Euro NCAP推荐系统在中国的应用分析

王宏雁，周圣立，吴 丹

（1.同济大学 中德学院，上海 200092；2.同济大学 汽车学院，上海 201804）

随着道路交通事故的不断增加，汽车的安全性越来越受到关注.汽车安全系统有主动和被动之分.尽管被动安全性可以有效地减轻事故灾害，它只是在发生事故时起保护作用.而主动安全系统则事先防范，以避免人员及车辆的损伤［1］.近年来，因汽车主动安全性能使事故防患于未然，越来越受到汽车厂商和消费者的重视，诸如：ABS和ESP等产品的安装率不断提高［2］.越来越多的先进技术也被应用到汽车主动安全系统中.

目前，中国在主动安全系统的应用以国外引进为主（尤其是欧洲）.在汽车主动安全系统引进的同时，缺乏与国情结合的研究.Euro NCAP advanced奖项通过奖励先进的技术，促进重要安全设备的标准制定，指引着未来汽车安全的方向.因此Euro NCAP推荐系统在中国的应用分析非常有必要.

1 Euro NCAP推荐系统功能

迄今为止，共有来自9个汽车生产商的11项主动安全系统获得Euro NCAP advanced奖项.这些推荐系统有偏道警告系统、侧向辅助系统和预碰撞系统.

1.1 偏道警告系统

偏道警告系统通过对车道的实时追踪检测实现.当发现驾驶人属无意识（未打转向灯）偏离原车道时，能发出警报，提醒驾驶人注意；也能在发生危险状况时，为驾驶人提供更多的反应时间，减少因车道偏离引发的碰撞事故，这对提醒驾驶人长时间单调驾驶引发的注意力不集中等情况有明显的作用.此外，使用偏道警告系统还能对纠正驾驶人不打转向灯即变道的不良驾驶行为起到一定的作用［3］.

图1 偏道警告系统示意Fig.1 Lane departure warning system

经研究发现：利用能检测车辆运行时的横向位置的系统将防止大约53%的单车偏离车道事故［4］.因此，绝大部分的车道偏离警告系统都将车辆在车道内的横向位置作为计算警告发生与否的一个基础.该系统可分为两类：一类基于道路基础（使用道路埋设的标记），另一类为利用车辆传感器进行车道位置识别，如：AURORA系统、AutoVue系统、AWS系统和DSS系统等.偏道警告系统蚕蛹的警告标准也可分为4种：①基于车辆在车道中的当前位置（CCP）；②基于将来偏离量的不同（FOS）；③基于车辆将横越车道边界的时间（TLC）；④基于知识的道路场景感知（KBIRS），其中TLC标准使用最为广泛［4］.

1.2 侧向辅助系统

侧向辅助系统主要针对安全变更车道设计通过雷达传感器检测汽车两侧和后方区域实现该系统在车速大于30km／h时被激活.当一辆汽车出现在盲点区域或者从后方快速靠近时，外后视镜上的警示灯就会闪烁.即使驾驶人在这个时候拨动转向灯开关，警示灯也会闪动.从而提示驾驶人可能出现的汽车碰撞.当时速低于一定值时侧向辅助系统可以通过驾驶人侧车门上的按钮激活；当超过这个速度时，该系统会自动启动.

图2 侧向辅助系统示意Fig.2 Side assist system

侧向辅助系统的使用位于后保险杠内的两个后向雷达.两部雷达会连续扫描车辆正后方和侧后方约70m远的区域内的路况.对于不同的驾驶状态系统也会有不同的警示信息.根据后车的速度及距离调整警示闪烁级别，并仅在驾驶人启动转向灯时介入，以避免过多警示对驾驶人正常驾驶造成干扰.

在如今主动安全系统与被动安全系统深度融合的发展趋势下，除了通过点亮警示灯警示驾驶人，一系列被动安全系统也将发挥其作用，如：关闭车窗与天窗、收紧安全带、调直座椅靠背及向前调节头枕贴近乘客头部等一系列对追尾的防护以减轻追尾事故给乘员造成的损伤.

