汽車安全論文

目錄TOC\o"1-3"\h\u摘要：1引言21、汽車常用被動平安系統(tǒng)21.1、側(cè)門防撞桿21.2、平安車身21.3、平安玻璃31.4、預(yù)緊式平安帶31.5、平安氣囊31.6、乘員頭頸保護系統(tǒng)〔WHIPS〕41.7、車外人員保護技術(shù)42、被動平安系統(tǒng)的開展趨勢43、被動平安系統(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54、主動平安技術(shù)64.1、底盤主動控制技術(shù)64.2、平安預(yù)警技術(shù)74.3、綜合平安技術(shù)75、NCAP對汽車平安技術(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標準本身的改良9結(jié)語9致謝：10參考文獻：11汽車平安技術(shù)的現(xiàn)狀晏斌11018228摘要：面對中國交通事故傷亡率高的現(xiàn)狀，企業(yè)、學(xué)校、研究機構(gòu)都加大了對汽車平安技術(shù)研究開發(fā)的投入，加快了平安技術(shù)研發(fā)能力的提升和產(chǎn)品化進程。自主品牌汽車C-NCAP五星高分的獲得標志著中國被動平安技術(shù)的飛躍性開展。進一步開展對行人保護、后排乘員保護、防后碰鞭打保護以及騎自行車人保護等被動平安研究的同時，主動平安系統(tǒng)、預(yù)碰撞系統(tǒng)、智能化汽車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究開發(fā)已經(jīng)成為關(guān)注的熱點，更高層次的乘員、車和環(huán)境等相關(guān)主被動平安技術(shù)的統(tǒng)合協(xié)調(diào)，將推動零碰撞零傷亡汽車平安理念的實現(xiàn)。國家級研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化大課題的設(shè)立、法規(guī)標準的建立和完善將會成為汽車平安技術(shù)快速開展的動力。關(guān)鍵詞：汽車平安；主動平安系統(tǒng)；被動平安系統(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引言隨著社會及科學(xué)技術(shù)的開展,交通設(shè)施和交通工具日益興旺,極大促進了經(jīng)濟貿(mào)易、科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)和生活各項活動,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)計數(shù)據(jù),全世界因車輛意外死亡的人數(shù)約為120萬,受傷人數(shù)那么多達5000萬。據(jù)統(tǒng)計,2005年我國發(fā)生的交通事故數(shù)為45萬起,死亡人數(shù)達9.9萬,受傷人數(shù)達47萬,由此造成的損失逾125億美元,占GDP1.5%。車輛是整個事故中的起因,是關(guān)鍵因素之一。汽車事故增多，所引起的人員傷亡和財產(chǎn)損失嚴重，已成為一個不容無視的社會問題。針對這一問題而設(shè)置的平安防護裝置是現(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)的重要組成局部。而被動平安系統(tǒng)〔也稱乘員平安系統(tǒng)〕在事故發(fā)生時最大限度降低對人員的傷害。在碰撞事故中，要使車廂的變形減至最小，并且要使乘員在車廂內(nèi)移動發(fā)生第二次碰撞的時機最小。側(cè)門防撞桿、平安車身、平安玻璃、預(yù)緊式平安帶、平安氣囊、智能平安氣囊、乘員頭頸保護系統(tǒng)〔WHIPS〕及各種平安電子裝置即具有這樣的防護作用。1、汽車常用被動平安系統(tǒng)被動平安技術(shù)的產(chǎn)生起源于歐美，隨著相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)生及運用，交通事故中所產(chǎn)生的傷害得到了明顯的改善。汽車被動平安內(nèi)容主要表達在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計、被動平安零部件以及約束系統(tǒng)匹配上。80年代末我國只有兩所院校開展了該領(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)的十個單位，從不同角度進行了汽車被動平安性研究[1]。