原创 智能化制动灯使行车更安全

制动灯是机动车预防事故发生、确保行车安全的重要信号装置之一。传统的制动灯是通过与制动踏板联动电器开关控制，发出亮与灭的制动信号，向在道路上行驶的车辆和行人指明该车是否处于制动状态。随着汽车性能提高和道路的发展，道路上行驶车辆的密度越来越高，行车速度越来越快，传统的制动灯逐渐不能满足现代行车安全的需求，以传统制动灯为基础、融入了智能化技术的现代制动灯开始在汽车中呈现，为进一步提高行车安全、预防事故的发生提供了技术障。

1．紧急制动信号能有效地预防追尾事故的发生

       在车辆密度高、行驶速度快的高速公路中，紧急制动是产生恶??通事故的重要原因之一，采用先进的制动信号，尽可能降低后车驾驶者对前车制动行为的反映时间，则是预防事故发生的重要措施。为了探索更加先进的制动信号，2001年徳国联邦高速研究所(Federal Highway Research Institute)公布了《在紧急制动行为中为降低追尾事故而优化后部信号灯模式（Optimization of Rear Signal Pattern for Reduction of Rear-End Accidents during Emergency Braking Maneuvers）》的研究报告，该报告指出先进的制动信号有：增加制动灯指示面积、改变制动灯的位置、增加制动灯的亮度、制动灯按一定的频率闪烁、改变制动灯的颜色、改变制动灯的轮廓线和增加制动灯的数量等七种方法。同时公布了有效地降低人们在紧急制动条件下对制动信号的反映时间的研究成果，它们是：增加制动灯指示面积和亮度、优化制动灯的闪烁频率和在紧急制动时同时开启制动灯和危急信号灯等措施。

这些研究成果分别由宝马、奔驰和标志等三家著名的汽车公司进行实验研究。1992年奔驰公布的研究报告中指出采用普通制灯、普通制动灯与危急信号灯组合和普通制动灯与高位闪烁制动灯组合等方式进行实验，其人们的平均反映时间分别为2秒，1.75秒和1.5秒。对于以120千米/小时行驶在高速公路的汽车来说，一秒钟的行驶距离约为33.33米，当发现前车紧急制动时，如果后车能提前0.25秒采取制动措施，则相当于与前车增大了8.33米的距离。而世界上装备最先进制动系统的汽车与装备普通制动系统汽车在100千米/小时行驶速度下，其制动距离之差也不到10米。因此采取适当的紧急制动信号，能有效地预防高速公路追尾事故的发生。

       采用先进制动信号虽然能有效地降低人们对制动信号的反映时间，但在实施过程中却遇到如何一系列技术障碍。首先是如何识别紧急制动与非紧急制动。传统的制动灯是由与制动踏板联动一个电器开关控制的，它不管车辆处于什么样的制动状态，只要脚一踏上制动踏板，制动灯就亮。降低人们对制动信号反映时间的实质是采用强光和闪烁制动信号来提高人们的注意力，如果这些措施使用不适当，会使人们长期处于高度紧张状态。将上述的三种方法直接引入到传统的制动灯中，将在行车环境中产生大量使人神经高度紧张的制动信号，影响正常的成交通次序，从而增大了交通事故的发生概率。

在联合国欧洲经济局（UNECE）2003年６月召开的第51届交通运输工具灯光和光信号装置工作会议（Working Party on Light and Light-Signalling (GRE)）上公布了日本的研究报告《紧急制动信号灯显示有效性研究（Study on the Validity of Emergency Brake light Display）》，该研究报告指出中指出区分紧急制动与非紧急制动的界线为6 米/秒^２的负加速度比较合理，也就是说当负加速度大于6米/秒^２时为紧急制动，而小于负加速度 6米/秒^２时为非紧急制动（奔驰公司区别紧急制动与非紧急制动的负加速度是4米/秒^２，标志公司区别紧急制动与非紧急制动的负加速度是７米/秒^２）。

传统的制动灯它是由与制动踏板联动的电器开关控制的，只能产生一种制信号。为了区别机动车制动过程中所处于制动状态，则需要在制动系统中增加减速度传感器及其配套的电路，使传统的制动开关转化一个复杂的制动控制系统。在装备了高级ABS和ESP系统的汽车中，车辆的减速度是ABS和ESP的主要控制输入参数，该参数通常在车载网络中传输，通过车载网络协调车辆制动、变速、发动机和悬挂等系统的工作。因此制动控制系统也需要从车载网络获取相应的减速度信号，并根据减速度信号的特性控制制动灯的工作模式和危急信号灯的开启。所以基于车载网络的智能制动控制系统取代与制动踏板联动的制动开关，是产生紧急制动信号的必要条件之一。

