汽車安全性新技術(shù)論文.doc

汽車安全技術(shù)尤敏（湖北汽車工業(yè)學(xué)院 汽車工程系，湖北 十堰 442002）摘要：汽車行駛的安全性直接關(guān)系著人們的生命安全和財產(chǎn)安全。本文主要從汽車的主動安全技術(shù)和被動安全技術(shù)兩方面來闡述如何改善汽車行駛的安全性。關(guān)鍵詞：汽車、主動安全技術(shù)、被動安全技術(shù)Security technology of automobileYoumin(Department of Automotive Engineering, Hubei Automotive Industries Institute, Hubei, Shiyan 442002)Abstract: The safety of car driving is directly related to peoples life and property. This paper mainly talks about initiative security technology and passivity security technology to express how to improve the security of driving.Key words: automobile、initiative security technology、passivity security technology 隨著交通工具的現(xiàn)代化和絕對數(shù)量的急劇增長,車禍也不斷增加。汽車交通事故已成為嚴(yán)峻的全球性社會問題。毋庸置疑,先進的汽車安全設(shè)施是行車安全不可缺少的保障。所以,我們要從技術(shù)上入手,努力研究開發(fā)高性能、高安全性的汽車,同時也要加強對在用汽車的定期檢查,以便及時維修調(diào)查,使汽車經(jīng)常處于良好的技術(shù)狀況,以提高汽車行駛的安全性能。一、汽車主動安全技術(shù)1、ABS防抱死制動系統(tǒng)防抱死制動系統(tǒng)(Anti-lock Braking System,簡稱ABS)由ABS電腦、液壓裝置、車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動液壓管路及電器配線等組成。 ABS統(tǒng)對于汽車在各種行駛條件下的制動性能及制動安全尤為重要，特是緊急制動，能夠充分利用輪胎和路面之間的峰值附著性能，提高汽車抗側(cè)滑性能并縮短制動距離，充分發(fā)揮制動效能，同時增加了汽車制動過程中的可控性。從而減少了汽車事故發(fā)生的可能性。 沒有安裝ABS的汽車，如果在行駛中用力踩踏制動踏板，車輪會急速降低轉(zhuǎn)速，最后車輪停止轉(zhuǎn)動，但車身由于慣性依然保持向前滑動。這種現(xiàn)象在車輪與路面之間發(fā)生較大的“滑移”，出現(xiàn)這種狀況時，汽車輪胎對路面的側(cè)滑摩差力幾乎消失，于是會出現(xiàn)下述現(xiàn)象：（1）轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性下降：方向盤操縱不靈，車輛尾部上翹，嚴(yán)重時車輛打轉(zhuǎn)或出現(xiàn)折疊現(xiàn)象；（2）操縱性下降：操縱方向盤而達不到轉(zhuǎn)向要求；（3）制動距離延長：超過一般的制動距離。所以，可想而知有無裝設(shè)ABS系統(tǒng)對汽車行駛的安全性是非常重要的。2、ASR驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)ABS用于防止汽車制動過程中車輪抱死，將車輪的滑移率控制在理想的范圍內(nèi)，以縮短制動距離，提高汽車制動時方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱性，從而提高汽車行駛的安全性。隨著對汽車性能要求的提高，不僅要求在制動過程中防止車輪抱死，而且要求在驅(qū)動過程中防止驅(qū)動輪滑轉(zhuǎn)，使汽車在驅(qū)動過程中的方向穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向控制能力和加速性能都得到提高，因此采用了汽車驅(qū)動防滑轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ASR（Acceleration Slip Regulation）。