目前在整車布置、高強度鋼運用、潰縮吸能理論方面逐漸趨于成熟，得益于國內(nèi)主機廠與高校的努力，車身整體平安結(jié)構(gòu)的設(shè)計已經(jīng)根本完善。中國早期的被動平安零部件僅限于普通三點式平安帶，同時期因為消費者對汽車平安的認知度不夠?qū)е缕桨矌У氖褂寐蕵O低，這也是造成中國交通事故高傷亡率的主要原因之一。隨著中國參加WTO，中國成為國際市場，國外大量的優(yōu)質(zhì)零部件供給商涌入中國占領(lǐng)汽車零部件市場，同時也帶來了先進的汽車平安技術(shù)，預(yù)緊限力式平安帶、充氣式平安帶、多級平安氣囊、潰縮吸能式轉(zhuǎn)向管柱等已經(jīng)在大量車型上得到應(yīng)用。中國的汽車平安零部件供給商在市場開放的優(yōu)勢下獲得了較快的開展，這些企業(yè)同時也開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的被動平安零部件產(chǎn)品，提高了中國汽車零部件在市場上的競爭力。1.1、側(cè)門防撞桿眾所周知，當汽車受到側(cè)面撞擊時，車門很容易受到?jīng)_擊而變形，從而直接傷害到車內(nèi)乘員。為了提高汽車的平安性能，不少汽車公司就在汽車兩側(cè)門夾層中間放置一兩根非常鞏固的鋼梁，這就是常說的側(cè)門防撞桿。防撞桿的防撞作用是：當側(cè)門受到撞擊對，鞏固的防撞桿能大大減輕側(cè)門的變形程度，從而能減少汽車撞擊對車內(nèi)乘員的傷害。1.2、平安車身為了減輕汽車碰撞時乘員的傷亡，在設(shè)計車身時著重加固乘客艙局部，削弱汽車頭部和尾部。當汽車碰撞時，頭部或尾部被壓扁變形并同時吸收碰撞能量，而客艙不產(chǎn)生變形以便保證乘員平安。高標準的汽車平安不僅僅只依靠車輛所配備的約束系統(tǒng)對乘員的保護，合理的車身設(shè)計理念和乘員約束系統(tǒng)的高效匹配是保證汽車平安性能的關(guān)鍵因素。平安車身的理念起源于德國，經(jīng)過汽車平安技術(shù)幾十年的開展已經(jīng)演變成以歐美為主的高強度車身理念和以日本為主的潰縮吸能理念；在汽車產(chǎn)業(yè)全球化的當今社會，汽車高新材料的出現(xiàn)和對節(jié)能減排的呼吁，這兩種理念的逐漸融合成為21世紀汽車平安車身結(jié)構(gòu)設(shè)計的總體趨勢。類似于豐田GOA〔GlobalOutstandingAssessment〕車身技術(shù)和本田G-CON車身理念所開發(fā)出的車型，在C-NCAP中的表現(xiàn)也都非常優(yōu)異。中國通過引進先進的平安車身優(yōu)化技術(shù)，在汽車高強度鋼應(yīng)用、發(fā)動機艙布置、前縱梁吸能盒優(yōu)化、車門防撞梁設(shè)計以及高強度乘員艙的設(shè)計等方面取得了眾多成果。全球倡導(dǎo)節(jié)能減排，汽車輕量化已勢在必行，在此根底之上興起的高強度鋼運用引領(lǐng)汽車被動平安技術(shù)進入了一個全新的局面。對于車身輕量化，高強度鋼材起著至關(guān)重要的作用，其使用比例逐年增加，同時汽車的耐撞性也隨之得到提高。熱成型鋼技術(shù)在國產(chǎn)車型上也開始逐漸得到推廣。目前熱成型鋼主要用于前橫梁、B柱以及車門防撞梁等關(guān)鍵部位〔見圖1〕。整車碰撞平安性能需要綜合多方面因素，同時要投入大量的資金和人力進行開發(fā)的實車碰撞試驗，計算機仿真模擬技術(shù)的應(yīng)用不僅可以減少實車實驗的投入還可以縮短研發(fā)周期，對汽車平安技術(shù)的開展起到了極其重要的作用。圖1車身鋼材運用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)力的強度較高的玻璃，鋼化玻璃破碎時分裂成許多無銳邊的小塊，不易傷人。夾層玻璃共有3層，中間層韌性強并有黏合作用，被撞擊破壞時內(nèi)層和外層仍黏附在中間層上，不易傷人。汽車用的夾層玻璃，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)緊式平安帶的特點是當汽車發(fā)生碰撞事故的一瞬間，乘員尚未向前移動時它會首先拉緊織帶，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，還具有當車速發(fā)生急劇變化時，能夠在0.1s左右加強對乘員的約束力，因此它還有控制裝置和預(yù)拉緊裝置。控制裝置分有兩種：一種是電子式控制裝置，另一種是機械式控制裝置。預(yù)拉緊裝置那么有多種形式，常見的預(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)動輪組成。