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浅谈汽车安全系统
摘要：交通安全历来是人们最为关心的问题之一，它直接关系到人民生命和财产的损失。汽车发展的历史同时也是汽车安全性能不断提高的历史。目前，各国都在努力降低交通事故的伤亡率，并且已经取得了显著效果。各主要发达国家每亿车公里死亡人数都在2人以下，1995年美国每亿车公里死亡人数仅为1.1人。许多先进技术将被引入汽车的安全设计。各大汽车厂家也在提高燃油经济性、降低汽车排放的同时，越来越多地注重提高汽车的安全性能，从而将更加安全的汽车带入21世纪。汽车有价可以复制，生命无价不可复生，现代汽车必须讲究安全性。
关键字：历史 汽车安全系统 城市安全系统
引言：任何技术的产生都是有原因的，汽车安全技术也不例外。汽车产生之初，根本就不需要考虑安全方面的问题，因为初期的汽车最高车速极低，道路系统也不发达，比起马车来都安全不少。但随着汽车的不断普及，汽车数量的不断增多，汽车速度的不断加快，交通事故也就逐步被人们重视起来。当交通事故的数量逐步累积的时候，汽车安全技术也就应运而生。
1.汽车安全技术的历史
1939年8月1日，巴恩伊第一次来到位于斯图加特市郊辛德芬根的戴姆勒-奔驰公司上班。这位年轻人由此开始了改写了汽车发展史的伟大历程，因为后来出现的许多安全设计理念和技术都与他的发明息息相关。而在此前，这位脾气急躁的天才设计师却总窝在一间木板房里进行着各种新技术的研发。早在40年代，他就开始注意到汽车的车身设计是决定汽车被动安全的关键，他创造性地提出特别设计转向系统、转向柱、方向盘、底盘以及车身，以确保车内驾乘人员的安全性。他说：“未来汽车上的转向系、转向柱、方向盘、底盘和车身一定会与目前的有所不同。”
从1939年8月起，巴恩伊就在一个96平方米大小的木棚房里开始了他的设计研发工作。作为当今汽车安全车身技术的基础，巴恩伊在他的“Terracruiser”（1945）和“Concadoro”（1946）的新车方案中率先提出了 1 他对被动安全的设想和未来车身的设计结合在一起思想。其中，六座的“Terracruiser”在车身中部设计了异常坚固的乘坐舱，并且前面和后面分别与塑性变形碰撞缓冲区弹性连接，它们在事故发生时能吸收碰撞所产生的动力能量。类似的安全特性在三座的“Concadoro”上也有所体现。“Concadoro”车身采用三厢结构设计，单排的座椅使得驾驶舱可以前后调整。此外，设计方案已经有了带挡板的方向盘和安全转向柱。而这个时候，汽车巨子丰田汽车尚未诞生，本田汽车仍然在专注于它的摩托车技术。
2.安全系统的划分
2.1主动安全
所谓的主动安全，是指预防事故发生的安全对策。这种对策是为驾驶员考虑的，例如减轻操作力，减低振动噪声，减轻人体疲劳，以及在驾驶员注意力不集中时，配备有通过眼睛、耳朵得到信息反馈的装置。主动安全以人体工程学作为桥梁，使人与汽车取得协调一致的统一，从而有效地预防事故的发生。例如安装制动防抱死装置ABS以提高制动性能防止甩尾现象，安装驱动防滑装置ASR防止汽车产生侧滑，采用转向动力辅助减轻驾驶者的疲劳程度，采用新式光源提高照明射程，等等。2.2被动安全
所谓的被动安全，是指在发生事故的时候保护乘员的安全的对策，是以缓和并吸收汽车冲撞障碍物时的能量为目的的。例如，有关汽车构造上的对策是为缓解乘员所受到的冲撞，在汽车上安装安全带以及安全气囊等。
3．现在广泛应用的汽车安全系统
3.1电子稳定控制系统
研究数据指出，安装电子稳定控制系统的轿车比没有该系统的轿车发生事故的数量要少35%。在2003年，美国市场上大约只有7.3%的轻型车安装了电子稳定控制系统，现在这个比例已经上升至约40%。美国国家公路交通安全管理局预测，大批量生产后，实现最基本功能的电子稳定控制系统，成本能够降到每辆车100美元。
