汽車(chē)安全論文

目錄TOC\o"1-3"\h\u摘要：1引言21、汽車(chē)常用被動(dòng)平安系統(tǒng)21.1、側(cè)門(mén)防撞桿21.2、平安車(chē)身21.3、平安玻璃31.4、預(yù)緊式平安帶31.5、平安氣囊31.6、乘員頭頸保護(hù)系統(tǒng)〔WHIPS〕41.7、車(chē)外人員保護(hù)技術(shù)42、被動(dòng)平安系統(tǒng)的開(kāi)展趨勢(shì)43、被動(dòng)平安系統(tǒng)的展望53.1、預(yù)警駕駛輔助53.2、智能化反應(yīng)53.3、全方位保護(hù)54、主動(dòng)平安技術(shù)64.1、底盤(pán)主動(dòng)控制技術(shù)64.2、平安預(yù)警技術(shù)74.3、綜合平安技術(shù)75、NCAP對(duì)汽車(chē)平安技術(shù)的影響75.1、平安約束系統(tǒng)的改良85.2、假人和傳感器的改良95.3、NCAP標(biāo)準(zhǔn)本身的改良9結(jié)語(yǔ)9致謝：10參考文獻(xiàn)：11汽車(chē)平安技術(shù)的現(xiàn)狀晏斌11018228摘要：面對(duì)中國(guó)交通事故傷亡率高的現(xiàn)狀，企業(yè)、學(xué)校、研究機(jī)構(gòu)都加大了對(duì)汽車(chē)平安技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的投入，加快了平安技術(shù)研發(fā)能力的提升和產(chǎn)品化進(jìn)程。自主品牌汽車(chē)C-NCAP五星高分的獲得標(biāo)志著中國(guó)被動(dòng)平安技術(shù)的飛躍性開(kāi)展。進(jìn)一步開(kāi)展對(duì)行人保護(hù)、后排乘員保護(hù)、防后碰鞭打保護(hù)以及騎自行車(chē)人保護(hù)等被動(dòng)平安研究的同時(shí)，主動(dòng)平安系統(tǒng)、預(yù)碰撞系統(tǒng)、智能化汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為關(guān)注的熱點(diǎn)，更高層次的乘員、車(chē)和環(huán)境等相關(guān)主被動(dòng)平安技術(shù)的統(tǒng)合協(xié)調(diào)，將推動(dòng)零碰撞零傷亡汽車(chē)平安理念的實(shí)現(xiàn)。國(guó)家級(jí)研究開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化大課題的設(shè)立、法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的建立和完善將會(huì)成為汽車(chē)平安技術(shù)快速開(kāi)展的動(dòng)力。關(guān)鍵詞：汽車(chē)平安；主動(dòng)平安系統(tǒng)；被動(dòng)平安系統(tǒng)；NCAPStatusofautomotivesafetytechnologyYanBin11018228Abstract:InvestmentsofautomotivesafetytechnologyhavesubstantiallybeenincreasedduetoheavycasualtyintrafficaccidentinChina.IttherebyacceleratestheimprovementofR&Dcapabilityofsafetytechnologyandcommercializationprocess.Thefactthatthedomestic-brandvehicleshaveachievedC-NCAP5-starratingmarksagreatleapforwardintermsofpassivesafetytechnologyinChina.Theresearchofpassivesafetyisfurtherperformedwithregardtopedestrianprotection,rear-rowpassenger’sprotection,whiplashprotectionandcyclistprotection.Meanwhile,theresearchanddevelopmentofactivesafety,pre-crashsafetyandintelligentautomotivenetworksystemhavebecomethefocuses.Theperfectcombinationofhighlevelactiveandpassivesafetytechnologyregardingtopassenger,vehicleandenvironmentwillpromotetheaccomplishmentofsafetyphilosophyofzerocrashandzerocasualty.Thesubjectestablishmentofstate-leveldevelopmentandindustrialization,andregulationsconstitutionandperfectionthereofwillbecomethedrivingforceofrapidgrowthofautosafetytechnology.Keywords:automotivesafety;activesafety;passivesafety;NCAP引言隨著社會(huì)及科學(xué)技術(shù)的開(kāi)展,交通設(shè)施和交通工具日益興旺,極大促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)貿(mào)易、科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活各項(xiàng)活動(dòng),為人們提供了出行方便性。但是,也正是由于這些交通工具引發(fā)了大量的交通事故,導(dǎo)致了大量的人員傷亡。