當汽車受到碰撞時預(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，迫使活塞向上移動拉動繩索，繩索帶動驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)號驅(qū)動輪使卷收器卷筒轉(zhuǎn)動，織帶被卷在卷筒上，使織帶被回拉。最后，卷收器會緊急鎖止織帶，固定乘員身體，防止身體前傾防止與方向盤、儀表板和玻璃窗相碰撞。1.5、平安氣囊平安氣囊是現(xiàn)代轎車上引人注目的高技術(shù)裝置。安裝了平安氣囊裝置的轎車方向盤，平常與普通方向盤沒有什么區(qū)別，但一旦車前端發(fā)生了強烈的碰撞，平安氣囊就會瞬間從方向盤內(nèi)“蹦”出來，墊在方向盤與駕駛者之間，防止駕駛者的頭部和胸部撞擊到方向盤或儀表板等硬物上。平安氣囊面世以來，已經(jīng)挽救了許多人的性命。研究說明，有氣囊裝置的轎車發(fā)生正面撞車，駕駛者的死亡率，大轎車降低了30%，中型轎車降低11%，小型轎車降低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程度，傳遞及發(fā)送信號；氣體發(fā)生器根據(jù)信號指示產(chǎn)生點火動作，點燃固態(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。同時氣囊設(shè)有平安閥，當充氣過量或囊內(nèi)壓力超過一定值時會自動泄放局部氣體，防止將乘客擠壓受傷。平安氣囊所用的氣體多是氮氣或一氧化碳。除了駕駛員側(cè)有平安氣囊外，有些轎車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，有些轎車還在座位側(cè)面靠門一側(cè)安裝了側(cè)面平安氣囊。1.6、乘員頭頸保護系統(tǒng)〔WHIPS〕WHIPS一般設(shè)置于前排座椅。當轎車受到后部的撞擊時，頭頸保護系統(tǒng)會迅速充氣膨脹起來，其整個靠背都會隨乘坐者一起后傾，乘坐者的整個背部和靠背安穩(wěn)地貼近在一起，靠背那么會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向后水平移動，使身體的上部和頭部得到輕柔、均衡地支撐與保護，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的傷害。1.7、車外人員保護技術(shù)歐洲早在1987年便成立專門負責(zé)行人平安保護研究的WG10工作組并于1998年提出了完備的行人保護實驗方法，目前歐洲和日本的NCAP體系對行人保護評估已經(jīng)日臻成熟。歐洲汽車生產(chǎn)商和汽車零部件供給商在行人保護上進行了大量的工作，歐洲車輛的前部造型經(jīng)過長期優(yōu)化可以有效減少行人碰撞時受到的傷害，奧托立夫也開發(fā)出了可以減少行人頭部傷害的發(fā)動機罩氣囊。中國雖然汽車保有量在2億輛左右，但是作為開展中國家，根底設(shè)施相對薄弱，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%，高于其他各類交通事故的人員死亡率[2]。中國近幾年才開始開展行人保護方面的研究，2009-10-30國家發(fā)布了GB/T24550-2009《汽車對行人的碰撞保護》的法規(guī)標準，表達了中國政府及汽車生產(chǎn)企業(yè)對行人平安的重視。目前中國汽車技術(shù)研究中心擁有完整的能夠進行超過7個模塊的沖擊實驗，包括頭部模塊〔成人與兒童〕對發(fā)動機罩沖擊試驗、腿部模塊對保險杠沖擊試驗、大腿模塊對發(fā)動機罩邊緣沖擊試驗的行人保護實驗室，其他汽車生產(chǎn)商的行人保護實驗室正在積極建設(shè)中。自行車作為中國的主要交通工具，在復(fù)雜的道路環(huán)境下同樣面臨著受到機動車輛碰撞的危險，根據(jù)中國交通現(xiàn)狀，相關(guān)高校針對駕駛自行車人與車輛碰撞時的碰撞速度、騎車人與汽車接觸位置、騎車人運動規(guī)律、人體損傷力學(xué)等方面進行事故再現(xiàn)、事故模擬，建立以中國人體特征為參數(shù)的碰撞模型進行仿真研究，并尋求減少騎車人傷害的解決方法[3]。2、被動平安系統(tǒng)的開展趨勢將來，主動與被動平安系統(tǒng)的集成是一股勢不可擋的趨勢。復(fù)雜的整合技術(shù)將近距離雷達、遠程雷達、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，對駕駛環(huán)境實施全面監(jiān)控，集中比擬、分析多方面的數(shù)據(jù)，在必要時啟動最適當?shù)南乱患壪到y(tǒng)，自動地或輔助駕駛者采取正確的防護措施。