在解决了识别紧急制动与非紧急制动之后，另外一个问题是紧急制动信号的产生问题。在三种紧急制动信号模式中，除了紧急制动时同时开启制动灯和危急信号灯外，不管是增加制动灯指示面积和亮度、优化制动灯的闪烁频率，它都要改变制动灯的驱动模式。传统的制动灯由于采用的是灯丝灯泡。灯丝灯泡的响应时间与驱动功率直接相关，在不超过额定功率条件下，驱动功率越小，响应时间越慢。降低制动灯亮度实际上是降低制动灯的驱动功率，结果使制动灯的响应时间变得更慢。而改变自动灯的闪烁频率，对于采用热发光的灯丝灯泡来说，同样意味作降低制动灯的驱动功率，结果也是使制动灯的响应时间变得慢。制动灯响应时间的变慢，等同于增加了人们对制动信号的反映时间，它与采用紧急制动信号，提高行车安全的目的是相违背的。如果不采用新型电光转换元件取代传统的灯丝灯泡，紧急制动信号仍不可实施。

在研究紧急制动信号的同时，另一项电光转换器件LED己开始代替传统的灯丝灯泡作为车辆的制动灯。和灯丝灯泡相比，LED是一种冷光源，它不仅寿命长，而且响应时间非常快（从通电到发光，灯丝灯泡通常需要0.2秒，LED却不到0.001秒），其响应时间与驱动功率无关。因此发光二极管制动灯与紧急制动控制技术结合己成为逐渐开始取代传统的制动灯控制技术和灯丝灯泡。

2004年初，奔驰公司开始在它的新S级轿车上装备了每秒闪烁7次的紧急制动信号灯。据奔驰公司宣称，该技术能为后车争取0.2秒的反应时间。宝马几乎与奔驰同步，也开始在它的宝马5系列轿车中采用了增加制动灯指示面积和亮度的紧急制动信号灯。奔驰和宝马的紧急制动信号灯都是以LED为基础的，它们都使用在高级轿车中。由于我国相关法规定了在机动车中除了转向灯和危急信号灯外，其它灯不能闪烁，因此在我国行驶的奔驰轿车是关闭了紧急制动信号灯功能的，只有宝马才具备紧急制动信号灯功能。

前两种紧急制动信号灯都是装备在高级轿车之中，而在紧急制动时同时开启制动灯和危急信号灯这一模式却在标志的全系列车中使用。目前从售价数十万的进口标志607，到售价8万多的东风标志206都采用了这一技术。

2．自动识别行车环境的制动灯是提高行车安全的重要措施

车辆的制动不仅可分为紧急制动与非紧急制动，而且非紧急制动过程中，制动灯的亮度还可以根据行车环境划分为白天和夜晚。在GB5920-1999《汽车前和后位(侧)灯、示 廓灯和制动灯配光性能》，以及欧洲经济委员会机动车法规(ECE）相应的法规中，规定制动灯可以分为一个发光等级和两个发光等级，其中两个发光等级是白天和夜晚制动灯的发光强度是不相同的。根据GB5920-1999的规定，在一个发光等级中，制动灯发光强度的范围是40cd~100cd。在两个发光等级中，白天制动灯的发光强度的范围是130cd~520cd，夜晚自动灯的发光强度的范围是30cd~80cd。显然两个发光等级的制动灯在白天要比一个发光等级的制动灯的发光强度大。在只有一个发光等级的制动灯中，要使制动光信号在环境光强度强的白天醒目，则需要增加制动光信号的发光强度，而在白天醒目的制动信号在环境光强度弱的夜晚就会使车辆后方的人员感到耀眼，影响行驶安全；而适合夜间使用发光强度的制动信号，则在环境光强度大的白天，其制动信号就显得很弱，也会影响行驶安全。因此采用两个发光等级的制动灯是提高行车安全的一项重要措施。

如果采用灯丝灯泡作为制动灯，是很难使制动灯具有两个发光等级，因为采用单一灯泡降低发光强度必然要降低制动灯的响应时间。当采用LED作为制动时，因变改LED的亮度，并不影响LED的响应时间。如果制动灯的发光元件采用的是LED，则如何识别白天和夜晚行车环境是实现两个发光等级制动灯的关键。采用光电传感器是识别白天和夜晚行车环境的方法之一。作者曾在2004年根据后位灯和后雾灯的工作状态，不需要光电传感器，以极低的成本实现了行车环境的自动识别，并己获国家专利。

3.利用电子信息技术改造传统零部件是汽车电子的重要任务

持续改善车辆的安全措施，预防事故的发生是促进现代汽车技术发展动力。利用电子信息技术改造传统汽车零部件，用新型电子器件代替传统汽车零部件，是增强汽车安全性能的重要措施之一。希望人们在关注现代汽车各种新奇技术概念时，还应注重传统汽车零部件的智能化改造。