根據(jù)世界衛(wèi)生組織2005年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),全世界因車(chē)輛意外死亡的人數(shù)約為120萬(wàn),受傷人數(shù)那么多達(dá)5000萬(wàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì),2005年我國(guó)發(fā)生的交通事故數(shù)為45萬(wàn)起,死亡人數(shù)達(dá)9.9萬(wàn),受傷人數(shù)達(dá)47萬(wàn),由此造成的損失逾125億美元,占GDP1.5%。車(chē)輛是整個(gè)事故中的起因,是關(guān)鍵因素之一。汽車(chē)事故增多，所引起的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失嚴(yán)重，已成為一個(gè)不容無(wú)視的社會(huì)問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題而設(shè)置的平安防護(hù)裝置是現(xiàn)代汽車(chē)結(jié)構(gòu)的重要組成局部。而被動(dòng)平安系統(tǒng)〔也稱(chēng)乘員平安系統(tǒng)〕在事故發(fā)生時(shí)最大限度降低對(duì)人員的傷害。在碰撞事故中，要使車(chē)廂的變形減至最小，并且要使乘員在車(chē)廂內(nèi)移動(dòng)發(fā)生第二次碰撞的時(shí)機(jī)最小。側(cè)門(mén)防撞桿、平安車(chē)身、平安玻璃、預(yù)緊式平安帶、平安氣囊、智能平安氣囊、乘員頭頸保護(hù)系統(tǒng)〔WHIPS〕及各種平安電子裝置即具有這樣的防護(hù)作用。1、汽車(chē)常用被動(dòng)平安系統(tǒng)被動(dòng)平安技術(shù)的產(chǎn)生起源于歐美，隨著相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)生及運(yùn)用，交通事故中所產(chǎn)生的傷害得到了明顯的改善。汽車(chē)被動(dòng)平安內(nèi)容主要表達(dá)在車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、被動(dòng)平安零部件以及約束系統(tǒng)匹配上。80年代末我國(guó)只有兩所院校開(kāi)展了該領(lǐng)域的研究，到1994年已有包括高等院校、科研院所和企業(yè)在內(nèi)的十個(gè)單位，從不同角度進(jìn)行了汽車(chē)被動(dòng)平安性研究[1]。目前在整車(chē)布置、高強(qiáng)度鋼運(yùn)用、潰縮吸能理論方面逐漸趨于成熟，得益于國(guó)內(nèi)主機(jī)廠與高校的努力，車(chē)身整體平安結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)已經(jīng)根本完善。中國(guó)早期的被動(dòng)平安零部件僅限于普通三點(diǎn)式平安帶，同時(shí)期因?yàn)橄M(fèi)者對(duì)汽車(chē)平安的認(rèn)知度不夠?qū)е缕桨矌У氖褂寐蕵O低，這也是造成中國(guó)交通事故高傷亡率的主要原因之一。隨著中國(guó)參加WTO，中國(guó)成為國(guó)際市場(chǎng)，國(guó)外大量的優(yōu)質(zhì)零部件供給商涌入中國(guó)占領(lǐng)汽車(chē)零部件市場(chǎng)，同時(shí)也帶來(lái)了先進(jìn)的汽車(chē)平安技術(shù)，預(yù)緊限力式平安帶、充氣式平安帶、多級(jí)平安氣囊、潰縮吸能式轉(zhuǎn)向管柱等已經(jīng)在大量車(chē)型上得到應(yīng)用。中國(guó)的汽車(chē)平安零部件供給商在市場(chǎng)開(kāi)放的優(yōu)勢(shì)下獲得了較快的開(kāi)展，這些企業(yè)同時(shí)也開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的被動(dòng)平安零部件產(chǎn)品，提高了中國(guó)汽車(chē)零部件在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。1.1、側(cè)門(mén)防撞桿眾所周知，當(dāng)汽車(chē)受到側(cè)面撞擊時(shí)，車(chē)門(mén)很容易受到?jīng)_擊而變形，從而直接傷害到車(chē)內(nèi)乘員。為了提高汽車(chē)的平安性能，不少汽車(chē)公司就在汽車(chē)兩側(cè)門(mén)夾層中間放置一兩根非常鞏固的鋼梁，這就是常說(shuō)的側(cè)門(mén)防撞桿。防撞桿的防撞作用是：當(dāng)側(cè)門(mén)受到撞擊對(duì)，鞏固的防撞桿能大大減輕側(cè)門(mén)的變形程度，從而能減少汽車(chē)撞擊對(duì)車(chē)內(nèi)乘員的傷害。1.2、平安車(chē)身為了減輕汽車(chē)碰撞時(shí)乘員的傷亡，在設(shè)計(jì)車(chē)身時(shí)著重加固乘客艙局部，削弱汽車(chē)頭部和尾部。當(dāng)汽車(chē)碰撞時(shí)，頭部或尾部被壓扁變形并同時(shí)吸收碰撞能量，而客艙不產(chǎn)生變形以便保證乘員平安。高標(biāo)準(zhǔn)的汽車(chē)平安不僅僅只依靠車(chē)輛所配備的約束系統(tǒng)對(duì)乘員的保護(hù)，合理的車(chē)身設(shè)計(jì)理念和乘員約束系統(tǒng)的高效匹配是保證汽車(chē)平安性能的關(guān)鍵因素。平安車(chē)身的理念起源于德國(guó)，經(jīng)過(guò)汽車(chē)平安技術(shù)幾十年的開(kāi)展已經(jīng)演變成以歐美為主的高強(qiáng)度車(chē)身理念和以日本為主的潰縮吸能理念；在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)全球化的當(dāng)今社會(huì)，汽車(chē)高新材料的出現(xiàn)和對(duì)節(jié)能減排的呼吁，這兩種理念的逐漸融合成為21世紀(jì)汽車(chē)平安車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體趨勢(shì)。