集成的主、被動系統(tǒng)能實現(xiàn)更強的平安性能，最大程度地保護車輛、乘員乃至行人的平安，其價值遠遠超過了各自獨立、互不相干的防護系統(tǒng)。根據(jù)美國TRW汽車集團(TRWAutomotive)的技術(shù)藍圖，大局部主、被動汽車平安技術(shù)的集成指日可待。事實上，主、被動平安系統(tǒng)的技術(shù)整合和運用早已開始。以預(yù)警平安系統(tǒng)為例，在發(fā)生意外時，在剎車片上施加足夠的壓力能啟動制動輔助〔BrakeAssist〕系統(tǒng)或車身穩(wěn)定控制〔VSC〕系統(tǒng)。感知汽車嚴重打滑，預(yù)警平安系統(tǒng)那么會自動激活電控的座椅平安帶預(yù)張緊器〔即TRW主動控制牽引器，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的最正確距離的同時，ACR自動收緊座椅平安帶以加強乘員保護。該階段的技術(shù)整合所采用的制動輔助系統(tǒng)，在潛在碰撞發(fā)生前啟動平安防護措施。TRW的ACR技術(shù)也具可逆轉(zhuǎn)性，如果實際碰撞并未發(fā)生，ACR在幾秒鐘內(nèi)會調(diào)整至初始狀態(tài)。相比之下，其它碰撞驅(qū)動型座椅平安帶預(yù)張緊器裝置在啟動后無法自動回復(fù)初始狀態(tài)，必須重新安裝。3、被動平安系統(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)開展到具有一定的先知先覺能力。這樣的系統(tǒng)能無須駕駛員的操作自動運行，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、實時攝像〕根底之上，傳感裝置隨時監(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)用于德國群眾的一局部歐洲和北美的車型上。這些通常也被稱為駕駛輔助系統(tǒng)。早期，駕駛輔助主要提供駕駛便利，而在今后將逐步開展成為主動平安技術(shù)中不可或缺的局部。以車道引導(dǎo)(LaneGuide)系統(tǒng)為例，當系統(tǒng)感知車輛在車道上蜿蜒蛇行或偏離道路時，會為駕駛者提供相應(yīng)的矯正輔助。包括ACR在內(nèi)的各種保護裝置相應(yīng)啟動，一是警示駕駛者；二是確保駕駛者處于平安氣囊保護的最理想位置；同時電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供觸覺傳感反應(yīng)，引導(dǎo)駕駛者回到正確的車道上。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類型及程度的反應(yīng)，既提高平安性又不分散注意力、阻礙駕駛。TRW設(shè)計的平安裝置一般情況下是在不知不覺中為駕駛者提供保護的；而只有當比擬嚴重的情況發(fā)生時，如車輛偏離車道或駛離道路時，音頻、視頻等明顯的反應(yīng)裝置才會發(fā)揮作用。將來，結(jié)合智能化傳輸系統(tǒng)，主動和被動平安系統(tǒng)都將與車輛外部環(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)追蹤汽車位置，并在潛在意外發(fā)生前——如臨近交叉路口時——及時提醒駕駛者注意路況。3.3、全方位保護高度集成的平安系統(tǒng)除了有效控制車輛、保護乘員，還兼顧車輛外部人員。在歐洲和日本，政府非常重視保護行人免受嚴重或致命傷害的立法。TRW行人保護系統(tǒng)能有效降低人車相撞的機率，或在碰撞在所難免時保護駕駛者和行人的平安。首先，基于雷達或攝像的感知系統(tǒng)能發(fā)覺道路上肉眼不易發(fā)覺的物體，比方突然出現(xiàn)的行人。在感知系統(tǒng)及時提醒駕駛者的同時，制動助力系統(tǒng)、電子液壓制動等系統(tǒng)同時啟動，自動降低車速，從而防止碰撞發(fā)生或降低碰撞嚴重性。如果人車相撞不幸發(fā)生，TRW研發(fā)的行人平安氣囊會從發(fā)動機罩下瞬間充氣展開，減小車輛碰撞人體的力度。兼?zhèn)湓趥鞲衅?、駕駛輔助、制動、轉(zhuǎn)向、防滑、乘員平安等各領(lǐng)域的技術(shù)專長，才真正有條件整合主、被動平安技術(shù)、全面提高未來汽車的舒適性和平安性。