汽車A柱盲區(qū)的消除與安全設(shè)計(jì)

吳磊　范例　王燁文

【摘 要】在車輛行駛過(guò)程中，因汽車A柱的存在而出現(xiàn)了一定范圍的盲區(qū)，在彎道路段容易發(fā)生側(cè)面碰撞的事故，影響行駛安全性。面對(duì)這一情況，駕駛員為了防止出現(xiàn)交通事故，往往側(cè)身前傾對(duì)前方路況進(jìn)行觀察，特別是左前方，使得駕駛舒適性持續(xù)降低。所以，怎樣消除A柱盲區(qū)，提高駕駛舒適性與安全性，是本文研究的關(guān)鍵。鑒于此，本研究作者結(jié)合自身所學(xué)知識(shí)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了消除汽車A柱盲區(qū)的方法，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】汽車A柱;盲區(qū);安全

中圖分類號(hào)： U463.83文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）16-0046-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.16.021

近年來(lái)，汽車的數(shù)量不斷增長(zhǎng)，我們對(duì)其依賴性也與日俱增。但是，隨著汽車使用率的增加，交通施工逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯，國(guó)家越來(lái)越重視交通事故，從政策層面加大了道路安全的監(jiān)管力度，對(duì)交通法規(guī)予以了嚴(yán)格規(guī)定。對(duì)于駕駛員而言，駕駛證考試越來(lái)越嚴(yán)格，對(duì)駕車技術(shù)的要求也越來(lái)越高。但是，對(duì)于汽車工業(yè)而言，汽車安全技術(shù)尤為關(guān)鍵。所以，對(duì)汽車A柱盲區(qū)消除予以合理設(shè)計(jì)，以此來(lái)提高汽車行駛安全性，這對(duì)于保障駕駛員安全以及推動(dòng)汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究背景

2017年10月25日，江某在駕車上班的過(guò)程中由于A柱盲區(qū)的影響，撞倒了路邊工作的環(huán)衛(wèi)工人，慶幸的是傷情并不嚴(yán)重;同年11月24日，新浪大連新聞報(bào)道了一起某品牌SUV汽車由于存在A柱盲區(qū)，駕駛員無(wú)法看清前方道路而引起了事故，導(dǎo)致出現(xiàn)人員傷亡的嚴(yán)重后果?；诖嗽谒邪l(fā)生的交通事故中，汽車A柱盲區(qū)是一個(gè)重要的原因，這點(diǎn)已經(jīng)引起了我們的共識(shí)。研發(fā)汽車A柱盲區(qū)消除系統(tǒng)，屬于汽車安全方面的里程碑成就，能夠很好地解決汽車在實(shí)際行駛時(shí)特別是轉(zhuǎn)彎的過(guò)程中發(fā)生的交通事故。所以，對(duì)汽車A柱盲區(qū)問題的解決，能夠推動(dòng)汽車安全技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

2 汽車A柱盲區(qū)消除研究現(xiàn)狀

汽車最早是由德國(guó)人卡爾·佛里特立奇·奔馳發(fā)明的，在其面市之后安全性就得到了人們的廣泛關(guān)注[1]。而在汽車工業(yè)發(fā)展過(guò)程中，如何確保消除汽車行駛中遇到的各種風(fēng)險(xiǎn)，已經(jīng)受到了廣大工程師的高度重視。針對(duì)汽車A柱盲區(qū)來(lái)說(shuō)，很多學(xué)者都進(jìn)行了深入的研究，主要內(nèi)容包括以下四點(diǎn)：其一，在汽車A柱上設(shè)計(jì)三角窗、倒車貼，雖然這可以在一定程度上起著控制事故幾率的目的，不過(guò)存在很大缺陷，當(dāng)A柱結(jié)構(gòu)變化后，難以達(dá)到車身設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面的要求，進(jìn)而不利于被動(dòng)安全性能;其二，改變A柱的材料來(lái)促進(jìn)其強(qiáng)度的提升，能夠在滿足A柱強(qiáng)度的基礎(chǔ)上對(duì)A柱尺寸予以縮小;其三，在樹脂玻璃當(dāng)中填充三角形的硬質(zhì)材料，并將其作為A柱的主要材料，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)A柱的透明化;其四，在車外安裝攝像頭，運(yùn)用線路連接到車內(nèi)，將等效顯示器安裝在A柱上，這樣就能將車外的路況信息在顯示器中顯示出來(lái)。