1.3 预碰撞系统

预碰撞系统的传感器是装在车头的一个毫米波雷达，能自动探测前方各种障碍物，测算出发生碰撞的可能性.若该系统判断碰撞的可能性很大时，警报器将发出鸣叫警示，提示驾驶人规避.制动辅助系统会立刻进入准备状态，必要时辅助驾驶人制动，给车辆更大的制动力；当该系统判断出碰撞即将发生时，则会预先收紧正／副驾驶座安全带，制动系统也会同时制动，自动降低车速［5］.

与传统的汽车被动安全系统相比，应用了碰撞预判的显著优势体现在两个方面［6］：①由于能在事故发生之前提前发现碰撞的潜在可能性，因此可逆式的被动安全保护装置（比如：电机驱动的预紧式安全带、能自动调整最佳保护姿态的主动式座椅等）可被广泛地应用；②由雷达提前获取的碰撞信息能对传统的被动安全保护装置的控制方法带来了更多的正面影响，不仅对事故前环境的判断更加准确，也能使这些装置（比如：安全气囊的点爆算法可得到很大程度上的优化）触发选择更佳的时机.

图3 预碰撞系统示意Fig.3 Pre－collision system

目前，预碰撞系统的关键性技术主要集中在［6］：雷达系统的研究与开发，全新被动安全装置的应用与优化以及碰撞预判技术系统集成这3个方面.

2 Euro NCAP推荐系统在中国的应用分析

2.1 在中国应用的必要性分析

2.1.1 基于事故特点分析

汽车主动安全技术与交通事故有着紧密的联系，交通事故是交通安全问题最好的体现形式.因此通过研究交通事故找出中国亟待解决的交通问题与主动安全系统的关联可以很好地剖析主动安全系统应用的必要性.

首先对交通事故原因［7－10］进行分类，如图4所示.

与偏道警告系统紧密关联的事故原因有驾驶状态问题和违反标志标线问题.驾驶状态包括疲劳驾驶和酒后驾驶.不良驾驶状态导致驾驶人对外界的反应能力及控制能力下降，发生事故的几率极大.而不良驾驶状态的第一阶段体现就在于偏离车道，因此偏道警告系统可以警告驾驶人正处在不良驾驶状态或应提高注意力.同样，对于驾驶人违反标志标线随意变道的驾驶行为，偏道警告系统也有警示作用.

图4 交通事故原因细分Fig.4 Category of traffic accident cause

与侧向辅助系统紧密关联的事故原因有视野问题和违反标志标线问题.其较为常见的情况是变更车道时未发现后方车辆，未让正在该车道上行驶的车辆先行或是违法超车等，侧向辅助系统能有效辅助驾驶人侧后方视野，以避免因驾驶人未观察到侧后方来车而导致的不让行等危险操作.

预碰撞系统与各种事故原因均有关联，是预防车辆与前方物体碰撞的有效屏障.近年来，预碰撞系统从单纯帮助驾驶人避免和减轻与其他汽车相撞，又发展了增进无保护道路使用者安全的技术，其行人探测功能使该系统成为了行人事故的针对性解决方案.

对2007～2010年间中国事故数据进行统计分析可知，4年平均事故为262571起，事故平均死亡人数为72029人，平均单位事故死亡率27.43%［7－10］.由各种原因引起的事故为：视野46244起、违反标志标线24835起、超速18816起、操作不当8625起、驾驶状态6448起、行人问题2512起.各种原因引起事故所占总事故的比例如图5所示.而各种原因引起的单位事故死亡率为：驾驶状态45.43%、行人问题40.37%、超速38.32%、操 作 不 当 26.90%、违 反 标 志 标 线25.60%、视野20.13%.各种原因引起的单位事故死亡率所占总单位事故死亡率的比例如图6所示.