从技术上看，电子稳定控制系统可以看成是几项基本功能的有机结合：防抱死制动、牵引力控制系统、与刹车和油门动作结合的控制系统等。就像家用电脑技术不断升级一样，汽车的电子稳定控制系统每年也都有更强大的功能出现。最新的电子稳定控制系统智能化的程度越来越高，如通用公司第三代的稳定控制系统，在控制油门和刹车的同时，已经开始增加对车轮转向的控制。
3.2减轻碰撞系统
减轻碰撞系统可以通过一套智能系统感知驾驶者有可能采取的紧急制动动作，并在制动开始的瞬间，帮助驾驶者将制动力加到最大，从而缩短刹车距离，避免碰撞。这套系统在不少豪华品牌中已经有成熟的产品出现。
奔驰公司最新的减轻碰撞系统使用了两个雷达探测器，其中一个探测角度比较窄但探测距离较远，另一个探测角度比较宽，负责探测近处侧部的状况，这种组合能够让汽车的电脑得到一个近似3D效果的探测区域。与此类似，雷克萨斯使用一个探测距离较远的雷达来感知如汽车这类的坚硬物体，而另一个探测距离较近的雷达负责探测人或动物之类的软物体。
减轻碰撞系统也有更加复杂化的趋势。沃尔沃还在试验阶段的一套系统，能够实现在已有的刹车辅助基础上，通过计算机精密计算，同时对转向也进行干预，从而更有效地避免事故发生。这项技术很快就能在量产车上出现。
通用正在开发的减轻碰撞系统，提出了又一个全新概念。这个系统干脆放弃使用雷达，取而代之的是在所有的车辆上都加装无线网络和全球卫星定位系统。3.3智能巡航系统
普通的巡航控制系统只能让车辆保持在设定的车速上匀速行驶，而智能巡航系统能够使车辆和前车保持固定的距离。在交通繁忙的路段中，这项技术不仅能提高安全性，还可以大大降低驾驶者的疲劳程度。很多豪华品牌轿车已经开始配备这项功能了，如奔驰的动态车距保持系统、雷克萨斯的雷达辅助动态巡航控制系统等。
相比其他公司的产品工作车速区间较窄，奥迪的系统能够实现在完全静止到145km/h之间自动调整车速。英菲尼迪的系统设定距离时单位不是米而是车身长度的倍数。捷豹的系统则将追上前车所用的时间作为标尺来设定与前车的距离。3.4倒车雷达和倒车影像系统
在后保险杠上的像小圆点一样的倒车雷达，已经是非常大众化的配置了，特 3 别是在SUV和豪华轿车一类体型庞大的车型上。随着与障碍物的距离越来越近，驾驶室内的蜂鸣器叫声也会越来越急促，这种提醒能够很好地帮助驾驶者停车入位。而装有摄像头的可视倒车影像系统，在目前的车型上使用还不太多。通过车内的屏幕，驾驶者可以直观地获得车尾的视觉影像信息，这对于车尾窗很高的车辆特别有用，能够避免在倒车时撞到小孩、自行车、矮桩等倒车雷达不能准确发现的物体。
最近轿车流行高后备箱的设计趋势增加了车后部的盲区，这时倒车影像系统就可以弥补这种缺陷。在国外，倒车雷达和倒车摄像除了帮助司机平直地倒入车位以外，还可以帮助司机随时检查车后连接的拖车。3.5轮胎压力报警系统
轮胎气压过低，不仅会使油耗恶化，而且更重要的是可能引发致命的事故。在2000年福特探险家车型与费尔斯通轮胎的官司中，由于轮胎失压造成了多起车毁人亡的事故。胎压报警系统的重要性一下子凸显出来。
这套系统最初诞生时也有不少缺陷。比如在室内外温差较大时发生误报。使用这种系统的轮胎一般不能和市面上销售的普通轮胎通用，安装上也有特殊要求。
随着技术的不断改进，现在已经出现通用型的胎压报警系统。在部分国家，已经开始强制车辆安装轮胎压力报警系统了。3.6事故辅助上传系统
事故发生时，如果车上装有在线紧急通讯系统，就能够为抢救伤者提供更好的帮助。宝马的Aist系统、通用的Onstar系统和其他制造商的支援网络呼叫系统都能为救援提供帮助。
这些系统通过GPS系统对车辆进行准确定位，车上类似飞机黑匣子的数据记录仪能够记录碰撞发生的过程和程度，并通过内置的无线电话系统将这些信息自动上传。宝马和大众的智能系统在发生事故时，能够在上传报告之后自动断开车上的电源。而奔驰的安全系统还能断开燃油泵并且自动打开所有门锁。
下一代在线服务系统在已有的信息上传基础上，能够在发生事故后直接通知就近的医院和紧急事件处理部门，并且告知车上哪个位子坐有乘客，哪个气囊被打开，车身受到碰撞的位置，是否发生翻滚等。有了这些信息，就近的急诊室可 4 以采取针对性的措施准备好抢救伤者。3.7防侧翻系统
