汽车创新设计大赛

“晶马杯”第三届汽车创新设计赛参赛作品华东交通大学2019/9/30消除“内轮差”隐患的安全预警系统参赛成员：刘敦开，肖强，熊淑云指导老师：薛龙，李骏目录一、目的意义二、研究现状三、总体设计方案四、具体方案设计五、设计特点六、总结一、目的意义汽车在最近几年的得到了迅猛发展，给我们带来了不少便利，但是也带来不少的隐患，“内轮差”就是比较容易被大家所忽视。案例2013年11月15日上午，一辆大货车在南宁秀厢大道秀安路口右转弯时，与一辆电动车相刮碰，6旬电动车车主当场死亡。2013年11月16日上午，一辆大货车在南宁大学东路右转弯进入相思湖东路时，与一辆电动车发生碰刮，5旬电动车车主当场死亡。罪魁祸首：货车在右转弯时，副驾驶室后面的车身在一定时间内是绝对的视力盲区。案例2013年，在九江的大货车司机李某某驾驶重型货车去送货，谁料在十字路口右转弯时与一辆电动车发生碰刮，造成一人死亡的悲剧。2013年，瑞昌市被告人李某同样在十字交叉路口右转弯的过程与电动车刮碰，造成乘坐电动车后坐的段某某被货车右后轮碾压致死的交通事故。经瑞昌市公安局交通管理大队认定，被告人负此次事故的全部责任。引发思考从以上案例中我们深切地感受到内轮差的问题不容小觑。一般小轿车的内轮差比较小，为1米左右。货车，尤其是挂车，由于其车身比较长，产生的内轮差可达2米以上。车身越长，内轮差越大，危险系数越高！二、研究现状后视探头工况较好的车辆都推荐安装后视探头，发动车辆后，眼前的液晶屏自动显示右侧的盲区画面；挂档倒车，安装在尾部的高清探头也将后方画面实时传送至屏幕。雷达报警器对工况较差的车辆，为避免摄像头被污染，则安装雷达报警器，只要有电动车、自行车、行人靠近车身1.5米范围内，驾驶室内报警器就会报警。大货车弯道安全警示系统该系统利用红外线感应器及LED灯等设备进行系统设计，对靠近大货车转弯危险区的车辆和行人进行感应和警示。“LED灯将光线投射到大货车的侧位，行人看到光线后容易及时避让。另外，红外线感应器能够迅速感应到货车周边事物，通过红外线感应器，货车司机便可以知道货车旁边是否有人，方便司机作出判断”。已有设计的不足纵观已有设计，多种多样，各有特点，总体思路都是让内轮差更直观地展现出来。但我们认为还是存在一定的不足：1.有的装置只是起到提醒货车司机或者行人的作用，还没有装置同时提醒司机和行人。2.有的装置用到了摄像机，然后司机通过液晶屏看到内轮差范围，但是这就要司机时不时低头看，尤其在晚上的时候。对司机的注意力有一定的影响。3.对于弯道警示系统，LED灯在白天光照较强时不易看到。4.有的装置是依靠司机打了转向开关的时候装置才开始工作，这在一定程度上是依赖于司机的良好习惯的。5.激光雷达装置安装的位置是货车侧身，且需要多个传感器，探测区域近似于矩形，而内轮差危险区域是扇形，这样很大程度上存在误报的可能性。三、总体设计方案货车转弯触发转角传感器，判断向左或向右转弯启动角度感应器，计算内轮差危险区域是启动雷达探测危险区域是否有行人否驾驶室内警示方案一：利用HUD方案二：安装简系统将危险区域的单的警示装置，例影像投射到前挡风如蜂鸣器或者语音玻璃提醒对行人的警示：车侧身安装的蜂鸣器和语音提醒（危险请远离）开始工作，晚上时可以用LED灯将危险区域投射到马路上，让行人更直观看到。方案与策略方案设计图原理介绍转弯感应及计算：当货车转弯时，安装在转向轴上的转角感应器开始工作，判断出货车是右转还是左转弯，并且得出转弯的角度，然后计算出内轮差的范围。雷达探测：这个时候安装在货车车尾的雷达探测危险区域是否有障碍物。