图5 事故起数统计数据Fig.5 Accident statistics

图6 单位事故死亡率统计数据Fig.6 Mortality rate of accident statistics

从图5中可以看到，视野和违反标志标线在2007～2010年的4年中，是事故发生起数最主要的两个原因，分别占到43%和23%，是引发事故的主要原因.侧向辅助系统可以有效解决视野问题中的侧后方视野问题，辅助驾驶人判断侧后方盲区中的车辆情况，提供警告.侧向辅助系统除了对侧后方视野问题有帮助外，还能对驾驶人违反标志标线违法变道、违法掉头等行为予以提醒和警告.可见侧向辅助系统的应用很有必要性.

从2007～2010年单位事故死亡率统计可以看到，虽然驾驶状态（疲劳驾驶和酒驾）和行人问题不是造成最多事故起数的原因，但却是造成人员死亡的主要原因，其单位事故死亡率分别达到了45.43%和40.37%［7－10］，即由于这两项原因导致的事故很有可能是恶性死亡事故.而驾驶状态不良的最初表现形式就是车道的偏离，无法集中精神保持在车道中央形式，这也正是偏道警告系统设计的初衷，通过偏道现象提醒驾驶人注意自身驾驶状态，避免恶性事故的发生.行人问题导致的死亡率也非常高，这是非常容易理解的.行人作为交通参与者中的无保护方，一旦发生事故其严重程度非常高，也很容易发生死亡事故.其解决方案是预碰撞系统对行人的探测，通过车辆的制动降低与行人碰撞时的车速减轻行人伤害甚至避免事故.因此偏道警告系统和预碰撞系统应用的必要性也得以体现.

2.1.2 基于典型城市的中国交通环境特点分析

通过对中国宏观事故数据的研究，得出了Euro NCAP推荐系统在中国应用的必要性.通过对中国城市的微观调查，可以得到中国微观的交通特点，进而对必要性分析进行验证的补充，同时能借助微观视角进行主动安全系统的适应性分析.

中国幅员辽阔，选取典型城市的原则有：事故量多，事故影响因素差异大，并且要覆盖中国一线、二线和三线城市.

通过对中国主要城市事故起数筛选，得到的初选城市为：一线（北京、上海、广州和天津等）、二线（重庆（强）、武汉（强）、宁波（强）、长春（中）、昆明（中）、青岛（强）和济南（强）等）和三线（银川和常州等）.通过对驾驶人和对车辆行驶影响差异进行筛选，得到可选城市见表1.

表1 按影响因素差异进行的城市筛选Table 1 City selection based on influencing factors

考虑事故数量、地形和气候条件差异性，并覆盖一线、二线和三线城市，最终选取上海、宁波、武汉、重庆、天津、济南、青岛和银川等8个城市作为调查对象.

在典型城市中选取典型道路，选取参考因素为：车流量，交通复杂程度，道路类型及道路线形最终确定了8个城市中的88条道路（129个测点），典型道路覆盖到了各城市的城区郊区，路口路段，一、二、三、四级道路，高速路及弯道坡道.

偏道警告系统：在对8个城市的调查中发现，混合交通情况非常普遍.银川、重庆和青岛的一、二级道路缺乏中央物理隔离和机非隔离的情况较多.银川属于三线城市，发展程度有限；重庆和青岛有较多的坡路，加上地理条件原因导致道路宽度受限，不利于设置隔离设施.而所调研的城市中，三、四级道路大都没有设置任何隔离设施.在三、四级道路上还存在许多路边停车的情况.

在缺乏机动车道物理隔离及机非隔离的道路上，机动车和非机动车等在同一道路上混合行驶，存在着非常多的安全隐患：①没有机动车道物理隔离的道路容易引发借用对向车道超车的情况，还容易引发由于驾驶人疲劳或者粗心驾驶等引起的压中心线行驶的情况，也易引发对向车辆碰撞的事故；②没有机非隔离的道路，时常容易引发车辆与盲区中的非机动车刮擦碰撞的事故；③路边障碍物会极大地影响驾驶人和行人的视野，穿越机动车道的行人将很难被驾驶人察觉而导致事故.

