一种驾驶员离座智能制动控制技术

于治军 郭跃华 魏义礼

摘要：探讨了一种创新的驾驶员离座智能制动控制技术，详细介绍其原理、实现方法以及应用前景，以期为机场地面设备的安全性提供理论支持和实践指导。通过该技术的实施，可有效降低重大安全事故的发生，因为气源机组为飞机发动机启动或进行通风作业时，由于汽车底盘没有熄火或者未进行驻车制动的情况下，驾驶员离开座位导致溜车而撞伤飞机。

关键词：气源机组；
驾驶员离座；
智能；
制动控制

中图分类号：U467.4  收稿日期：2024-03-18

DOI：1019999/jcnki1004-0226202406018

1 前言

飞机地面气源机组是机场必备的地面保障设备，通过常规长度12 m的供气软管与飞机连接进行供气作业，气源机组供气软管安装在车辆尾部，即气源机组作业时尾部面向飞机，经常出现在汽车底盘没有熄火或未进行驻车制动的情况下，驾驶员离开座位，导致气源机组溜车撞伤飞机的重大安全事故。

现有技术是通过设置SIM模块和脚刹制动装置等方式对驾驶员离座情况进行监控，然而这种监控方式通常只能进行提醒，并未对汽车的功能进行限制、锁止，驾驶员在接收到提醒后再对车辆进行制动、干预，容易造成安全事故。因此，开发一种能够在驾驶员离座情况下自动制动的智能控制技术至关重要。

2 驾驶员离座智能制动控制技术原理

驾驶员离座智能制动控制技术主要由感知模块、决策模块、执行模块三大部分组成［1］。

21 感知模块

驾驶员离座智能制动控制技术的核心是感知模块，其任务是实时监测驾驶员的状态以及车辆手刹的位置情况。感知模块通常包括摄像头、压力传感器、光感传感器、激光雷达、超声波传感器等设备，这些设备通过获取驾驶员的状态信息和车辆周围的信息，对驾驶员的行为进行监测和分析。

22 决策模块

基于感知模块获取的信息，决策模块通常会预先设定一些规则或算法进行决策，决策系统将对驾驶员离座情况、手刹位置情况、车辆周围信息进行判断，并决定是否进行制动［2］。决策系统通常采用深度学习、模糊逻辑、冗余设计等方法来实现智能决策，以确保在各种复杂情况下都能够做出准确的判断，以及选取合适的决策规则或算法。

23 执行模块

执行模块是驾驶员离座智能制动控制技术的最终执行者，其任务是根据决策系统的指令对车辆进行制动。执行系统通常由制动系统、电子控制单元等组成，通过控制制动器实现车辆的制动。执行模块控制逻辑图见图1。

3 驾驶员离座智能制动控制技术方案实施

感知模块包括座位感知模块及周边环境感知模块。座位感知模块包括压力感应模块、光电感应模块，这两个模块需同时判定，判断驾驶员是否离开座位，若否，那么汽车正常运行，否则执行手刹判断模块。驾驶员识别模块用于感知判断驾驶员是否真实离开座位及面部信息采集，判定驾驶员是否处于失能状态。激光雷达、超声波传感器模块主要感知车辆周围环境信息，是否车辆已经处于溜车状态［3］。

感知模块采用冗余设计，具有双重保护功能。汽车在行驶过程中，若压力传感器或光电传感器中的一个传感器损坏失灵，另外一个传感器感应的继电器触点闭合仍会继续供电，以保证底盘的上电继电器有效供电；
若两个传感器均损坏失灵，光感传感器对应的上电延时继电器的常闭触点仍处于闭合状态，可保证车辆的正常供电行驶。

决策模块主要对采集到的数据进行预处理和分析，包括数据清洗、异常检测和特征提取等，设计并实现决策规则或算法，根据预设的目标和条件对数据进行分析和处理，以做出相应的决策。可以采用基于规则的方法、机器学习算法或深度学习模型等技术来实现决策模块，并提取有用的信息用于后续的决策，包括角度传感器、激光雷达、超声波传感器等。角度传感器用于判断手刹是否拉起、是否拉紧到位，若是，那么车轮锁止，底盘不熄火，否则执行锁止模块。激光雷达、超声波传感器等安装在气源机组罩壳侧后方及软管槽上，主要用于感知车辆周围的环境信息，当上述的车轮锁止功能失效时，激光雷达、超声波传感器测算车辆距离飞机距离5 m时，输出信号，气源机组底盘强行停车制动，防止撞伤飞机。

执行模块主要是汽车底盘的锁止模块，根据电气控制图纸（图2、图3）进行详细介绍，离座判断模块包括压力传感器S1、座椅传感器指示灯L1。压力传感器S1采集压力信号，以判断驾驶员是否离开座位。当压力信号大于压力预设值时，表示驾驶员未离开座位，此时汽车正常运行，座椅传感器指示灯L1点亮；
当压力信号小于压力预设值时，表示驾驶员离开座位，座椅传感器指示灯L1熄灭，执行手刹判断模块102。离座判断模块101还包括光电传感器S2，光电传感器S2采集光电信号。当光电信号大于光线预设值时，表示驾驶员未离开座位，汽车正常运行；
当光电信号小于光线预设值时，此时光线消失，表示驾驶员离开座位［4］。