類(lèi)似于豐田GOA〔GlobalOutstandingAssessment〕車(chē)身技術(shù)和本田G-CON車(chē)身理念所開(kāi)發(fā)出的車(chē)型，在C-NCAP中的表現(xiàn)也都非常優(yōu)異。中國(guó)通過(guò)引進(jìn)先進(jìn)的平安車(chē)身優(yōu)化技術(shù)，在汽車(chē)高強(qiáng)度鋼應(yīng)用、發(fā)動(dòng)機(jī)艙布置、前縱梁吸能盒優(yōu)化、車(chē)門(mén)防撞梁設(shè)計(jì)以及高強(qiáng)度乘員艙的設(shè)計(jì)等方面取得了眾多成果。全球倡導(dǎo)節(jié)能減排，汽車(chē)輕量化已勢(shì)在必行，在此根底之上興起的高強(qiáng)度鋼運(yùn)用引領(lǐng)汽車(chē)被動(dòng)平安技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)全新的局面。對(duì)于車(chē)身輕量化，高強(qiáng)度鋼材起著至關(guān)重要的作用，其使用比例逐年增加，同時(shí)汽車(chē)的耐撞性也隨之得到提高。熱成型鋼技術(shù)在國(guó)產(chǎn)車(chē)型上也開(kāi)始逐漸得到推廣。目前熱成型鋼主要用于前橫梁、B柱以及車(chē)門(mén)防撞梁等關(guān)鍵部位〔見(jiàn)圖1〕。整車(chē)碰撞平安性能需要綜合多方面因素，同時(shí)要投入大量的資金和人力進(jìn)行開(kāi)發(fā)的實(shí)車(chē)碰撞試驗(yàn)，計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)的應(yīng)用不僅可以減少實(shí)車(chē)實(shí)驗(yàn)的投入還可以縮短研發(fā)周期，對(duì)汽車(chē)平安技術(shù)的開(kāi)展起到了極其重要的作用。圖1車(chē)身鋼材運(yùn)用1.3、平安玻璃平安玻璃有兩種鋼化玻璃與夾層玻璃。鋼化玻璃是在玻璃處于熾熱狀態(tài)下使之迅速冷卻而產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力的強(qiáng)度較高的玻璃，鋼化玻璃破碎時(shí)分裂成許多無(wú)銳邊的小塊，不易傷人。夾層玻璃共有3層，中間層韌性強(qiáng)并有黏合作用，被撞擊破壞時(shí)內(nèi)層和外層仍黏附在中間層上，不易傷人。汽車(chē)用的夾層玻璃，中間層加厚一倍，有較好的平安性而被廣泛采用。1.4、預(yù)緊式平安帶預(yù)緊式平安帶的特點(diǎn)是當(dāng)汽車(chē)發(fā)生碰撞事故的一瞬間，乘員尚未向前移動(dòng)時(shí)它會(huì)首先拉緊織帶，立即將乘員緊緊地綁在座椅上，然后鎖止織帶防止乘員身體前傾，有效保護(hù)乘員的平安。預(yù)緊式平安帶中起主要作用的卷收器與普通平安帶不同，除了普通卷收器的收放織帶功能外，還具有當(dāng)車(chē)速發(fā)生急劇變化時(shí)，能夠在0.1s左右加強(qiáng)對(duì)乘員的約束力，因此它還有控制裝置和預(yù)拉緊裝置?？刂蒲b置分有兩種：一種是電子式控制裝置，另一種是機(jī)械式控制裝置。預(yù)拉緊裝置那么有多種形式，常見(jiàn)的預(yù)拉緊裝置是一種爆燃式的，由氣體引發(fā)劑、氣體發(fā)生劑、導(dǎo)管、活塞、繩索和驅(qū)動(dòng)輪組成。當(dāng)汽車(chē)受到碰撞時(shí)預(yù)拉緊裝置受到激發(fā)后，密封導(dǎo)管內(nèi)底部的氣體引發(fā)劑立即自燃，引爆同一密封導(dǎo)管內(nèi)的氣體發(fā)生劑，氣體發(fā)生劑立即產(chǎn)生大量氣體膨脹，迫使活塞向上移動(dòng)拉動(dòng)繩索，繩索帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)號(hào)驅(qū)動(dòng)輪使卷收器卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，織帶被卷在卷筒上，使織帶被回拉。最后，卷收器會(huì)緊急鎖止織帶，固定乘員身體，防止身體前傾防止與方向盤(pán)、儀表板和玻璃窗相碰撞。1.5、平安氣囊平安氣囊是現(xiàn)代轎車(chē)上引人注目的高技術(shù)裝置。安裝了平安氣囊裝置的轎車(chē)方向盤(pán)，平常與普通方向盤(pán)沒(méi)有什么區(qū)別，但一旦車(chē)前端發(fā)生了強(qiáng)烈的碰撞，平安氣囊就會(huì)瞬間從方向盤(pán)內(nèi)“蹦”出來(lái)，墊在方向盤(pán)與駕駛者之間，防止駕駛者的頭部和胸部撞擊到方向盤(pán)或儀表板等硬物上。平安氣囊面世以來(lái)，已經(jīng)挽救了許多人的性命。研究說(shuō)明，有氣囊裝置的轎車(chē)發(fā)生正面撞車(chē)，駕駛者的死亡率，大轎車(chē)降低了30%，中型轎車(chē)降低11%，小型轎車(chē)降低14%。平安氣囊主要由傳感器、微處理器、氣體發(fā)生器和氣囊等部件組成。傳感器和微處理器用以判斷撞車(chē)程度，傳遞及發(fā)送信號(hào)；氣體發(fā)生器根據(jù)信號(hào)指示產(chǎn)生點(diǎn)火動(dòng)作，點(diǎn)燃固態(tài)燃料并產(chǎn)生氣體向氣囊充氣，使氣囊迅速膨脹，氣囊容量約在(50-90)L。同時(shí)氣囊設(shè)有平安閥，當(dāng)充氣過(guò)量或囊內(nèi)壓力超過(guò)一定值時(shí)會(huì)自動(dòng)泄放局部氣體，防止將乘客擠壓受傷。平安氣囊所用的氣體多是氮?dú)饣蛞谎趸?。除了駕駛員側(cè)有平安氣囊外，有些轎車(chē)前排也安裝了乘客用的平安氣囊(即雙平安氣囊規(guī)格)，乘客用的與駕車(chē)者用的相似，只是氣囊的體積要大些，所需的氣體也多一些而已。另外，有些轎車(chē)還在座位側(cè)面靠門(mén)一側(cè)安裝了側(cè)面平安氣囊。1.6、乘員頭頸保護(hù)系統(tǒng)〔WHIPS〕WHIPS一般設(shè)置于前排座椅。