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等多個大型汽車集團正在以開發(fā)先進傳感技術(shù)為根底，走向驅(qū)動汽車平安集成化的進程。4、主動平安技術(shù)主動平安技術(shù)，又稱預(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)。主動平安技術(shù)主要包括底盤主動平安技術(shù)、平安預(yù)警技術(shù)和綜合平安技術(shù)等，整個主動平安技術(shù)的開展伴隨著信息技術(shù)及電子技術(shù)的開展。底盤主動平安技術(shù)主要以底盤控制技術(shù)為核心，最終采用底盤部件執(zhí)行平安相關(guān)控制。其應(yīng)用最早始于制動防抱死系統(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，底盤主動平安技術(shù)進入到快速開展的階段，后續(xù)諸如自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)(adaptivecruisecontrol,ACC)及碰撞緩解制動系統(tǒng)〔collisionmitigationbrakesystem,CMBS〕等主動平安系統(tǒng)先后研發(fā)成功，底盤主動平安技術(shù)已經(jīng)由單純制動控制技術(shù)向集成轉(zhuǎn)向控制開展。平安預(yù)警技術(shù)通過對危險情況識別并對駕駛員進行預(yù)警提示。隨著視覺技術(shù)應(yīng)用的開展，以視覺傳感器為代表平安預(yù)警系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用，其中車道偏離預(yù)警系統(tǒng)(lanedeparturewarning,LDW〕及盲點監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)等已經(jīng)大量應(yīng)用于豪華汽車上。隨著汽車電子技術(shù)及傳感器技術(shù)的開展，特別是通信技術(shù)在汽車上的應(yīng)用，使汽車主動平安技術(shù)正朝著多功能、集成化方向開展，而與被動平安技術(shù)3G通訊網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合后，集主被動于一體的綜合平安技術(shù)成為未來汽車平安技術(shù)的開展方向。4.1、底盤主動控制技術(shù)汽車主動平安控制通常是通過底盤主動平安控制實現(xiàn)其執(zhí)行功能。其中電子制動控制是底盤主動控制技術(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〕在底盤主動平安控制技術(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)通過傳感器探測的數(shù)據(jù)比擬駕駛員操作意圖和汽車實際運行狀態(tài)，并通過差速制動方式對車輛施加補償橫擺力矩，控制車輛的轉(zhuǎn)向特性變化，提高側(cè)向穩(wěn)定性，進而減少交通事故數(shù)量。美國高速公路交通平安署(NationalHighwayTransportationSafetyAdministration,NHTSA)在分析美國7個州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%乘用車單車事故以及59%的運動型多功能車(sportsutilityvehicle,SUV)單車事故[4]。在美國，2012年以后生產(chǎn)銷售的乘用車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〕等底盤主動控制系統(tǒng)已經(jīng)提高了車輛的平安性能，但是各個系統(tǒng)彼此孤立，并沒有實現(xiàn)平安性能的最大化。而底盤一體化控制系統(tǒng)，通過融合制動、轉(zhuǎn)向及懸架主動控制技術(shù)，通過各個系統(tǒng)的層級控制實現(xiàn)車輛平安控制的最優(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)通過超聲波、視覺及雷達等傳感器探測道路環(huán)境信息，通過分析各類信息對駕駛員進行提醒及預(yù)警，進而減少事故的發(fā)生[5]。目前，在車內(nèi)應(yīng)用了大量的視覺傳感器，通過內(nèi)部視覺傳感器可以探知駕駛員是否瞌睡，進而進行瞌睡預(yù)警提醒；通過外部超聲波雷達和視覺傳感器可以輔助駕駛員完成泊車操作；而毫米波雷達及視覺傳感器可以探測車輛前方行人和車輛，對車輛的碰撞可能性進行預(yù)警。