偏道警告系统能够在缺乏机动车道物理隔离的情况下实时提醒驾驶人保持车道，避免恶性的对向车辆碰撞事故.

侧向辅助系统：在对8个城市的调查中发现，随意变道超车现象在各城市中都很常见，尤其在较为宽敞、车流量大的主干道.由于车辆组成复杂，车辆间有明显的速度差，使驾驶人频繁采取变道行为，极大地增加了侧向刮擦、碰撞发生的可能性.在上海等高架道路发达的城市，一些道路规划设计问题使得车辆很难融入高速车流，或是在出岔道时的车辆频繁变道行为，均体现了侧向辅助系统应用的必要性.

另外，中国的一些城市公交系统非常发达.以上海为例，公共汽车线路数量1000多条，营运车辆1.8×104多辆，是世界上线路最多的城市之一.而上海大多数道路没有设立专门的公交车道，公交车的频繁靠站势必对该车道上行驶的其他车辆造成困扰.当受到公交车阻挡时，后方机动车变换到其他车道的情况也屡见不鲜，这些情况下侧向辅助系统能够帮助驾驶人了解盲区的车辆情况其作用得到充分的体现.

预碰撞系统：在对8个城市的调查中发现，行人违法穿越机动车道的行为在调研城市中都很常见，重庆和武汉的情况更为严重，行人的交通安全意识薄弱，加上驾驶员没有礼让行人的习惯，针对行人碰撞事故的主动安全系统十分必要.

公共汽车频繁靠站除了导致后方车辆变道在没有机非隔离的三、四级道路中会直接抢占非机动车道，导致非机动车行驶在机动车道的情况也非常常见.

另外，在城市的三、四级道路上，路边停车现象也非常普遍，尤其在调研城市银川，由于城区停车泊位的严重缺失，交通部门采取了在慢车道上划出停车泊位的措施，非机动车只得与机动车抢道争行.行人穿越时，路边车辆也影响了行人观察车辆及车辆发现行人的视野，存在着很大的安全隐患.在这样的交通环境特点下，预碰撞系统具有很强的应用价值.

预碰撞系统除了是对行人、非机动车事故的解决方案，也是预防车辆与前方物体碰撞的有效屏障，能够避免或是减轻各种交通冲突及危险如：道路施工引起的交通冲突（武汉交通特点）和混合交通引起的交通冲突等.且对于中国某些城市的特殊天气特点（如：重庆的大雾天气、济南的“团雾”天气及银川等北方城市的扬沙雾霾天气等）导致的事故也有帮助.

2.2 应用前景展望

2.2.1 偏道警告系统

从事故数据宏观统计和典型城市调查结果来看，偏道警告非常有应用的必要，可以提醒驾驶人保持良好的驾驶状态，也可以警示驾驶人注意保持车道，尤其在银川、重庆和青岛等道路隔离设施状况不佳导致交通冲突比较严重的城市，尤其有应用的紧迫性.

但该系统有对基础设施的要求，即需要清晰的标线才能探测，可能造成在一些路段失去探测警告功能，因此在道路基础设施较好的城市有更好的应用效果.在多弯道的城市（如：重庆和青岛等）中，弯道处压线的情况会比较多，因此导致的过多警告提示可能不易被接受，推测在多弯道城市的应用前景较差一些.对于众多习惯随意变道的中国驾驶人，同样存在过多警告的问题，需要有一个适应过程.

从2002年开始，偏道警告系统已经发展了有10个年头，目前日产、本田、雷克萨斯、丰田、英菲尼迪、标致雪铁龙、奥迪、宝马和奔驰均在高端车型上提供了偏道警告系统的选配［11］.结合中国的实际情况，该系统在中国的普及仍有待时日.