3 汽車A柱盲區(qū)消除設(shè)計(jì)的必要性

對(duì)于汽車而言，A柱不僅起到支撐的作用，還能在發(fā)生碰撞時(shí)承受相當(dāng)一部分的沖擊，因此A柱的橫截面積應(yīng)越大越好，這樣才能保證發(fā)生事故時(shí)駕駛室不會(huì)被壓扁，增大司乘人員的存活率。但汽車A柱的橫截面積越大，造成的視野盲區(qū)面積也越大，安全性越低，而駕駛員為了防止交通事故的發(fā)生，通常會(huì)側(cè)身前傾對(duì)前方的路況進(jìn)行觀察，這嚴(yán)重影響了駕駛員的駕駛舒適性。所以，當(dāng)前存在著汽車A柱橫截面積大小選擇的問題，為了能夠解決此問題，設(shè)計(jì)師們?nèi)栽谶M(jìn)行著不懈的努力。

4 汽車A柱盲區(qū)消除與安全設(shè)計(jì)

將高清曲面顯示屏與電路、高清廣角攝像頭連接起來(lái)，以此來(lái)形成電路系統(tǒng)，讓A柱盲區(qū)得到顯示，避免影響到駕駛員的視線。在高清廣角攝像頭的支持下，能夠輸入被A柱遮擋的汽車方左、右兩側(cè)的影像，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，通過(guò)電路向影像顯示設(shè)備進(jìn)行傳輸。這樣影像顯示設(shè)備就能夠?qū)⑵嘇柱遮擋的路況信息同步給駕駛?cè)藛T，方便其結(jié)合路況做出相應(yīng)的操作，降低交通事故的發(fā)生。

4.1 控制電路的設(shè)計(jì)

4.2 高清廣角攝像頭安裝位置及選取依據(jù)

汽車A柱盲區(qū)分為左、右兩側(cè)，兩側(cè)的盲區(qū)范圍存在較大差異。因?yàn)轳{駛員坐在汽車左側(cè)，因此相比于右側(cè)盲區(qū)，左側(cè)盲區(qū)范圍更大。汽車A柱左側(cè)盲區(qū)是當(dāng)駕駛員身體和車座垂直時(shí)，眼睛平視左側(cè)A柱所形成的角的車外部分，右側(cè)也是相同的道理。離車的距離越遠(yuǎn)，被遮擋的面積越大。結(jié)合數(shù)學(xué)幾何原理，應(yīng)在兩條射線和A柱的切點(diǎn)位置安裝高清廣角攝像頭，由于一共存在2個(gè)切點(diǎn)，可以將高清廣角攝像頭安裝在兩個(gè)切點(diǎn)之間，其剛好可以拍到駕駛員視線盲區(qū)內(nèi)的路況。高清廣角攝像頭能夠?qū)崿F(xiàn)360°照射，汽車左右兩側(cè)均安裝，這樣既能解決A柱盲區(qū)對(duì)駕駛員視線造成的干擾，還能有效防止交通事故[2]的發(fā)生。

4.3 高清曲面顯示屏尺寸的設(shè)定及原因

曲面顯示屏能夠拉近離攝影頭較遠(yuǎn)位置的影像，因此駕駛員就可以看到非常清晰的畫面。相關(guān)資料[3]顯示，高清廣角攝像頭決定了曲面顯示屏的實(shí)際面積，高清曲面顯示屏的分辨率為1024*600，因而其屏幕大小最小為7寸。通過(guò)這種設(shè)計(jì)方式，能有效避免對(duì)駕駛員的視線造成干擾，保證汽車行駛的安全性。

5 汽車A柱盲區(qū)消除系統(tǒng)硬件與實(shí)現(xiàn)

