不同道路车速限制 [车速限制系统存在的问题及解决策略]

　　摘 要:目前,车速限制系统所采用的限速方法主要有:控制火花塞的点火以及减小节气门开启角度等来限制车速。公路限速系统是一种主动限速系统,使车速保持在限定速度以下的很小区间内。
　　关键词:车速限制系统 问题 解决策略
　　中图分类号:U491 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)07(a)-0090-01
　　公路限制系统可以对超速车辆的行驶速度进行主动干预、控制,并通过某种控制方法使车辆无法超速行驶,它主要由两部分组成:限速识别系统与车速限制系统。限速识别系统的作用是辨识限速路段的最高限行速度,为车速限制系统提供限速信息,其对限速值的辨识办法有多种形式;车速限制系统的作用是根据限速路段的最高限行速度控制车辆的行驶速度,使在限速路段行驶的车辆仅能以不大于限速路段的最高限行速度行驶。
　　1 车速限制系统存在的问题
　　1.1 控制火花塞的点火方式存在的问题
　　(1)在限速过程中存在浪费燃油、污染环境的问题。
　　现代汽油发动机多为四冲程发动机,它的工作循环由四个活塞行程组成,即进气行程、压缩行程、作功行程及排气行程。其中在进气行程中,汽车发动机的气缸吸入可燃混合气;在压缩行程中,活塞将气体压缩,以提高热效率;在作功行程中,火花塞点火,点燃被压缩的可燃混合气,膨胀的气体推动活塞运动,使发动机向外输出动力;在排气行程中,活塞将气缸内的废气排出。通过控制火花塞的点火实现对车速控制的车速限制系统正是利用发动机作功行程的特点,通过阻止作功行程的进行来阻止发动机向外输出动力。但是由于火花塞在作功行程中没有产生火花,气缸内的混合可燃气体会在未被点燃的情况下,经过排气行程被直接排放到车外,导致燃油的浪费,而排放到大气的混合可燃气体还会对环境造成污染。
　　(2)在限速过程中存在车辆短时间内反复加、减速的问题。
　　该车速限制系统所采用的控制方法是一种边界控制的思想,即只有当车辆的行驶速度达到限速路段的最高限行速度时,系统才阻止火花塞产生火花,切断车辆动力,使车辆减速。而当车辆的行驶速度降低至限速路段的最高限行速度时,便停止对车辆行驶速度的控制。虽然在限速过程中该车速限制系统对火花塞的点火进行了暂时的控制,但当车辆的限速过程完毕后,由于驾驶员放在加速踏板上的右脚并未抬起,加速踏板仍然保持在车辆加速时所处的位置,所以刚恢复动力的车辆便会很快进入加速状态。又由于车速刚刚降至限速路段的最高限行速度以下,所以车辆在短暂加速后又会进入限速状态。如果此时驾驶员的脚仍然没有将加速踏板抬起,这个加、减速的过程还会持续。此时的车辆会进入游车状态,驾驶员会因此感到非常的不适应,同时也会使乘客产生晕车的感觉。对于较长的限速路段,将导致车辆多次出现反复加、减速的情况,这样不仅会使发动机承受更多的震动,导致零件的磨损,而且也会增加车辆燃油的消耗量。
　　1.2 减小节气门开启角度存在的问题
　　该车速限制系统是通过减小节气门开启角度实现对车速控制的。当车辆速度达到限速路段的最高限行速度时,车速限制系统的电子控制单元向节气门执行机构发出控制信号,使得节气门执行机构带动节气门减小其开启角度。从控制原理上看,该车速限制系统所采用的控制方法同样是一种边界控制。在限速过程中该车速限制系统虽然对节气门进行了控制,减小了节气门的开度,但当车辆限速过程完毕后由于驾驶员的脚始终保持未动,车速限制系统的电子控制单元会根据加速踏板位置传感器传来的加速踏板位置信息重新调节节气门开度,将节气门的角度增加到对应加速状态时的大开启角度,从而使车辆再次进入加速过程,并表现出与前述系统一样的问题,车辆在短时间内出现反复加、减速的情况等。
　　2 车速限制系统存在问题的成因及解决办法
　　虽然这两种限速系统所采用方法不同,但都存在相同的问题,即限速过程中反复加、减速的问题,这主要是由于以下两方面造成的。
　　一方面原因是驾驶员的操作使得简单的边界控制不适用于车辆的限速控制。车辆的驾驶方法使得驾驶员对车辆进行加速时会做出这样的操作:右脚用力踩下加速踏板,使车辆进行加速。当车辆加速至驾驶员所需要的速度时,右脚停止下压动作并保持加速踏板的位置不变,使车辆按照加速后的速度行驶。按照这种方法驾驶,在限速过程完毕时由于驾驶员的脚使得加速踏板仍然保持在车辆加速时所处的位置,从而使得车辆再次进入加速状态。
　　另一方面原因是驾驶员在快速通过限速路段时很难使车速准确维持在限速路段的最高限行速度。想以限速路段的最高限行速度驾车快速通过限速路段的驾驶员,在驾车时车速会因驾驶员的技术原因、路况原因围绕限行速度小范围波动,这时采用边界控制对车辆进行限速就会使车辆经常出现反复加、减速的情况。
　　根据这两方面的成因,可以采取下述办法解决问题并实现车辆限速:当车辆的行驶速度达到限速路段的最高限行速度时,车速限制系统的电子控制单元应立即暂停驾驶员对加速踏板的控制权,即暂停接收来自加速踏板传感器的信号,并对车辆的行驶速度进行连续控制,使车辆按照限速路段的最高限行速度定速行驶。
　　采用这样的办法后车速限制系统的电子控制单元在限速过程中对车辆的行驶速度进行连续控制,且不再伴有驾驶员的操作,从而避免了车辆在限速过程中可能出现的反复加、减速的情况,又由于车辆可以按照限速路段的最高限行速度定速行驶,从而满足了驾驶员想快速通过限速路段的要求,并使他们能安全、且快速的通过限速路段。
　　从实现的角度可以看出,当车辆的速度达到限速路段的最高限行速度时暂停驾驶员对车辆加速踏板的控制权实现较为容易,只需在车速到达限速路段的最高限行速度时使车速限制系统的电子控制单元不再接收、处理来自加速踏板位置传感器的信息即可实现。
　　3 结语
　　对目前常用的三种限速方法:控制火花塞的点火以及减小节气门开启角度等对限制车速的办法进行分析了研究,进而提出了当车辆的速度达到限速路段的最高限行速度时暂停驾驶员对车辆加速踏板的控制权的思路,以解决当前车速限制系统中出现的反复加减速的情况。
　　参考文献
　　[1] 秦丽辉,徐亮,蒋天恩.高速公路车速限制实施方法研究[J].长春工程学院学报(自然科学版),2009(3).
　　[2] 李洪强,程国柱,夏正浩.高速公路不良天气条件下最高车速限制合理取值[J].石家庄铁道学院学报(自然科学版),2009(9).
　　[3] 陈小鸿,刘东.车速限制技术及其在法国的进展[J].上海公路,2005(3).
　　[4] 袁捷.公路车速限制与行车安全视距关系的探讨[J].青海交通科技,2005(8).