具体的，手刹判断模块包括角度传感器S3和手刹继电器K2。角度传感器S3采集角度信号，以判断手刹是否拉起。当角度信号大于角度预设值时，表示手刹拉起，手刹传感器K2的常开触点K2-1闭合、常闭触点K2-2断开，此时车轮锁止，底盘不熄火；
当角度信号小于角度预设值时，表示手刹未拉起，手刹传感器K2的常开触点K2-1断开、常闭触点K2-2闭合，此时执行锁止模块。

锁止模块包括断电延时继电器K1、上电延时继电器K3、比例电磁阀YV1和蜂鸣器B1。根据压力传感器S1采集压力信号的时间计算驾驶员离开座椅的时间，压力信号小于压力预设值的时间，当离开座椅的时间为5 s时，通过断开断电延时继电器K1的触点K1-1，以断开底盘上电继电器K01的座椅控制线路。根据光电传感器S2采集光电信号的时间计算驾驶员离开座位的时间，光电信号小于光线预设值时的时间，当离开座椅的时间为6 s时，通过闭合上电延时继电器K3的常开触点K3-1，接通气控线路。气控线路采用比例电磁阀YV1实现，当上电延时继电器K3的常开触点K3-1闭合时，比例电磁阀YV1接通，以接通气控线路，蜂鸣器B1发出声音警报，上电延时继电器K3的常闭触点K3-2断开，完全切断底盘上电继电器K01的电源，底盘熄火车轮气刹锁止，车辆完全熄火静止［5］。

采用双重的供电保护，汽车在行驶过程中，若压力传感器S1或光电传感器S2中的一个传感器损坏失灵，另外一个传感器感应的继电器触点闭合仍会继续供电，以保证底盘上电继电器K01的有效供电，若两个传感器均损坏失灵，光感传感器S2对应的上电延时继电器K3的常闭触点K3-2仍处于闭合状态，可保证车辆的正常供电行驶。当汽车处于空挡状态，空挡开关线路X1保证了空挡情况下，驾驶员即使不坐在座椅上也能正常启动车辆，但此时需拉上手刹制动，否则6 s后会自动制动且熄火。

制动系统还包括超越应急模块，用于对汽车进行应急启动，超越应急模块包括保险丝F1、超越应急开关K4和超越声光报警器B2，保险丝F1采用5A的插片式保险，保护线路安全，在保险丝F1烧坏的极端情况下，可以通过超越应急开关K4来启动车辆，保证车辆的正常运行。

4 驾驶员离座智能制动控制技术的应用前景

驾驶员离座智能制动控制技术是指车辆能够在驾驶员离开驾驶座位时自动采取制动措施的技术。这项技术已经在飞机地面气源机组上进行过验证，未来应用前景相当广阔，不仅仅应用于机场地面设备，而且还可以应用于自动驾驶和智能交通系统。

a.随着自动驾驶技术的不断发展，越来越多的车辆将具备完全自动驾驶的能力，这意味着驾驶员不再需要全程手动驾驶。在这种情况下，一旦驾驶员离座，智能制动控制技术将成为保障行车安全的关键。它能够及时发现驾驶员离座的情况，并在必要时自动采取制动措施，确保车辆在不受驾驶员控制的情况下也能够安全停车。

b.驾驶员离座智能制动控制技术还将在共享出行领域发挥重要作用。随着共享汽车的普及，有时驾驶员可能会因为紧急情况或其他原因离开车辆，这时如果没有有效的控制措施，车辆就可能成为安全隐患。而有了智能制动控制技术，即使没有驾驶员在车内，也能够确保车辆在停车时不会造成危险，提升了共享汽车的安全性和可靠性，增强了用户的信心。

c.驾驶员离座智能制动控制技术还可以应用于特定场景下的车辆，例如货运车辆或公共交通工具。在这些场景下，驾驶员可能需要频繁地离开车辆，而智能制动控制技术可以帮助并确保即使驾驶员不在车内，车辆仍然能够安全停放，避免发生意外事件，保护行车安全和交通秩序。

5 结语

驾驶员离座智能制动控制技术是一种创新的安全技术，具有重要的理论意义和实践价值。离座智能制动控制技术的发展虽然还面临着挑战，如传感器的准确性、对复杂交通场景的适应性、法律法规的限制等。但随着技术的不断创新和进步，这些挑战将逐渐被克服为技术的广泛应用铺平道路，通过合理选择和布置传感器、优化数据处理与算法、实现制动系统集成，可以有效实现对飞机地面气源机组的智能制动控制，提高机组的安全性和可靠性，推动地面服务设备的智能化发展。

参考文献：

[1]张明，王晓燕驾驶员离座智能制动控制技术研究进展[J]汽车工程学报，2020，46（5）：978-986

[2]李华，赵晓峰基于车联网的驾驶员离座智能制动系统设计与实现[J]自动化仪表，2019，39（2）：152-157

[3]刘东，王艳丽驾驶员离座智能制动系统的关键技术研发[J]电子技术与软件工程，2018，18（10）：1-6

[4]郭海涛，周晓蕾驾驶员离座智能制动控制技术在新能源汽车中的应用研究[J]汽车科技发展，2021，35（1）：32-37

[5]雷蕾，陈志勇基于深度学习的驾驶员离座智能制动决策算法[J]计算机工程与应用，2020，56（12）：127-133

作者简介：

于治军，男，1983年生，高级工程师，研究方向为飞机地面气源机组及无人车辆的总体设计。

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