5.1 硬件裝配及布置

由于不同品牌汽車的A柱結(jié)構(gòu)不一樣，要想駕駛員視線不受影響，應(yīng)該合理調(diào)整高清廣角攝像頭、車內(nèi)顯示器等設(shè)備的角度與位置。例如：在汽車左側(cè)A柱中，應(yīng)該根據(jù)高清廣角攝像頭大小在A柱上鉆稍大于攝像頭的孔，通過(guò)打磨確保符合攝像頭安裝的尺寸要求[4]，安裝時(shí)，應(yīng)該不斷調(diào)整高清廣角攝像頭的角度，確保能夠照到盲區(qū)內(nèi)的所有路況，雷達(dá)的安裝方式也是如此。將提前設(shè)置好程序的處理器與高清廣角攝像頭、雷達(dá)的數(shù)據(jù)傳輸線連接，觸發(fā)點(diǎn)為轉(zhuǎn)向燈開關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)向燈開關(guān)打開后，高清廣角攝像頭和雷達(dá)將開始工作，并在轉(zhuǎn)向中將A柱盲區(qū)內(nèi)的路況影像顯示出來(lái)。

5.2 運(yùn)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制

5.2.1 單片機(jī)介紹

本系統(tǒng)主要運(yùn)用了AT89S52單片機(jī)，此種單片機(jī)屬于8位微控制器具的一種，優(yōu)勢(shì)在于功耗低，性能高，擁有8k字節(jié)，在系統(tǒng)中設(shè)定Flash存儲(chǔ)器，AT89S52采用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造、80C51產(chǎn)品指令及程序存儲(chǔ)器，促使這一系統(tǒng)更加靈活。

5.2.2 單片機(jī)控制的實(shí)現(xiàn)

在單片機(jī)編寫程序的過(guò)程中，要充分考慮到市場(chǎng)中的倒車影像雷達(dá)裝置的單片機(jī)程序，確保在轉(zhuǎn)向燈開關(guān)被開啟后，雷達(dá)發(fā)射電路、接收電路、攝像探頭以及接收探頭等都可以正常工作，并在單片機(jī)處理過(guò)程中，保證顯示器電路和報(bào)警電路正常工作。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)試驗(yàn)證明，不論車輛在直線行駛過(guò)程中，還是轉(zhuǎn)彎時(shí)，本裝置的工作均不會(huì)受到影響，且可將A柱盲區(qū)予以消除，就算有障礙物出現(xiàn)在攝像頭不能觀測(cè)之處，雷達(dá)也會(huì)發(fā)出警報(bào)，進(jìn)而避免發(fā)生事故，可以說(shuō)實(shí)用價(jià)值非常大。但在具體運(yùn)用中也有相應(yīng)的弊端存在，比如受路面不平的影響，讓攝像頭角度與位置發(fā)生改變;在高速超車時(shí)，報(bào)警裝置會(huì)在對(duì)向來(lái)車時(shí)發(fā)出警報(bào)，引起一些不必要的麻煩;整體線路獨(dú)立于整車系統(tǒng)，沒有連接CAN總線[5];和車輛未充分融合等。上述種種均是本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上存在的問題，所以這一工作的提升空間還非常大，今后需進(jìn)一步完善。汽車A柱盲區(qū)消除在以后的主動(dòng)安全領(lǐng)域會(huì)起到至關(guān)重要的作用。未來(lái)，除了應(yīng)達(dá)到高度集成與高度電子化的要求以外，還要充分考慮到人機(jī)結(jié)合，加強(qiáng)人眼視覺和顯示器的聯(lián)系。這樣顯示器就可以主動(dòng)捕捉人眼球的運(yùn)動(dòng)，達(dá)到“人眼隨動(dòng)”的目的，最大限度地發(fā)揮出這套系統(tǒng)的作用。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]吳映輝，吳宇嘉.乘用車A柱盲區(qū)視窗系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J].公路與汽運(yùn)，2016（6）：6-8.

[4]縱科展，鳳鵬飛.汽車A柱的盲區(qū)消除與安全設(shè)計(jì)[J]. 科技風(fēng)，2017（24）：7-7.

[5]王小留.A柱障礙角的優(yōu)化研究[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2018（6）：26-28.