汽车安全的那些“黑科技”

高博麟

汽车安全

我们通常定义汽车碰撞过程中有三个要素：人、车、路。那么按照碰撞发生的时间顺序，我们定义了汽车碰撞前、碰撞中和碰撞后三个时间段。我们要做好这三个要素在三个时间段上的安全工作，才能叫做好了汽车安全。比如，对于人，在碰撞前，做好交规教育、驾校培训，就能大大降低交通事故的发生率；在碰撞中，具有良好的自我保护意识，就能大大降低事故的伤亡率；在碰撞后，具有良好的紧急救护知识，就能大大降低事故的死亡率。对于车，在碰撞前，做好主动安全技术，装备大量可靠的先进驾驶辅助系统，这些都能大大降低汽车事故的发生率；碰撞中，好的汽车结构强度设计、好的安全带和气囊匹配，专业术语是约束系统匹配；碰撞发生后，汽车能够自动拨打紧急呼叫电话，汽车具有避免多次碰撞功能，具备这样一些功能，也同样能够大大降低事故的伤亡率。对于道路，良好的交通控制、道路设计，能够有效避免事故的发生；良好的缓冲设计，能够很好的降低车辆发生碰撞时的伤亡程度；道路附近良好的紧急救援设施，也能大大提高事故发生后人员的存活几率。

那么做好这九个方面的工作，才算是做好了汽车安全，而这个3x3的矩阵，即霍顿矩阵。

汽车事故如果从时间上划分为碰撞前、碰撞中和碰撞后，那么具体到我们自家汽车上究竟需要装备哪些安全系统，又分别都在什么时间段起作用呢？

首先，在碰撞前我们细分为三个阶段：

普通驾驶阶段、危险驾驶阶段和即将碰撞阶段。

在普通驾驶阶段，也就是我们没有遇到任何危险的驾驶阶段，这个时候的安全设备以舒适类、预警提醒类的系统为主，比如我们最常提到的自适应巡航功能、自动前大灯功能、盲区检测提醒功能、胎压检测功能等等。危险驾驶阶段，这个阶段代表车辆遇到了危险的行驶工况，但如果及时地采取了正确的措施，也是可以避免碰撞的，因此这个阶段的安全系统就比较重要了，比如前方碰撞预警功能、自动紧急刹车功能、车道偏离预警功能、车道保持功能、甚至现在我们汽车上已经大量普及的ESC、ABS、TCS功能，都是属于在这个时间段内起作用的安全系统。即将碰撞阶段，换言之，这次碰撞已经在所难免的了，而安全系统要做的工作，一个是在碰撞前的最后一刻，尽可能多地降低这次碰撞的剧烈程度，以便降低人员和车辆的损失，另一个是在碰撞前的最后一刻，把车上人员尤其是前排人员，调整到最安全的姿态或者状态，以便碰撞过程中，车上人员的伤亡情况是最小的，比如自动紧急刹车功能在这个阶段仍然会起作用，以及主动式安全带功能。接下来就是碰撞接触阶段，我们最常见到的是安全带和安全气囊，除此之外，还有一个安全系统也很有用，但不是为了保护车上人员，而是为了保护撞到车上的行人的，它叫主动式发动机罩。再往后的一个阶段是碰撞后阶段，这个时候有些车上有自动拨打急救电话的功能，就变得十分有用，因为当发生剧烈碰撞甚至翻车以后，车上人员通常已经难以独立、及时地拨打急救电话寻求救援了。

汽车安全的“黑科技”

首先，安全带。汽车安全带，是迄今为止汽车安全领域最伟大的发明。最早的安全带大概出现在1885年，那时安全带还不是用来保护汽车上的乘员的，是用來保护经常需要在高处工作的人员的，比如消防员、画家等等。我们平常开车使用的安全带，学名是“三点式安全带”，因为不仅有三点式安全带，赛车比赛时还有四点式安全带、六点式安全带等等。这种三点式安全带，是在1955年的时候被发明出来。通常情况下，交通事故中促使人受伤甚至丧命的不是汽车的速度，而是速度的变化率，即加速度。瞬间过大的加速度，才是我们身体撞击车内结构受到伤害的根源所在。因此，请大家一定记住，不论多少车速，只要你们把车开动起来，就请系好安全带。因为再低的车速，都有可能因为碰撞而产生巨大的加速度。安全带的另一个重要功能，是确保你不会被甩离汽车。

其次，安全气囊。如果想使你的汽车上的安全气囊能够很好的保护你的话，请先系上安全带。汽车的安全气囊，其实它是一个满是窟窿眼的气袋，这个气袋充气到最大后，就会迅速通过那些窟窿眼把里面的气体散掉，以确保对我们的缓冲最好，伤害最小。我们的汽车安全工程师在设计这一个精妙配合的匹配效果时，始终是在你系着安全带的这个假设前提下的。所以，如果你没有系安全带的习惯，那么安全气囊对你来说，就会成为一个额外的威胁，很多人觉得气囊，听起来就柔柔软软的，肯定像一个高级抱枕一样舒服。但是，安全气囊打开瞬间的速度可以轻松达到300公里/小时，打在你脸上，应该不会比一记金腰带拳王的后手“重拳”轻。（图1）

如果安全气囊在合适的时间被打开的话，一个下落的西瓜可以被很好的缓冲和保护下来，但是当它在一个不合适的时机被打开的话，后果简直太血腥了。而这个合适的时机是怎么设计出来的？必须再次强调，是在假设你系了安全带这个前提下设计出来的。所以，请务必系好安全带！

