汽车安全技术发展的研究分析

赵其吉

（上海东方久乐汽车安全气囊有限公司，上海 201201）

引言

随着我国经济的快速发展和道路交通状况的改善，汽车在人民生活当中已经占据了重要的地位，交通事故总量近年来虽然有下降趋势，但仍然严峻，如图1所示。据相关部门统计，我国每年因为发生车祸而导致死亡的人数目庞大，给国家和社会带来了巨大的经济损失，对人们的正常日常生活和经济的稳定发展带来不良影响，汽车的运行安全性正日益受到关注[1]。国外制定了很多严格的法规来强制要求汽车碰撞的安全性，目前已经形成了美国FMVSS系列和欧洲 ECE和EEC系列为代表的两大车辆安全法规体系。我国在汽车碰撞安全性领域研究起步较晚，但是国家也制定了一系列关于汽车碰撞安全性的法规，如在2003年，我国颁布的汽车正面碰撞的安全性能法规《GB11551-2003乘用车正面碰撞的乘员保护》以及在 2006年我国出台的侧面碰撞安全法规《GB20071-2006汽车侧面碰撞的乘员保护》。

1 汽车安全的介绍

汽车安全性包括主动安全性和被动安全性。主动安全性是指汽车能够提前识别潜在的碰撞风险，并通过汽车上配置的电子、电控系统和装置主动规避碰撞事故，或在驾驶员采取相应的避险措施时汽车能保持最佳的行驶状态，完全逃避碰撞危险或将危险程度降为最低的能力。被动安全性是指汽车在发生不可避免的道路交通事故后，车体结构及乘员约束系统对车内乘员或车外行人进行保护，避免其发生严重伤害或使伤害程度尽可能降低的能力[2-3]。无论是主动安全系统还是被动安全系统都不能单独进行保护，两者必须相结合才能达到最佳保护状态，如图2所示。

图1 近五年交通事故属

图2 主、被动安全协调保护

2 汽车主动安全的主要内容

主动安全是指汽车发生交通事故前主动预防、避免或减少汽车在行驶过程中可能发生的事故，以提高汽车的安全性能。按照作用形式的不同，主动安全可以分为：制动力控制类和辅助提醒类。

2.1 制动力控制类

制动力控制类主动安全装置主要包括：ABS（防抱死制动系统）、EBD（电子制动力分配系统）、ESP（电子稳定程序）、TCS（牵引力制动系统）等，ABS主要是在汽车紧急制动的时候，防治车轮锁死，使汽车在制动状态下仍能转向，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏。EBD作为是ABS的辅助功能，其可以计算出每一个车轮的抓地力，并迅速调整车辆制动。ESP通过控制驱动轮和从动轮来实现车辆平稳行驶如图3至图6所示。

图3 有无ABS对比

图4 有无EBD对比

图6 有无TCS对比

图5 有无ESC对比

2.2 辅助提醒类

辅助提醒类类主动安全装置主要包括：夜视系统、自适应巡航（ACC）、偏航预警系统（LDWS）、自动刹车系统（AEB）等。

夜视系统：可以帮助驾驶员在弱光情况下提高预见能力，自适应巡航可以在无人的干预下，自动控制减速与加速并保持前车的安全距离。偏航预警系统可以在汽车偏离车道时发出预警，提醒乘员将车辆保持在原车道安全行驶。

3 汽车被动安全的主要内容

汽车被动安全性是指汽车在发生不可避免的道路交通事故后，车体结构及乘员约束系统对车内乘员或车外行人进行保护，避免其发生严重伤害或使伤害程度尽可能降低的能力。汽车被动安全主要从车体结构、约束系统及行人保护三方面研究。

3.1 车体结构方面

车体结构的耐撞性研究主要包含两部分,即利用车身的前部、后部、侧面结构有效地吸收碰撞能量和乘员乘坐区的坚固可靠以确保乘员的有效生存空间。

汽车发生低速碰撞时主要靠保险杠对车体起保护问题，在发生正面碰撞时要求汽车的前部结构要尽可能多地吸收碰撞能量，并且还要防止车轮、发动机、变速箱等刚性部件侵入驾驶室。当汽车发生侧面碰撞时，主要靠增设车门防撞杆、加强门坎梁、柱的合理设计等措施以提高侧面碰撞安全性[4]。