ASR是ABS的完善和補充，ASR可單獨設(shè)置，但大多數(shù)是與ABS組合一起，常用ABS/ASR表示，稱為防滑控制系統(tǒng)。ASR主要用來防止汽車在起步、加速時車輪的滑轉(zhuǎn)，保證汽車在加速過程中的穩(wěn)定性并改善在不良路面上的驅(qū)動附著條件。它可以使無差速鎖的汽車在冰雪路面和泥濘道路上起步并改善其通行能力，還可以防止在車速較高并通過滑溜路面又轉(zhuǎn)彎時汽車后部的側(cè)滑現(xiàn)象?？傊?，ASR由于防止了車輪的滑轉(zhuǎn)，便可最大限度地利用發(fā)動機的驅(qū)動力矩，保證汽車有足夠的縱向力、側(cè)向力和操縱力，使汽車在起動、轉(zhuǎn)向和加速過程中，在滑溜和泥濘路面上、在山區(qū)上下坡過程中都能穩(wěn)定地行駛，既保證了行車安全，減少輪胎磨損和燃油消耗，又改善了汽車的驅(qū)動性能。3、VDC系統(tǒng) ABS/ASR系統(tǒng)成功地解決了汽車在制動和驅(qū)動時的方向穩(wěn)定性問題，但不能解決汽車轉(zhuǎn)向行駛的方向穩(wěn)定性問題。例如當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向行駛時，不可避免地受到側(cè)向和縱向力的作用，只有當(dāng)?shù)孛婺軌蛱峁┏浞值膫?cè)向和縱向力時，駕駛員才能控制住車輛。如果地面?zhèn)认蚋街芰Ρ容^低，就會損害汽車按預(yù)定方向行駛的能力。雨天汽車高速轉(zhuǎn)向行駛時，常常側(cè)向滑出,就是地面?zhèn)认蚋街芰Σ蛔愕木壒省榻鉀Q此問題，最近汽車工業(yè)發(fā)達國家又在 ABS/ASR系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展成汽車動態(tài)控制系統(tǒng)（Vehicle Dynamics Control，簡稱VDC）。這個系統(tǒng)把汽車的制動、驅(qū)動、懸架、轉(zhuǎn)向、發(fā)動機等各主要總成的控制系統(tǒng)在功能上、結(jié)構(gòu)上有機地綜合在一起，可使汽車在各種惡劣工況下，如冰雪路面上、對開路面上、彎道路面上以及采取規(guī)避動作移線、制動、加速和下坡等工況時，對不同承載、不同輪胎氣壓和不同程度的輪胎磨損都有良好的方向穩(wěn)定性，表現(xiàn)出最佳的行駛性能。VDC的應(yīng)用，在制動、加速和轉(zhuǎn)向方面完全解脫對駕駛員的要求，是汽車的主動安全行駛方面的一個新的里程碑。VDC系統(tǒng)對轉(zhuǎn)向行駛的控制主要是借助于對各個車輪的制動控制和發(fā)動機功率輸出控制來實現(xiàn)的。例如汽車左轉(zhuǎn)彎時，若前輪因轉(zhuǎn)向能力不足而趨于滑出彎道，VDC系統(tǒng)即可測知側(cè)滑即將發(fā)生，就采取適當(dāng)制動左后輪的辦法。若在同一彎道上，因后輪趨于側(cè)向滑出而轉(zhuǎn)向過多，VDC系統(tǒng)即采取適當(dāng)制動右前輪的辦法，維持車輛的穩(wěn)定行駛。在極端情況下，VDC系統(tǒng)還可采取降低發(fā)動機功率輸出的辦法降低行駛車速，減少對地面?zhèn)认蚋街芰Φ男枨髞砭S持車輛的穩(wěn)定行駛。采用VDC系統(tǒng)后，汽車在對開路面上或彎道路面上的制動距離還可進一步縮短。4、CCS汽車巡航控制系統(tǒng) 汽車巡航控制系統(tǒng)（Cruise Control System,縮寫為CCS）就是可使汽車工作在發(fā)動機有利的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，減輕駕駛員的駕駛操縱勞動強度，提高行駛舒適性的汽車自動行駛裝置。汽車巡航系統(tǒng)（CCS）的作用是：按司機所要求的速度閉合開關(guān)后，不用踩油門踏板就可以自動地保持車速，使車輛以固定的速度行駛。采用了這種裝置，當(dāng)在高速公路上長時間行車后，司機就不用再去控制油門踏板，減輕了疲勞，同時減少了不必要的車速變化，可以減省燃料。