當(dāng)轎車(chē)受到后部的撞擊時(shí)，頭頸保護(hù)系統(tǒng)會(huì)迅速充氣膨脹起來(lái)，其整個(gè)靠背都會(huì)隨乘坐者一起后傾，乘坐者的整個(gè)背部和靠背安穩(wěn)地貼近在一起，靠背那么會(huì)后傾以最大限度地降低頭部向前甩的力量，座椅的椅背和頭枕會(huì)向后水平移動(dòng)，使身體的上部和頭部得到輕柔、均衡地支撐與保護(hù)，以減輕脊椎以及頸部所承受的沖擊力，并防止頭部向后甩所帶來(lái)的傷害。1.7、車(chē)外人員保護(hù)技術(shù)歐洲早在1987年便成立專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)行人平安保護(hù)研究的WG10工作組并于1998年提出了完備的行人保護(hù)實(shí)驗(yàn)方法，目前歐洲和日本的NCAP體系對(duì)行人保護(hù)評(píng)估已經(jīng)日臻成熟。歐洲汽車(chē)生產(chǎn)商和汽車(chē)零部件供給商在行人保護(hù)上進(jìn)行了大量的工作，歐洲車(chē)輛的前部造型經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期優(yōu)化可以有效減少行人碰撞時(shí)受到的傷害，奧托立夫也開(kāi)發(fā)出了可以減少行人頭部傷害的發(fā)動(dòng)機(jī)罩氣囊。中國(guó)雖然汽車(chē)保有量在2億輛左右，但是作為開(kāi)展中國(guó)家，根底設(shè)施相對(duì)薄弱，眾多人口，以及混合交通為主的路面交通情況更加導(dǎo)致了人-車(chē)碰撞交通事故中極高的行人傷亡率，行人的死亡率占到事故總死亡率的26%，高于其他各類(lèi)交通事故的人員死亡率[2]。中國(guó)近幾年才開(kāi)始開(kāi)展行人保護(hù)方面的研究，2009-10-30國(guó)家發(fā)布了GB/T24550-2009《汽車(chē)對(duì)行人的碰撞保護(hù)》的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，表達(dá)了中國(guó)政府及汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)行人平安的重視。目前中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心擁有完整的能夠進(jìn)行超過(guò)7個(gè)模塊的沖擊實(shí)驗(yàn)，包括頭部模塊〔成人與兒童〕對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)罩沖擊試驗(yàn)、腿部模塊對(duì)保險(xiǎn)杠沖擊試驗(yàn)、大腿模塊對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)罩邊緣沖擊試驗(yàn)的行人保護(hù)實(shí)驗(yàn)室，其他汽車(chē)生產(chǎn)商的行人保護(hù)實(shí)驗(yàn)室正在積極建設(shè)中。自行車(chē)作為中國(guó)的主要交通工具，在復(fù)雜的道路環(huán)境下同樣面臨著受到機(jī)動(dòng)車(chē)輛碰撞的危險(xiǎn)，根據(jù)中國(guó)交通現(xiàn)狀，相關(guān)高校針對(duì)駕駛自行車(chē)人與車(chē)輛碰撞時(shí)的碰撞速度、騎車(chē)人與汽車(chē)接觸位置、騎車(chē)人運(yùn)動(dòng)規(guī)律、人體損傷力學(xué)等方面進(jìn)行事故再現(xiàn)、事故模擬，建立以中國(guó)人體特征為參數(shù)的碰撞模型進(jìn)行仿真研究，并尋求減少騎車(chē)人傷害的解決方法[3]。2、被動(dòng)平安系統(tǒng)的開(kāi)展趨勢(shì)將來(lái)，主動(dòng)與被動(dòng)平安系統(tǒng)的集成是一股勢(shì)不可擋的趨勢(shì)。復(fù)雜的整合技術(shù)將近距離雷達(dá)、遠(yuǎn)程雷達(dá)、影像傳感、轉(zhuǎn)向及翻滾角度傳感、穩(wěn)定控制電子傳感等諸多技術(shù)結(jié)合在一起，對(duì)駕駛環(huán)境實(shí)施全面監(jiān)控，集中比擬、分析多方面的數(shù)據(jù)，在必要時(shí)啟動(dòng)最適當(dāng)?shù)南乱患?jí)系統(tǒng)，自動(dòng)地或輔助駕駛者采取正確的防護(hù)措施。集成的主、被動(dòng)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的平安性能，最大程度地保護(hù)車(chē)輛、乘員乃至行人的平安，其價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了各自獨(dú)立、互不相干的防護(hù)系統(tǒng)。根據(jù)美國(guó)TRW汽車(chē)集團(tuán)(TRWAutomotive)的技術(shù)藍(lán)圖，大局部主、被動(dòng)汽車(chē)平安技術(shù)的集成指日可待。事實(shí)上，主、被動(dòng)平安系統(tǒng)的技術(shù)整合和運(yùn)用早已開(kāi)始。以預(yù)警平安系統(tǒng)為例，在發(fā)生意外時(shí)，在剎車(chē)片上施加足夠的壓力能啟動(dòng)制動(dòng)輔助〔BrakeAssist〕系統(tǒng)或車(chē)身穩(wěn)定控制〔VSC〕系統(tǒng)。感知汽車(chē)嚴(yán)重打滑，預(yù)警平安系統(tǒng)那么會(huì)自動(dòng)激活電控的座椅平安帶預(yù)張緊器〔即TRW主動(dòng)控制牽引器，ACR〕，隨之把前座椅移至最正確的平安位置。在前座椅置于平安氣囊保護(hù)的最正確距離的同時(shí)，ACR自動(dòng)收緊座椅平安帶以加強(qiáng)乘員保護(hù)。該階段的技術(shù)整合所采用的制動(dòng)輔助系統(tǒng)，在潛在碰撞發(fā)生前啟動(dòng)平安防護(hù)措施。TRW的ACR技術(shù)也具可逆轉(zhuǎn)性，如果實(shí)際碰撞并未發(fā)生，ACR在幾秒鐘內(nèi)會(huì)調(diào)整至初始狀態(tài)。