危险警报：若感应到有行人，微型摄像头开始工作，进行摄像，车内警报：通过最新的HUD系统将影像投射到货车前面的挡风玻璃上，让司机看到危险区域的具体信息车外警报：转向闪烁灯、蜂鸣器、以及语音提示，晚上可以用LED灯。四、具体方案设计涉及内轮差计算的数学模型转向触发装置—转角传感器雷达测距车内预警仪表板警示（灯光、声音）HUD投影技术车外预警语音提示、蜂鸣器、闪烁灯LED投射内轮差数学模型如图所示，转弯半径为rA，轴距为l，则我们可以算出后轮轨迹OB的半径为，内轮差为得出因内轮差产生的危险区域的面积为即可以看出：危险区域的面积与车辆的转角有很大的关系，转角越大，内轮差越大，危险面积也就越大，当转角为45°时，有最大的危险面积：22Arl22D=tan2AArrll)(21212222lrlrlSAA22tan21tan21lllS)tantan(21)tan1(212222ll)41(212lS符号说明符号意义单位前轮的转向半径后轮的转向半径折腰点的轨迹半径参数方程参数转向角前轮轮距折腰式机组前半段长度类别车型轴距/m最小转弯半径/m内轮差/m模型1模型2小型车奇瑞QQ2.344.830.61-标致2062.445.030.63-金龙中型客车3.807.840.98-柯斯达3.948.131.02-大型车大货重卡13.80+1.356.73-1.01大运重卡25.95+1.8010.22-1.72部分车辆内轮差统计表转向触发—转角传感器当货车转弯时，触发转角传感器，安装在转向轴上的转角感应器开始工作，判断出货车是右转还是左转弯，并且得出转弯的角度，然后通过前面所建立的内轮差模型计算出内轮差的范围。雷达探测本设计中，雷达探测器安装在汽车的尾部。在前面已经得到内轮差区域范围的基础上，安装在货车车尾的雷达探测器探根据车轮转过的角度测出危险区域是否有行人或者其他的障碍物。车内预警--HUD系统抬头数字显示仪(HeadsUpDisplay)它把重要的信息映射在风窗玻璃上的全息半镜上，使驾驶员不必低头就可以看到重要信息。并且，HUD只有当你眼睛聚焦到那里的时候才会注意到它，HUD显示不会在行驶中干扰司机的视线，正常驾驶眼睛注意观察路况时，人的眼睛是看不到HUD的内容，HUD处于“隐形状态”，但其实它还在那里，只是我们的眼睛没去注意它，这样就保证了驾驶员的眼睛一直观注路况。它充分利用了人眼的智能对焦功能。这项HUD显示技术还有一个独到的优点在于它不受光线的影响，无论是在白天还是晚上，只要自己想观察车身的状况，影像的清晰度完全不受影响而且屏幕的亮度是可以随意调节的，可以按照自身的需求设置亮度。车外预警车外预警的方式有多种，在探测到内轮差危险区域内有障碍物时，安装在车侧身的转向闪烁灯、蜂鸣器以及语音提示都开始工作，在晚上还可以考虑使用LED灯，将危险区域投射到马路上，让行人更加直观地注意到危险区域，以便可以及时远离。五、设计特点双向提醒：该装置在提醒司机的同时也很有效地对行人也起到了提醒的作用。让行人由被动变成了主动避开，晚上的时候还可以通过LED灯光直观地看到危险区域。直观显示：为了让司机更好地了解到内轮差内的情况，司机不需要低头就可以看到，这样不需要分散司机的注意。智能化：转角传感器安装位置和传统的不同，不需要依靠司机的开车习惯，智能地感应到汽车已经转弯。降低误报：左右两个激光雷达探测安装于车尾，且向前探测，呈现一定角度的扇形区域，和内轮差危险区域吻合，这样子很大程度上降低了误报的概率，减少了激光雷达探测的数量。六、总结经过指导老师的谆谆教导以及我们的不懈努力，终于如期地完成了这次汽车创新设计大赛的任务！不仅锻炼了我们综合运用所学的知识，解决实际问题的能力，而且使我们的经验得到丰富。通过这次比赛给我们增加了很大的信心，同时这也让我们在未来的工作和学习中表现出更高的应变能力。