伴隨視覺技術(shù)的開展，以單目視覺傳感器為根底的平安預(yù)警系統(tǒng)將更廣泛的應(yīng)用于車輛上，而與其它傳感器進行數(shù)據(jù)融合將進一步提高平安預(yù)警技術(shù)的魯棒性和平安性。4.3、綜合平安技術(shù)隨著主動平安技術(shù)及被動平安技術(shù)的開展，汽車平安技術(shù)逐漸形成為以“碰撞事故”為核心，通過事故前主動平安技術(shù)防止、事故中被動平安技術(shù)有效緩解及事故后遠程救援三個階段的綜合平安技術(shù)來實現(xiàn)最小事故傷亡的目標。根據(jù)碰撞的風(fēng)險，各個階段通過不同系統(tǒng)完成平安控制，通過綜合各類平安控制系統(tǒng)功能，并融合各個系統(tǒng)優(yōu)點，使交通事故傷亡最小化。為推動主動平安技術(shù)應(yīng)用，國外一些政府或開發(fā)部門設(shè)立了多個合作組織及多項合作工程，例如歐洲的FOT〔FieldOperationalTest〕工程、PReVENT工程、德國的INVENT工程、美國的ACAS工程等。各大零部件供給商和主機廠通過參加各種組織和工程，完善了產(chǎn)品的技術(shù)要求和試驗標準，推動了主動平安技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。以沃爾沃汽車CitySafety城市平安系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)包括了自適應(yīng)巡航〔ACC〕、車道偏離預(yù)警〔LDW〕、電子穩(wěn)定性控制〔ESC〕及碰撞緩解制動〔CMBS〕等功能，該系統(tǒng)能夠防止低速下車輛追尾風(fēng)險，減少約60%由于追尾事故導(dǎo)致的的頸部軟組織損傷事故。為滿足市場需要，各零部件供給商也先后開發(fā)出集主被動平安技術(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公司的認知型主動平安系統(tǒng)等。汽車主動平安技術(shù)產(chǎn)品已經(jīng)呈現(xiàn)出功能集成化、系統(tǒng)化和綜合化的開展趨勢。國內(nèi)主動平安技術(shù)的開發(fā)方面也取得了一定成果，清華大學(xué)開發(fā)的THMR-V智能車輛裝備了電荷耦合器件攝像機〔chargecoupleddevicecamera,CCD)及導(dǎo)航系統(tǒng)，實現(xiàn)智能駕駛功能[6]。吉利汽車提出了GTMS平安開發(fā)理念，以交通事故零傷亡為開發(fā)目標，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)于一體實現(xiàn)碰撞前、碰撞中和碰撞后對乘員的平安保護。5、NCAP對汽車平安技術(shù)的影響不同NCAP對車身結(jié)構(gòu)提出了不同要求。USNCAP不僅要求車輛在碰撞過程中不能超過一定的減速度，而且要求擊潰長度不少于一定值。而EuroNCAP要求影響乘員平安性的零件如前圍板、制動踏板、方向管柱等對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，否那么無法滿足各個NCAP的要求。為最大程度上保護車內(nèi)乘員和行人的平安，汽車整車設(shè)計成前后部剛度較小、乘客艙剛度很大。而且將發(fā)動機艙設(shè)計成三段式，分別為低速行人保護區(qū)、相容吸能區(qū)和自身保護區(qū)。這樣在低速時既能使行人的傷害減低到最小，同時又能在高速碰撞時通過前后艙結(jié)構(gòu)的壓潰來吸收碰撞中的大局部能量，有效保護乘客，見圖3。汽車交通事故發(fā)生在前面的概率約為40%，因此前艙設(shè)計是汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點，前艙設(shè)計實際上是能量傳遞路線的設(shè)計。從圖3可見，通常將前端碰撞的能量傳遞路線設(shè)計成3條，一條是沿著水箱橫梁傳遞給翼子板加強板，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板，經(jīng)前圍板傳給駕駛艙上體，由前地板縱梁傳給車身下體；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)副車架傳給車身縱梁，從而傳給車身下體。3條路線能防止能量的過度集中，有效提高整車的平安整體承受能力。