相比之下，其它碰撞驅(qū)動(dòng)型座椅平安帶預(yù)張緊器裝置在啟動(dòng)后無(wú)法自動(dòng)回復(fù)初始狀態(tài)，必須重新安裝。3、被動(dòng)平安系統(tǒng)的展望3.1、預(yù)警駕駛輔助在集成化的第二階段，平安技術(shù)開(kāi)展到具有一定的先知先覺(jué)能力。這樣的系統(tǒng)能無(wú)須駕駛員的操作自動(dòng)運(yùn)行，監(jiān)控駕駛環(huán)境。預(yù)警技術(shù)一般建立在傳感技術(shù)〔如雷達(dá)、實(shí)時(shí)攝像〕根底之上，傳感裝置隨時(shí)監(jiān)控相關(guān)駕駛環(huán)境。TRW一直努力研發(fā)一系列基于雷達(dá)技術(shù)的傳感系統(tǒng)，如自適性巡航控制(AdaptiveCruiseControl)，該系統(tǒng)已被應(yīng)用于德國(guó)群眾的一局部歐洲和北美的車(chē)型上。這些通常也被稱(chēng)為駕駛輔助系統(tǒng)。早期，駕駛輔助主要提供駕駛便利，而在今后將逐步開(kāi)展成為主動(dòng)平安技術(shù)中不可或缺的局部。以車(chē)道引導(dǎo)(LaneGuide)系統(tǒng)為例，當(dāng)系統(tǒng)感知車(chē)輛在車(chē)道上蜿蜒蛇行或偏離道路時(shí)，會(huì)為駕駛者提供相應(yīng)的矯正輔助。包括ACR在內(nèi)的各種保護(hù)裝置相應(yīng)啟動(dòng)，一是警示駕駛者；二是確保駕駛者處于平安氣囊保護(hù)的最理想位置；同時(shí)電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供觸覺(jué)傳感反應(yīng)，引導(dǎo)駕駛者回到正確的車(chē)道上。3.2、智能化反應(yīng)好的預(yù)警系統(tǒng)是“善解人意”的。它能為駕駛者提供適當(dāng)類(lèi)型及程度的反應(yīng)，既提高平安性又不分散注意力、阻礙駕駛。TRW設(shè)計(jì)的平安裝置一般情況下是在不知不覺(jué)中為駕駛者提供保護(hù)的；而只有當(dāng)比擬嚴(yán)重的情況發(fā)生時(shí)，如車(chē)輛偏離車(chē)道或駛離道路時(shí)，音頻、視頻等明顯的反應(yīng)裝置才會(huì)發(fā)揮作用。將來(lái)，結(jié)合智能化傳輸系統(tǒng)，主動(dòng)和被動(dòng)平安系統(tǒng)都將與車(chē)輛外部環(huán)境保持更緊密的聯(lián)系。全球定位系統(tǒng)〔GlobalPositioningSystem〕和智能化道路都屬于智能化傳輸系統(tǒng)。以智能化道路為例，這種系統(tǒng)利用傳感器和衛(wèi)星數(shù)據(jù)追蹤汽車(chē)位置，并在潛在意外發(fā)生前——如臨近交叉路口時(shí)——及時(shí)提醒駕駛者注意路況。3.3、全方位保護(hù)高度集成的平安系統(tǒng)除了有效控制車(chē)輛、保護(hù)乘員，還兼顧車(chē)輛外部人員。在歐洲和日本，政府非常重視保護(hù)行人免受?chē)?yán)重或致命傷害的立法。TRW行人保護(hù)系統(tǒng)能有效降低人車(chē)相撞的機(jī)率，或在碰撞在所難免時(shí)保護(hù)駕駛者和行人的平安。首先，基于雷達(dá)或攝像的感知系統(tǒng)能發(fā)覺(jué)道路上肉眼不易發(fā)覺(jué)的物體，比方突然出現(xiàn)的行人。在感知系統(tǒng)及時(shí)提醒駕駛者的同時(shí)，制動(dòng)助力系統(tǒng)、電子液壓制動(dòng)等系統(tǒng)同時(shí)啟動(dòng)，自動(dòng)降低車(chē)速，從而防止碰撞發(fā)生或降低碰撞嚴(yán)重性。如果人車(chē)相撞不幸發(fā)生，TRW研發(fā)的行人平安氣囊會(huì)從發(fā)動(dòng)機(jī)罩下瞬間充氣展開(kāi)，減小車(chē)輛碰撞人體的力度。兼?zhèn)湓趥鞲衅?、駕駛輔助、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向、防滑、乘員平安等各領(lǐng)域的技術(shù)專(zhuān)長(zhǎng)，才真正有條件整合主、被動(dòng)平安技術(shù)、全面提高未來(lái)汽車(chē)的舒適性和平安性。作為行業(yè)內(nèi)最全面的平安產(chǎn)品研發(fā)者和供給商，像TRW等多個(gè)大型汽車(chē)集團(tuán)正在以開(kāi)發(fā)先進(jìn)傳感技術(shù)為根底，走向驅(qū)動(dòng)汽車(chē)平安集成化的進(jìn)程。4、主動(dòng)平安技術(shù)主動(dòng)平安技術(shù)，又稱(chēng)預(yù)防平安技術(shù)，是指在輕松和舒適的駕駛條件下幫助駕駛員防止事故的技術(shù)。主動(dòng)平安技術(shù)主要包括底盤(pán)主動(dòng)平安技術(shù)、平安預(yù)警技術(shù)和綜合平安技術(shù)等，整個(gè)主動(dòng)平安技術(shù)的開(kāi)展伴隨著信息技術(shù)及電子技術(shù)的開(kāi)展。底盤(pán)主動(dòng)平安技術(shù)主要以底盤(pán)控制技術(shù)為核心，最終采用底盤(pán)部件執(zhí)行平安相關(guān)控制。其應(yīng)用最早始于制動(dòng)防抱死系統(tǒng)〔anti-lockedbrakingsystem,ABS〕，特別是1995年隨著電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)〔electronicstabilitycontrol,ESC〕投入市場(chǎng)，底盤(pán)主動(dòng)平安技術(shù)進(jìn)入到快速開(kāi)展的階段，后續(xù)諸如自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)(adaptivecruisecontrol,ACC)及碰撞緩解制動(dòng)系統(tǒng)〔collisionmitigationbrakesystem,CMBS〕等主動(dòng)平安系統(tǒng)先后研發(fā)成功，底盤(pán)主動(dòng)平安技術(shù)已經(jīng)由單純制動(dòng)控制技術(shù)向集成轉(zhuǎn)向控制開(kāi)展。