好的高度，接著涂有反光材料的三角警示模塊展開呈三角狀，如圖7所示。同時，開啟驚嘆號狀的雙閃LED燈和蜂鳴器，警示后方來車。

4?項目優點

4.1?警示效果明確化

三角警示模塊將利用多關節金屬折疊桿結構伸出的三角折疊裝置與傳統的發光警示裝置、聲音警示裝置相結合，很大程度上提升了示警效果。同時，利用多關節折疊伸出模塊將三角警示裝置抬高，增大其可視范圍，后方車輛提供明確的警示信號，提示后方駕駛員提前減速。

4.2?安裝儲存便攜化

本項目設計了一種多關節金屬折疊桿結構，考慮到后備箱空間限制的特殊性，該結構在安全未啟動的情況下，為每一級桿件設計空槽，以折疊的方式收縮儲存，極大地節約了空間，便于安裝攜帶，同時不影響車主正常使用后備箱。

4.3?事故感應自動化

一種汽車尾部智能車載警示裝置采用碰撞傳感器和三軸加速度傳感器。在車輛受到強烈撞擊時，碰撞傳感器輸出端發出信號。三軸加速度傳感器監測車輛發生側翻、碰撞等事故時的加速度以確定汽車的運動狀態。兩個傳感器通過同一個與門與主機連接，當判斷事故發生時，向主機發送事故信號。

4.4?應用工況多元化

本裝置適用性好，應用場景廣泛?？蓱糜陟F天、雨雪天等各種能見度較低的自然環境，也可以在隧道、轉彎等路況運行良好。同時，本裝置適用于轎車、SUV、MPV等各種常見車型。

5?應用前景分析

本裝置主要針對兩類應用場景。一類場景是事故較為嚴重，駕駛人喪失主動能力，系統已檢測到該事故，裝置自動打開。由于駕駛人已喪失主動能力，無法放置三角警示牌或打開危險報警閃光燈，處于極其危險的狀態，本裝置提供了最后的警示保護。

還有一類場景是發生輕微事故，裝置未觸發，駕駛人具有主動能力，通過觸發車內設置的按鈕手動開啟本裝置。確保環境安全后，再依照法律規定放置三角牌。

目前，汽車安全裝置需求量大，預防二次事故的警示裝置擁有廣闊的市場。當前市場上尚無效果類似的同類產品，競爭對手少，發展潛力大。因此，本項目“一種汽車尾部智能車載警示裝置”市場前景廣闊，具有極大的應用推廣價值。

參考文獻：

［1］胡源.高速公路二次事故成因及其預防對策研究［D］.哈爾濱工業大學，2017.

［2］王鵬宇，馬洋洋.一種新能源汽車用防碰撞及連續碰撞的安全警示燈：CN213973798U［P］.20210817.

［3］黃振達.一種防止二次事故警示裝置：CN2093054?65U［P］.20190827.

［4］林航.一種搭載汽車故障停車警示牌的小車及其發射設備：CN111764318A［P］.20201013.

［5］侯立升.一種車輛后備箱自動開啟控制裝置、方法及車輛：CN107901880B［P］.20190917.

［6］方錫邦，鄭月楠.用于交通事故分析的汽車碰撞模型［J］.合肥工業大學學報（自然科學版），2006（04）：423426.

［7］黃靖，王健.汽車碰撞過程中加速度特征對乘員損傷的影響分析［J］.汽車科技，2010（01）：3034.

基金項目：吉林大學國家級大學生創新創業訓練項目（編號：202210183129）

作者簡介：崔藝馨（2002—?），男，漢族，江蘇南通人，本科，學生，研究方向：車輛監控預警。