為保證上述3段強度和3條能量傳遞路線，通常采用不同性能的材料進行組合以滿足不同區(qū)域的要求，對于車身結(jié)構(gòu)的加強件如縱梁、B柱加強板、門檻梁加強板、A柱下段加強板、車門防撞桿以及座椅支架等均采用高強度鋼或超強度鋼(TRIP)。這2種材料在汽車上的應(yīng)用越來越多，所占的比重越來越大。以菲亞特產(chǎn)品為例，80年代超強度鋼使用比例為0，高強度鋼使用比例為6%，90年代高強度鋼使用比例增加至10%。自NCAP標準使用后，高強度鋼增加至22%，超強度鋼增加至4%。到2005年底，高強度鋼占到50%，超強度鋼占到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工業(yè)上各種不同材料鋼材在汽車上的應(yīng)用趨勢?？v梁總成在很大程度上決定了汽車縱向碰撞的平安性能，因此也成為研究重點。通常將縱梁前部設(shè)計成梯形結(jié)構(gòu)鋼梁、孔式結(jié)構(gòu)、褶皺式造型、波紋管狀結(jié)構(gòu)來誘導(dǎo)縱梁的變形節(jié)奏和能量傳遞路徑；通過優(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，通過優(yōu)化縱梁的截面形狀(包括加強筋布置)、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水平，并重視局部弱化使整車剛度分配符合設(shè)計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)計成能將側(cè)碰力有效傳遞到車身具有保護作用的梁、門立柱、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。因此需要采用高強度鋼增加車門的剛度；增大A、B、C立柱的截面形狀，以及局部加強側(cè)圍與門加強件接觸部位、立柱與門檻和車頂縱梁連接部位的強度；增加地板橫梁，將座椅支架和門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)緊式平安帶的特點是當汽車發(fā)生碰撞事故的一瞬間，在乘員尚未向前移動時它會首先拉緊織帶，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配合平安帶的收緊充氣，有效保證乘員的內(nèi)臟不受到嚴重擠壓。同時，能自動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星級較高的車輛會配備駕駛員和副駕駛氣囊、側(cè)碰撞氣囊及車窗側(cè)氣簾等多個氣囊，在不同的碰撞中保護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，因為它能根據(jù)汽車碰撞的加速度和平安帶的狀態(tài)，分2種不同的速度和強度展開，防止造成對乘客的不必要傷害。智能平安氣囊作為開展方向，采用先進的傳感器技術(shù)和信息處理系統(tǒng)，在事故發(fā)生的短暫時間內(nèi)提供可靠的碰撞環(huán)境信息；通過優(yōu)化氣囊的充氣速率、折疊方式和最正確點火時間，碰撞時轉(zhuǎn)向柱、座椅及頭枕、平安帶等各自滿足相關(guān)標準的最正確結(jié)構(gòu)和力變形特性以及各部件碰撞特性的協(xié)調(diào)與互補問題,根據(jù)檢測到的乘員身高、體重、坐姿等信息，自動將乘員保護系統(tǒng)調(diào)節(jié)到最正確保護狀態(tài),使乘員保護系統(tǒng)逐步智能化。對保護追尾碰撞的座椅頭枕，目前多采用手動調(diào)節(jié)的方式，很多人一般不會太重視，但是頭枕的位置如果調(diào)整不正確有可能造成對頭頸的傷害。因此目前的新產(chǎn)品均能通過嵌裝在頭枕中的新型傳感器，檢測頭枕與頭部之間的距離，算出頭枕應(yīng)該移動的距離,自動將座椅調(diào)整至最正確狀態(tài)，有效保護乘員頭頸的平安。5.2、假人和傳感器的改良假人作為代替真人參與各種NCAP試驗的研究對象，在汽車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。一個假人由近400個部件、約60個傳感器組成。通用汽車的HybridIII，衍生出了從新生嬰兒到55歲成年人的各個不同年齡段、不同性別的模擬假人，已經(jīng)可以實現(xiàn)95%的人體模擬保真度。今后的開展趨勢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標準本身的改良自19