平安預(yù)警技術(shù)通過(guò)對(duì)危險(xiǎn)情況識(shí)別并對(duì)駕駛員進(jìn)行預(yù)警提示。隨著視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用的開(kāi)展，以視覺(jué)傳感器為代表平安預(yù)警系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用，其中車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)(lanedeparturewarning,LDW〕及盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)等已經(jīng)大量應(yīng)用于豪華汽車(chē)上。隨著汽車(chē)電子技術(shù)及傳感器技術(shù)的開(kāi)展，特別是通信技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用，使汽車(chē)主動(dòng)平安技術(shù)正朝著多功能、集成化方向開(kāi)展，而與被動(dòng)平安技術(shù)3G通訊網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合后，集主被動(dòng)于一體的綜合平安技術(shù)成為未來(lái)汽車(chē)平安技術(shù)的開(kāi)展方向。4.1、底盤(pán)主動(dòng)控制技術(shù)汽車(chē)主動(dòng)平安控制通常是通過(guò)底盤(pán)主動(dòng)平安控制實(shí)現(xiàn)其執(zhí)行功能。其中電子制動(dòng)控制是底盤(pán)主動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一。電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)〔ESC〕在底盤(pán)主動(dòng)平安控制技術(shù)中具有里程碑地位。如圖2所示，電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)通過(guò)傳感器探測(cè)的數(shù)據(jù)比擬駕駛員操作意圖和汽車(chē)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，并通過(guò)差速制動(dòng)方式對(duì)車(chē)輛施加補(bǔ)償橫擺力矩，控制車(chē)輛的轉(zhuǎn)向特性變化，提高側(cè)向穩(wěn)定性，進(jìn)而減少交通事故數(shù)量。美國(guó)高速公路交通平安署(NationalHighwayTransportationSafetyAdministration,NHTSA)在分析美國(guó)7個(gè)州1997年到2004年的交通事故數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)可以減少34%乘用車(chē)單車(chē)事故以及59%的運(yùn)動(dòng)型多功能車(chē)(sportsutilityvehicle,SUV)單車(chē)事故[4]。在美國(guó)，2012年以后生產(chǎn)銷(xiāo)售的乘用車(chē)要求必須裝配電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)。諸如電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)〔electronicstabilitycontrol，ESC〕、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)〔electricalpowersteering,EPS〕及側(cè)傾穩(wěn)定性控制系統(tǒng)〔rollstabilitycontrol,RSC〕等底盤(pán)主動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)提高了車(chē)輛的平安性能，但是各個(gè)系統(tǒng)彼此孤立，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)平安性能的最大化。而底盤(pán)一體化控制系統(tǒng)，通過(guò)融合制動(dòng)、轉(zhuǎn)向及懸架主動(dòng)控制技術(shù)，通過(guò)各個(gè)系統(tǒng)的層級(jí)控制實(shí)現(xiàn)車(chē)輛平安控制的最優(yōu)化。圖2電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.2、平安預(yù)警技術(shù)平安預(yù)警技術(shù)通過(guò)超聲波、視覺(jué)及雷達(dá)等傳感器探測(cè)道路環(huán)境信息，通過(guò)分析各類(lèi)信息對(duì)駕駛員進(jìn)行提醒及預(yù)警，進(jìn)而減少事故的發(fā)生[5]。目前，在車(chē)內(nèi)應(yīng)用了大量的視覺(jué)傳感器，通過(guò)內(nèi)部視覺(jué)傳感器可以探知駕駛員是否瞌睡，進(jìn)而進(jìn)行瞌睡預(yù)警提醒；通過(guò)外部超聲波雷達(dá)和視覺(jué)傳感器可以輔助駕駛員完成泊車(chē)操作；而毫米波雷達(dá)及視覺(jué)傳感器可以探測(cè)車(chē)輛前方行人和車(chē)輛，對(duì)車(chē)輛的碰撞可能性進(jìn)行預(yù)警。伴隨視覺(jué)技術(shù)的開(kāi)展，以單目視覺(jué)傳感器為根底的平安預(yù)警系統(tǒng)將更廣泛的應(yīng)用于車(chē)輛上，而與其它傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)融合將進(jìn)一步提高平安預(yù)警技術(shù)的魯棒性和平安性。