2.2.2 侧向辅助系统

从事故特点来看，侧向辅助系统对侧后方视野的辅助作用非常适合在中国应用.中国驾驶人鲁莽变道的情况相比国外的更加严重，它是能够帮助驾驶人安全并线的系统，在中国的作用很大.

由于中国拥堵道路多，侧向辅助系统的使用受限于车流量，在较高速的通畅路段下，它能够较好地工作，但拥堵路段的警报可能会引起驾驶人反感.因此，如何设定适合于中国国情的工作车速及探测范围值得研究和探讨.

目前，侧向辅助系统已经被多个厂商进行研究，并奥迪等品牌从高端车型可以选配，正在走向全系可以选配.在不久的将来，随着成本的不断下降，其普及程度会有明显的上升，其在中国会有很好的前景.

2.2.3 预碰撞系统

基于事故数据宏观统计和典型城市调查结果，中国非常需要预碰撞系统的应用，尤其是行人事故的高死亡率，更体现了其应用的价值.在业界预碰撞系统也已得到广泛认可，在对武汉理工大学乔教授，同济大学朱教授，法国国家运输与安全研究所Cesari所长的访谈中，都对中国应用预碰撞系统表示出极高的期待.

但是，预碰撞系统对识别率的要求非常高，还没有达到理想水平，目前的技术水平自动控制车辆制动很容易，但如何确保在准确的时机制动仍然在优化中.加之其高昂的价格，阻碍了其在中国的推广步伐.城市版的预碰撞系统可以帮助驾驶人避免一些行人非机动车事故，但该系统需要对中国国情进行探测范围的改进，探测范围内过小，不适用于车速较高时；探测范围太大，在交通拥堵的情况下不适用，需要通过一系列适应性改进来避免因交通情况复杂导致警报声太过频繁使驾驶人关闭系统的情况.另外，预碰撞系统虽然能帮助驾驶人避免危险，但也可能起到鼓励驾驶人的疏忽行驶的反作用.

目前，福特、本田、奔驰和沃尔沃等厂商已经在预碰撞系统方面有较多的技术积累，有些已经用于高端车型的选配.但其成本将是阻碍在中国应用的最主要的障碍，在中国的推广有待时日.

3 结语

对中国事故情况进行了宏观统计，建立了交通事故与Euro NCAP推荐的主动安全系统的关联，分析了系统应用的必要性.

通过确定选取原则，筛选出了中国典型城市和典型道路，并通过中国典型城市微观调查，验证分析了偏道警告系统、侧向辅助系统和预碰撞系统在中国的应用前景.

本研究作为初步探索，主动安全系统在中国的适应性调整可以作为下一步研究方向.并且随着汽车电子技术、传感器技术及数据通信技术的进一步发展以及人们对汽车安全性要求的提高主动安全系统将会更加成熟，其成本进一步降低长远来说，崛起的中国市场将使安全系统的供应得到最佳的市场，将在中国走向成熟［12］.

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［8］公安部交通管理局.2008中华人民共和国道路交通事故统计年报［M］.北京：公安部交通管理局，2008.（Traffic Management Bureau of Ministry of Public Security.Road traffic accident statistics annual report of People’s Republic of China in 2008［M］.Beijing：Traffic Management Bureau of Ministry of Public Se－curity，2008.（in Chinese））

［9］公安部交通管理局.2009中华人民共和国道路交通事故统计年报［M］.北京：公安部交通管理局，2009（Traffic Management Bureau of Ministry of Public Security.Road traffic accident statistics annual report of People’s Republic of China in 2009［M］.Beijing Traffic Management Bureau of Ministry of Public Security，2009.（in Chinese））

［10］公安部交通管理局.2010中华人民共和国道路交通事故统计年报［M］.北京：公安部交通管理局2010.（Traffic Management Bureau of Ministry of Public Security.Road traffic accident statistics annual report of People’s Republic of China in 2010 Beijing：Traffic Management Bureau of Ministry of Public Security，2010.（in Chinese））

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