3.2 约束系统方面

汽车乘员约束系统主要研究避免或减轻车内乘员与车内部件发生的二次碰撞，使乘员所受到的伤害降低到最小。主要的研究部件有安全带、安全气囊、安全座椅、转向管柱、车内仪表盘等。

图7 常见的安全气囊

目前常用的汽车安全气囊主要分为以下几种如图 7所示：正面气囊，DAB安装位置处于方向盘上，PAB安装在副驾对应的仪表盘上，借助于挡风玻璃的引导展开；侧面气囊（SAB）或侧面帘式气囊（CAB），通常可在侧撞时保护乘员的身体，而在车门框横梁展开同时可保护头部；腿部气囊（KAB）用来保护成员的腿部，安装位置在座椅前沿，并可向乘员大腿的垂直方向展开；目前国外还开发了安全带式气囊和用于保护驾驶员足部的足部气囊。

3.3 行人保护方面

行人保护主要研究道路交通事故中汽车对路上行人的保护性能，主要包括汽车前部结构设计优化、先进行人保护装置，行人冲击模型和试验方法等内容[5]。

行人的伤害一般包括保险杠和一次碰撞时产生的下肢伤害与发动机罩、风窗玻璃等二次碰撞时的伤害以及与路面的三次碰撞产生的伤害。

目前针对行人保护主要涉及车身吸能材料的应用，如吸能保险杠、软性的引擎盖材料、大灯及附件无锐角等。在国外现研发了发动机盖自动弹起复原系统作为行人保护技术之一。

4 汽车安全技术的发展

安全气囊对于汽车来说实在是必不可少的一套保护系统,目前智能气囊的研发正在如火如荼的进行中，其基本思想是尽可能多的收集和利用有关乘员形体位置及撞车类型和撞车速度的数据，建立数据库，对某一碰撞中获得的乘员和车的有关信息进行判断识别，调整约束系统的新能参数，使人体获得最佳的保护。如智能化的安全气囊，通过增加传感器，探测乘员是儿童还是成人，以及坐姿及安全带状况，然后经计算机分析，合理控制安全气囊展开的时间和强度，以减少安全气囊对人员的意外伤害。安全带方面，目前美国福特研发了一种新型安全带，在碰撞时安全带中的气囊会膨胀，该安全带对于后排的儿童也有更好的保护作用，在碰撞时宽大的充气囊能够更有效减少安全带勒住颈部造成的窒息风险。可避免安全带的二次伤害。

主动安全方面，目前在行人保护方面使用的汽车侧面盲区行人防撞保护系统利用多种传感器测得的数据，来判断是有潜在的危险状况，对侧面盲区不同速度行驶的汽车、行人准确识别并做出相应的反应，同时紧急报警来对驾驶员进行提醒，使汽车主动避免碰撞危险，能够提高汽车行车的安全性，从而尽量避免或减少交通事故的发生，应用前景良好。

图8 汽车安全技术的发展

主动安全的发展是汽车无人驾驶技术的前奏，2010年到2015年间，与汽车无人驾驶技术相关的发明专利超过2万件。随着更加先进的智能型传感器、雷达技术、第三代移动通信技术在汽车上的应用，未来主动安全将会是汽车安全发展的主流如图8所示。

5 总结

随着我国汽车制造工艺水平的提高，国内自主品牌汽车制造商越来越重视汽车安全性能提升。很多自主品牌汽车制造商大多采取与国际知名研究机构进行技术合作的方式进行汽车安全性能开发，随着对国外汽车安全先进技术、法规规范和评价体系进行深入研究，并自我创新，形成了汽车安全性能的全自主开发和控制能力，将有力的推动我国由汽车制造大国向汽车强国迈进。

[1] 杨浩.某国产轿车正面偏置碰撞计算机仿真分析[D].重庆:重庆理工大学,2012.

[2] 牛家忠,朱杏娟.汽车主动安全性与被动安全性的发展.重型汽车[J],1997.6: 29-31.

[3] Norbert Hover, Bernd Lichte. Multi-beam Lidar Sensor for Active Safety Applications. SAE 2006-01-0347.

[4] Chan JUU Yeom.A predicting and Improvement of Side Impact Using the CC-CTP[J]. SAE.930443

[5] Emmanuel Glasson, Valérie Maistre and Claude Laurent. Car Front End Module Structure Development Regarding Pedestrian Protec-tion and other Mechanical Constraints. SAE2001-01-0761.