4.3、綜合平安技術(shù)隨著主動(dòng)平安技術(shù)及被動(dòng)平安技術(shù)的開(kāi)展，汽車(chē)平安技術(shù)逐漸形成為以“碰撞事故”為核心，通過(guò)事故前主動(dòng)平安技術(shù)防止、事故中被動(dòng)平安技術(shù)有效緩解及事故后遠(yuǎn)程救援三個(gè)階段的綜合平安技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)最小事故傷亡的目標(biāo)。根據(jù)碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，各個(gè)階段通過(guò)不同系統(tǒng)完成平安控制，通過(guò)綜合各類(lèi)平安控制系統(tǒng)功能，并融合各個(gè)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)，使交通事故傷亡最小化。為推動(dòng)主動(dòng)平安技術(shù)應(yīng)用，國(guó)外一些政府或開(kāi)發(fā)部門(mén)設(shè)立了多個(gè)合作組織及多項(xiàng)合作工程，例如歐洲的FOT〔FieldOperationalTest〕工程、PReVENT工程、德國(guó)的INVENT工程、美國(guó)的ACAS工程等。各大零部件供給商和主機(jī)廠通過(guò)參加各種組織和工程，完善了產(chǎn)品的技術(shù)要求和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)了主動(dòng)平安技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。以沃爾沃汽車(chē)CitySafety城市平安系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)包括了自適應(yīng)巡航〔ACC〕、車(chē)道偏離預(yù)警〔LDW〕、電子穩(wěn)定性控制〔ESC〕及碰撞緩解制動(dòng)〔CMBS〕等功能，該系統(tǒng)能夠防止低速下車(chē)輛追尾風(fēng)險(xiǎn)，減少約60%由于追尾事故導(dǎo)致的的頸部軟組織損傷事故。為滿足市場(chǎng)需要，各零部件供給商也先后開(kāi)發(fā)出集主被動(dòng)平安技術(shù)于一體的平安產(chǎn)品，如博世公司的CAPS系統(tǒng)、大陸公司的Conti-Guard系統(tǒng)、TRW公司的認(rèn)知型主動(dòng)平安系統(tǒng)等。汽車(chē)主動(dòng)平安技術(shù)產(chǎn)品已經(jīng)呈現(xiàn)出功能集成化、系統(tǒng)化和綜合化的開(kāi)展趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)主動(dòng)平安技術(shù)的開(kāi)發(fā)方面也取得了一定成果，清華大學(xué)開(kāi)發(fā)的THMR-V智能車(chē)輛裝備了電荷耦合器件攝像機(jī)〔chargecoupleddevicecamera,CCD)及導(dǎo)航系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能駕駛功能[6]。吉利汽車(chē)提出了GTMS平安開(kāi)發(fā)理念，以交通事故零傷亡為開(kāi)發(fā)目標(biāo)，結(jié)合電子穩(wěn)定性控制系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航系統(tǒng)、前/后碰撞預(yù)警系統(tǒng)及G-Netlink系統(tǒng)于一體實(shí)現(xiàn)碰撞前、碰撞中和碰撞后對(duì)乘員的平安保護(hù)。5、NCAP對(duì)汽車(chē)平安技術(shù)的影響不同NCAP對(duì)車(chē)身結(jié)構(gòu)提出了不同要求。USNCAP不僅要求車(chē)輛在碰撞過(guò)程中不能超過(guò)一定的減速度，而且要求擊潰長(zhǎng)度不少于一定值。而EuroNCAP要求影響乘員平安性的零件如前圍板、制動(dòng)踏板、方向管柱等對(duì)乘員的侵入量不能超出一定值。因此前艙的剛度不能太大或太小，否那么無(wú)法滿足各個(gè)NCAP的要求。為最大程度上保護(hù)車(chē)內(nèi)乘員和行人的平安，汽車(chē)整車(chē)設(shè)計(jì)成前后部剛度較小、乘客艙剛度很大。而且將發(fā)動(dòng)機(jī)艙設(shè)計(jì)成三段式，分別為低速行人保護(hù)區(qū)、相容吸能區(qū)和自身保護(hù)區(qū)。這樣在低速時(shí)既能使行人的傷害減低到最小，同時(shí)又能在高速碰撞時(shí)通過(guò)前后艙結(jié)構(gòu)的壓潰來(lái)吸收碰撞中的大局部能量，有效保護(hù)乘客，見(jiàn)圖3。汽車(chē)交通事故發(fā)生在前面的概率約為40%，因此前艙設(shè)計(jì)是汽車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，前艙設(shè)計(jì)實(shí)際上是能量傳遞路線的設(shè)計(jì)。從圖3可見(jiàn)，通常將前端碰撞的能量傳遞路線設(shè)計(jì)成3條，一條是沿著水箱橫梁傳遞給翼子板加強(qiáng)板，然后經(jīng)A柱傳遞給駕駛艙上體；第二條路線由前縱梁傳給翼子板加強(qiáng)板，經(jīng)前圍板傳給駕駛艙上體，由前地板縱梁傳給車(chē)身下體；第三條路線由前懸架延伸梁(在前端和縱梁采用一定的支架連接)，經(jīng)副車(chē)架傳給車(chē)身縱梁，從而傳給車(chē)身下體。3條路線能防止能量的過(guò)度集中，有效提高整車(chē)的平安整體承受能力。為保證上述3段強(qiáng)度和3條能量傳遞路線，通常采用不同性能的材料進(jìn)行組合以滿足不同區(qū)域的要求，對(duì)于車(chē)身結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)件如縱梁、B柱加強(qiáng)板、門(mén)檻梁加強(qiáng)板、A柱下段加強(qiáng)板、車(chē)門(mén)防撞桿以及座椅支架等均采用高強(qiáng)度鋼或超強(qiáng)度鋼(TRIP)。