在這個系統(tǒng)中，電子控制裝置可根據(jù)行駛阻力的變化，自動調(diào)節(jié)發(fā)動機油門開度，使行駛車速保持恒定。這樣既減少了不必要的車速變化，從而節(jié)省了燃料，同時也減輕了駕駛員的負(fù)擔(dān)。 二、汽車被動安全技術(shù)1、安全帶汽車安全帶是一種安全裝置，它能在汽車發(fā)生碰撞或急拐彎時，使乘員盡可能保持原有的位置而不移動和轉(zhuǎn)動，避免與車內(nèi)堅硬部件發(fā)生碰撞而造成傷害。安全帶與安全氣囊一樣，都是現(xiàn)代轎車上的安全裝置，但是前者的歷史悠久，普及范圍廣。看似簡簡單單的安全帶其實并不“簡單”。一直處在關(guān)注行車安全最前沿的通用汽車公司，通過分析大量意外事故后發(fā)現(xiàn)：汽車安全帶不但能使人保住性命，更能在超過半數(shù)的事故中減低甚至消除駕車者、乘車者受傷的機會。汽車發(fā)生碰撞或遇到意外緊急制動時產(chǎn)生的巨大慣性作用力，會使駕駛員、乘客與車內(nèi)的方向盤、擋風(fēng)玻璃、座椅靠背等物體發(fā)生二次碰撞，極易造成對駕乘員的嚴(yán)重傷害，甚至將駕乘員拋離座位或拋出車外，而安全帶能將駕乘人員束縛在座位上。發(fā)生意外時，它能有效防止二次碰撞，并且其緩沖作用能吸收大量動能，減輕駕乘人員的傷害程度。2、安全氣囊當(dāng)汽車前部發(fā)生強烈的碰撞時，由于慣性，駕乘者的身體向前快速移動，這時安全帶便會盡力“拉住”駕乘者的身體，吸收部分沖擊能量，同時安全氣囊以“迅雷不及掩耳之勢”充氣并完全打開；接著駕乘者的身體上部便沉向安全氣囊，氣體也開始從氣囊的排氣口勻速逸出，并吸收了大部分沖擊能量；隨后，駕乘者身體向后并回到座椅上。以上整個過程幾乎都是發(fā)生在一瞬間的，駕乘者完全處于被動的局面，在這種情況下，被動的依靠輔助乘員保護系統(tǒng)是唯一的選擇。安全氣囊的開發(fā)設(shè)計就是基于安全帶有限的保護作用之上的，它們互相配合發(fā)揮對駕乘者的輔助保護作用。在乘員使用安全帶的情況下，氣囊有助于減輕胸、頭和面部在碰撞時受傷的嚴(yán)重性。當(dāng)汽車發(fā)生前碰撞時，首先是汽車要停止運動，車內(nèi)乘員的慣性力作用下仍以原速度繼續(xù)向前運動。不系安全帶的乘員將會與轉(zhuǎn)向盤、前擋風(fēng)玻璃相碰，因而可能受到嚴(yán)重傷害；系安全帶的乘員可以隨著汽車停止運動而逐漸停止向前運動。如果碰撞劇烈，乘員向前運動更快，即使系了安全帶，在完全停止運動前，仍會與車內(nèi)物相碰。如果此時裝在轉(zhuǎn)向盤或儀表板內(nèi)的氣囊充氣彈出，它就可以保護乘員減少其與車內(nèi)物相碰的可能性，更均勻的分散頭、胸的碰撞力，吸收乘員的運動能量，從而起到補充安全帶效果的作用。除了安全帶和安全氣囊外汽車被動安全技術(shù)還包括汽車保險杠、汽車安全玻璃、安全車身、乘員頭頸保護系統(tǒng)（WHIPS）等。這些對提高汽車行駛的安全性能都有著非常重要的貢獻。三、汽車主動安全新技術(shù) 1、Eye Car技術(shù)Eye Car技術(shù)可使每位駕駛員的眼睛處于同樣的相對高度上，保證提供一個對路面和周圍車道的無阻礙視眼和最好的能見度。這一技術(shù)還能提供一個特定的駕駛環(huán)境。 Eye Car通過使用電動座椅自動將不同身材駕駛員的眼睛調(diào)到同一高度來解決能見度的問題，同時，可對轉(zhuǎn)向盤、制動與加速踏板、地板和中央控制臺進行調(diào)整，以構(gòu)成各自適應(yīng)的駕駛環(huán)境。同時對前立柱進行了重新的設(shè)計，將它從駕駛員的視線中移開。因為汽車駕駛員所收到的最關(guān)鍵的信息一般有90%以上是從車外通過眼睛觀察獲得的。所以，這一改進對于汽車的安全性具有重要的意義。 2、Cam Car技術(shù) Cam Car技術(shù)旨在幫助提高駕駛員的感知能力。其技術(shù)特點是：（1）安裝在汽車兩側(cè)的前向攝像系統(tǒng)，使駕駛員能夠繞過大型車輛提前看到隱蔽處的汽車或行人。在典型的行駛情景中，駕駛員在擁擠的車流中左轉(zhuǎn)彎時可以更容易地查看對面的車輛。（2）側(cè)置后視攝像機提供了更廣闊的側(cè)面視野。攝像機的覆蓋面比傳統(tǒng)的后視鏡要廣，特別是對于相鄰的車道。（3）安裝在車后、扇面形布置的四個微型攝像機可以獲得車后的全景視野。圖像經(jīng)電子合成，具有變焦和160廣角能力。