上述这些技术都属于日常生活中我们能见到的被动安全技术。主动安全的技术，比如最重要的ESC或者ESP，汽车电子稳定控制系统，它能帮我们把车辆控制在一个相对安全的行驶状态下，不至于因为冬天或者雨天地面湿滑、操作失误等原因，造成车辆失控、甩尾或者翻车。

如果我们的汽车上安装有自动紧急刹车的系统，装有这套系统汽车有向前照射的雷达或者摄像头，能够识别汽车前方一定距离内的障碍物，并在驾驶员完全没有踩刹车的时候，自动完成刹车避撞的动作（图2）。对于目前开车时的手机一族来说，简直太重要了。一辆车如果以72kph在行驶，可能有人认为这并没有多快，车速表最大能到240kph，72kph就意味着你每秒钟跑过了20m的距离，或者你低头看一眼手机再回过神来看前方的路面，需要多长时间？至少需要1秒，如果再加上解锁、打开微信等这一些动作，恐怕2秒都不够，2秒40m的距离。大家可以测量一下40m的距离，40m外一个人，对你来说挺远的，但是当你开车时，看一眼手机再回过神来的时候，它就已经在你车后面了。这是很可怕的一件事情。请大家千万注意。

还有一类主动安全系统，它不识别车辆前方有什么障碍物，但是它能识别车辆左右两边的车道线在哪里，还能帮你把汽车保持在这个车道里行驶，或者叫做车道保持系统。这有什么好处？经常开长途汽车的驾驶员可能更有体会，开车开久了犯困是很常见的事情，疲劳驾驶最容易出现的问题就是，汽车冲出本车道，撞上相邻车道的汽车或者护栏，因为驾驶员眼皮合上了，车辆没办法保持在车道里面行驶了。所以，驾驶员一犯困，车辆就会偏离出当前行驶的车道。那么如果有了这套系统，如果车辆有非故意偏离当前车道的迹象时，汽车自己就会微微的调整方向，让车辆不冲出当前车道，同时，还有通过声音震动之类的信号提醒驾驶员，“醒醒醒醒，你开出车道啦。”

极低车速下的安全系统，比如自动泊车系统，这套系统对于新手来说就是福音。但也请记住，你越依赖它，你的技术就越得不到长进和提高，这也是有利有弊的，大家自己权衡。目前自动泊车系统能够满足这样两种停车场景，一个多见于我们路边停车的场景，即平行泊车（图3），因为这辆车在泊车之前和泊好之后，车身位置是平行的。另一个多见于停车场停车的场景，或者称为垂直泊车（图4），因为泊车之前和泊车之后，车身位置相互垂直的。另外，垂直泊车也分两种，一种最常见的是垂直倒入泊车，停好后车头朝向车位的外侧，方便离开时，可以快速安全的出去。但也有些特殊的地方，它要求你停好后，车头必须朝里，比如图里面箭头所指的方向。那么这个时候，大部分泊车系统是搞不定的，但也有少數汽车的泊车系统能够完成这种场景的停车任务。

这些汽车的主动安全系统，随着科技的发展会越来越普及，不久就会走进我们每一个人的汽车中去，这些系统也会越来越复杂、越来越智能，而它能达到的终极目标，就像这幅图画里面展示的（图5），这辆车在道路上飞奔疾驰，车上有三个人相向而坐，在一起聊着天、喝着咖啡，讨论着今天的天气或者什么有趣的事情，没有一个在开车，甚至都没有人在关注汽车前方的道路，而且脸上竟都没有一丝控制甚至紧张。这就是不远的将来，我们将要迎接的无人驾驶汽车。是不是心里面竟有了一丝的期待？也别期待的太早了，这幅图画不是我们当代画，是上个世纪70年代的画，40年前人们对无人驾驶汽车的期待就是这个样子了，跟我们的期待相差无几。

最后，必须要提醒大家的是，所有的汽车安全的黑科技都是在不超速行驶的条件下才会起到有效作用的。超速行驶，是交通事故中最大的隐患。技术进步，离不开你我的共同努力。交通安全，也离不开我们的共同遵守。

安全行车，从你我做起。

链接：汽车常见安全防护装置

ABS防抱死制动系统，是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。ABS是常规刹车装置基础上的改进型技术，可分机械式和电子式两种。现代汽车上大量安装防抱死制动系统，ABS既有普通制动系统的制动功能，又能防止车轮锁死，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，是目前汽车上最先进、制动效果最佳的制动装置。

EBD电子制动力分配。自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能（在一定程度上可以缩短制动距离），并配合ABS提高制动稳定性。汽车制动时，如果四只轮胎附着地面的条件不同，比如，左侧轮附着在湿滑路面，而右侧轮附着于干燥路面，四个轮子与地面的摩擦力不同，在制动时（四个轮子的制动力相同）就容易产生打滑、倾斜和侧翻等现象。

TCS牵引力控制系统，又称循迹控制系统。是根据驱动轮的转数及传动轮的转数来判定驱动轮是否发生打滑现象，当前者大于后者时，进而抑制驱动轮转速的一种防滑控制系统。它与ABS作用模式十分相似，两者都使用感测器及刹车调节器。类似的还有ASR（驱动防滑系统）等等。

ESP电控行驶平稳系统，汽车在行驶过程中发生侧滑时，ESP识别车辆不稳定状态，并通过对制动系统，发动机管理系统和变速箱管理系统实施控制，从而有针对性的弥补车辆滑动。