這2種材料在汽車(chē)上的應(yīng)用越來(lái)越多，所占的比重越來(lái)越大。以菲亞特產(chǎn)品為例，80年代超強(qiáng)度鋼使用比例為0，高強(qiáng)度鋼使用比例為6%，90年代高強(qiáng)度鋼使用比例增加至10%。自NCAP標(biāo)準(zhǔn)使用后，高強(qiáng)度鋼增加至22%，超強(qiáng)度鋼增加至4%。到2005年底，高強(qiáng)度鋼占到50%，超強(qiáng)度鋼占到17%。低碳鋼的比例也由80年代的94%降低至33%。這組數(shù)據(jù)從一定程度上反映了汽車(chē)工業(yè)上各種不同材料鋼材在汽車(chē)上的應(yīng)用趨勢(shì)?？v梁總成在很大程度上決定了汽車(chē)縱向碰撞的平安性能，因此也成為研究重點(diǎn)。通常將縱梁前部設(shè)計(jì)成梯形結(jié)構(gòu)鋼梁、孔式結(jié)構(gòu)、褶皺式造型、波紋管狀結(jié)構(gòu)來(lái)誘導(dǎo)縱梁的變形節(jié)奏和能量傳遞路徑；通過(guò)優(yōu)化縱梁的不同材料組合，既能降低縱梁重量20%，降低本錢(qián)幾十美金，而且能有效提高縱梁的碰撞、剛度和模態(tài)性能。此外，通過(guò)優(yōu)化縱梁的截面形狀(包括加強(qiáng)筋布置)、厚度、尺寸和結(jié)構(gòu)形式等使結(jié)構(gòu)的變形阻力保持在適當(dāng)水平，并重視局部弱化使整車(chē)剛度分配符合設(shè)計(jì)原那么及能量吸收曲線圖。為滿足側(cè)撞的要求，側(cè)圍通常設(shè)計(jì)成能將側(cè)碰力有效傳遞到車(chē)身具有保護(hù)作用的梁、門(mén)立柱、地板、頂蓋及其它部件，使撞擊力被這些部件吸收，從而極大限度地把可能造成的傷害降低到最小程度。因此需要采用高強(qiáng)度鋼增加車(chē)門(mén)的剛度；增大A、B、C立柱的截面形狀，以及局部加強(qiáng)側(cè)圍與門(mén)加強(qiáng)件接觸部位、立柱與門(mén)檻和車(chē)頂縱梁連接部位的強(qiáng)度；增加地板橫梁，將座椅支架和門(mén)檻梁連接一體增加側(cè)向防撞能力。圖3前艙平安3段和能量傳遞圖5.1、平安約束系統(tǒng)的改良平安約束系統(tǒng)的配備和性能的提升是增加NCAP星級(jí)的有效途徑。目前通常采用預(yù)緊式平安帶代替?zhèn)鹘y(tǒng)平安帶系統(tǒng)。預(yù)緊式平安帶的特點(diǎn)是當(dāng)汽車(chē)發(fā)生碰撞事故的一瞬間，在乘員尚未向前移動(dòng)時(shí)它會(huì)首先拉緊織帶，立即將乘員緊緊綁在座椅上，然后鎖止織帶防止乘員身體前傾，有效保護(hù)乘員的平安。福特公司最近創(chuàng)造一種膨脹式的平安帶，能像平安氣囊一樣在碰撞時(shí)配合平安帶的收緊充氣，有效保證乘員的內(nèi)臟不受到嚴(yán)重?cái)D壓。同時(shí)，能自動(dòng)給乘員佩帶身上的平安帶，以提高平安帶的佩帶率。平安氣囊作為平安帶的輔助平安設(shè)施在交通事故中也大大提高了乘員的平安性。通常一輛NCAP星級(jí)較高的車(chē)輛會(huì)配備駕駛員和副駕駛氣囊、側(cè)碰撞氣囊及車(chē)窗側(cè)氣簾等多個(gè)氣囊，在不同的碰撞中保護(hù)乘員不同方位的平安。目前，兩段式平安氣囊正在逐步替代普通平安氣囊，因?yàn)樗芨鶕?jù)汽車(chē)碰撞的加速度和平安帶的狀態(tài)，分2種不同的速度和強(qiáng)度展開(kāi)，防止造成對(duì)乘客的不必要傷害。智能平安氣囊作為開(kāi)展方向，采用先進(jìn)的傳感器技術(shù)和信息處理系統(tǒng)，在事故發(fā)生的短暫時(shí)間內(nèi)提供可靠的碰撞環(huán)境信息；通過(guò)優(yōu)化氣囊的充氣速率、折疊方式和最正確點(diǎn)火時(shí)間，碰撞時(shí)轉(zhuǎn)向柱、座椅及頭枕、平安帶等各自滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的最正確結(jié)構(gòu)和力變形特性以及各部件碰撞特性的協(xié)調(diào)與互補(bǔ)問(wèn)題,根據(jù)檢測(cè)到的乘員身高、體重、坐姿等信息，自動(dòng)將乘員保護(hù)系統(tǒng)調(diào)節(jié)到最正確保護(hù)狀態(tài),使乘員保護(hù)系統(tǒng)逐步智能化。對(duì)保護(hù)追尾碰撞的座椅頭枕，目前多采用手動(dòng)調(diào)節(jié)的方式，很多人一般不會(huì)太重視，但是頭枕的位置如果調(diào)整不正確有可能造成對(duì)頭頸的傷害。因此目前的新產(chǎn)品均能通過(guò)嵌裝在頭枕中的新型傳感器，檢測(cè)頭枕與頭部之間的距離，算出頭枕應(yīng)該移動(dòng)的距離,自動(dòng)將座椅調(diào)整至最正確狀態(tài)，有效保護(hù)乘員頭頸的平安。5.2、假人和傳感器的改良假人作為代替真人參與各種NCAP試驗(yàn)的研究對(duì)象，在汽車(chē)平安性的研究方面具有很重要的地位。假人的生物保真程度將大大影響試驗(yàn)的精確性。因此需要按照不同年齡的生理特征研制不同規(guī)格的假人。假人模型大局部是由金屬與塑料制作的,其胸腔是鋼制的,肩胛骨是鋁制的，盆骨是塑料的。假人的皮膚摸上去不僅要有彈性，還要跟真人一樣有一定的承受力。一個(gè)假人由近400個(gè)部件、約60個(gè)傳感器組成。通用汽車(chē)的HybridIII，衍生出了從新生嬰兒到55歲成年人的各個(gè)不同年齡段、不同性別的模擬假人，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)95%的人體模擬保真度。今后的開(kāi)展趨勢(shì)是如何盡可能地使假人特性接近真人，以及假人身體內(nèi)傳感器的合理部位和個(gè)數(shù)及傳感器本身的靈敏度和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能力的提高。5.3、NCAP標(biāo)準(zhǔn)本身的改良自19