（4）“夜眼”（Night Eye）攝像機可在低照度條件下，在汽車處于倒擋時工作，即使在近乎黑暗的情況下也能提供車后近距離內(nèi)的細小影像。四、汽車被動安全新技術(shù)1、未來安全氣囊（1）可充氣式幕系統(tǒng)。這是一項全新的安全設(shè)計，其基本原理是為保護車內(nèi)乘員的頭部，當(dāng)碰撞發(fā)生時其會進行充氣，充氣后的形狀呈幕狀。（2）管狀充氣結(jié)構(gòu)頭部空氣囊。此套系統(tǒng)為補足目前側(cè)邊防護系統(tǒng)，仍停留于保護人的胸部、腹部、臂部，對于頭部的保護較不足。它配合車身剛體結(jié)構(gòu)、車門防護剛梁、側(cè)邊空氣囊，可構(gòu)成較完整的側(cè)邊安全防護網(wǎng)，這也將是未來的安全防護趨勢。（3）頭部支撐系統(tǒng)。頭部支撐系統(tǒng)通稱為頭枕，車輛中座椅所配合的頭枕，其實不只是為了舒適,更重要的是為了安全。車輛如果遇到緊急狀況剎車時，車身會有強烈的前后擺動，由于慣性原理乘員身軀必然跟著擺動，尤其是頸部。如果沒有頭部的支撐緩沖的頭枕時，頸部受傷所引起的傷害是非常驚人的。（4）外部安全氣囊。2、自適應(yīng)約束技術(shù)系統(tǒng)（ARTS）全新的自適應(yīng)約束技術(shù)系統(tǒng)（ARTS）利用一系列傳感器來監(jiān)測駕駛員座椅位置、安全帶使用情況、前排乘員乘坐質(zhì)量和位置以及發(fā)生碰撞時的碰撞烈度和碰撞力的方向等信息，再根據(jù)具體的碰撞特點對每個前排乘員氣囊的展開進行調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)可進一步減少由于氣囊展開不當(dāng)對乘員造成的傷害，特別是對于身材較小的前排乘員。3、汽車吸能方向管柱汽車吸能方向管柱通過在汽車發(fā)生碰撞時重新分配傳到方向盤上的沖擊力，將沖擊力路徑迅速分流，使得傳遞到方向盤上的載荷最小。轉(zhuǎn)向管柱由空心管和轉(zhuǎn)向軸承構(gòu)成。傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向管柱的空心管和轉(zhuǎn)向軸承是整體式的，轉(zhuǎn)向軸上端和方向盤連接,下端與方向器連接。而吸能方向管柱的特點是將整體式轉(zhuǎn)向管柱一分為二，分為上轉(zhuǎn)向管柱和下轉(zhuǎn)向管柱兩部分；里面的轉(zhuǎn)向軸也分為兩截，它們之間用外向節(jié)機構(gòu)連接。一旦發(fā)生碰撞令方向機構(gòu)產(chǎn)生位移，外向節(jié)下端特制的轉(zhuǎn)向軸會折疊，上轉(zhuǎn)向管柱移入下轉(zhuǎn)向管柱內(nèi)，實現(xiàn)“縮進”，從而擴大空間減低傷害。五、胎壓力監(jiān)視系統(tǒng) 在汽車的高速行駛過程中,輪胎故障是所有駕駛者最為擔(dān)心和最難預(yù)防的,也是突發(fā)性交通事故發(fā)生的重要原因。據(jù)統(tǒng)計，在中國高速公路上發(fā)生的交通事故中70%是由于爆胎引起的，而在美國這一比例則高達80%。怎樣防止爆胎已成為安全駕駛的一個重要課題。據(jù)國家橡膠輪胎質(zhì)量監(jiān)督中心的專家分析，保持標(biāo)準(zhǔn)的車胎氣壓行駛和及時發(fā)現(xiàn)車胎漏氣是防止爆胎的關(guān)鍵。而TPMS（Tire Pressure Monitoring System）-汽車胎壓監(jiān)視系統(tǒng)毫無疑問將是理想的工具。該系統(tǒng)主要用在汽車行駛時實時的對輪胎氣壓進行自動監(jiān)測，對輪胎漏氣和低氣壓進行報警，以保障行車安全。 駕駛者從監(jiān)視器上就可以清楚的知道每個輪胎的氣壓值，當(dāng)輪胎的氣壓低于社定的氣壓下限時，監(jiān)視器將自動報警。 駕駛者可以根據(jù)顯示數(shù)據(jù)及時地對輪胎進行加氣或放氣，發(fā)現(xiàn)滲漏及時處理，減少意外的發(fā)生。 總之，汽車的主動安全技術(shù)和被動安全技術(shù)對汽車行駛的安全性是非常重要的，除此之外，還有環(huán)境因數(shù)、人為因數(shù)等對車輛行駛的安全性也是很重要的。因此，我們必須做好各方面的要求和技術(shù)，以保證車輛的安全行駛。參考文獻：1 汽車