防侧翻系统对于重心较高的SUV特别重要。大多数这种系统都是使用陀螺仪来监测转弯是否太快或由于紧急躲避而使车身出现突然侧倾。如果传感器判断可能会发生侧翻，则电脑会通过牵引力控制系统或车身稳定系统切断油门并施加适当的制动，修正车辆行驶轨迹。在主动预防侧翻的同时，更加宽阔的头部安全气囊也被开发出来。如福特的头部侧气囊系统，当传感器发现将要发生侧翻时，头部侧气囊能够覆盖乘员的头部区域和前两排65%的车窗面积，保护乘员不受破碎车窗的侵害。这种系统已经能够在福特、水星和林肯的SUV等车型上看到。
由于敞篷车的乘员从肩膀往上都暴露在车身之外，防侧翻系统对敞篷车的重要性丝毫不亚于SUV。目前大部分主流的豪华敞篷车都配备了在座椅背后能够紧急弹出的防滚架，来减轻翻滚时对乘员的伤害。沃尔沃C70除了防滚架，还配备了头部侧气囊，而且从侧门窗沿中弹起的气囊还能够保持刚性，在翻滚事故中对乘员提供持续的保护。3.8主动头部约束系统
1999年应用在沃尔沃S80上的防甩头保护系统，是头部约束系统的先驱。防甩头保护系统，就是用一块藏在座椅靠背中的金属板，吸收突然减速时后背施加给椅背的能量，从而保持头枕的合适位置。
萨博使用的同类系统被称为主动头部约束系统，它有一套机构通过碰撞中主动移动头枕来约束头部的运动。如果车辆被追尾，普通的甩头动作将会使乘员的头先向前移动然后猛地向后，而这套机构能够使头枕随着乘员头部一同向前，保持两者的距离，避免后甩。
这套系统能够明显对脆弱的颈椎起到保护作用。现在不只是豪华品牌，甚至有些中档家用车中也都开始使用这项技术了。3.9双级燃爆气囊
现在的气囊已经变得越来越智能化了。美国国家公路交通安全管理局要求，2006年以后生产的所有乘用车和轻型卡车都必须安装更先进的前部气囊。其中规定气囊必须能够判断座位上是否有乘客，并且和车身上的碰撞力度传感器一起联合判断，决定气囊弹出的等级。通用公司开发的双重开启前部气囊，能够根据乘员的重量和撞击的力度，分两级按照不同的尺寸和压力打开。如果撞击并不十分严重，或者乘客体重较小，那么气囊就不会按照最大压力和最大尺寸完全充气。一般的双级气囊虽然充气压力不同，但充气尺寸都是相同的。
除了双级前部安全气囊，侧部安全气囊也开始出现双级的产品。在沃尔沃S80上，椅侧的安全气囊有两个不同的充气室，在发生侧部碰撞时，传感器会判断碰撞的部位。由于臀部相比其他部位能够承受更大的撞击力，这时气囊会调整充气区域，以保护胸部为主要对象。值得一提的是，目前绝大多数使用双级气囊系统的车辆，都配合使用了预张紧安全带系统，为乘员提供更好的保护。
4.VOLVO-XC60全新的安全技术
4.1城市安全技术技术的组成城市安全技术包括一个主系统“城市安全系统”与三个辅助系统“盲点监控系统”“车道偏离系统”“车距警告系统”。4.1.1城市安全系统
全新沃尔沃XC60装备了城市安全系统（City Safety），这是沃尔沃汽车公司自行开发的一项创新技术，可以避免在市内交通拥挤时的低速碰撞和追尾事故。城市安全系统与新近推出的带自动制动功能的碰撞警示系统相结合意味着沃尔沃汽车公司现在可以提供任何车速下的自动制动功能。4.1.1.1城市安全系统产生的原因
调查报告显示，有75%的碰撞事故发生在车速低于30公里/时。在所有追尾碰撞中，有一半的事故在碰撞发生前司机根本没有采取任何制动措施，主要是司机精力不集中的原因。在这些情况下，城市安全系统就能发挥重要的作用。当出现可能撞到前面车辆的危险时，城市安全系统会自动制动。自动制动功能能够帮助驾驶员完全避免碰撞的发生，即使不能完全避免，至少也能减少碰撞对车辆自身和车内成员的伤害。
“城市安全系统是沃尔沃汽车致力于在现实生活安全中避免交通事故发生为目标，不断推出新技术的又一例证。令人感到欣慰的是城市安全系统作为一项标配出现在了我们的全新沃尔沃XC60上，”沃尔沃汽车安全中心预防性安全经理乔纳斯•埃克马克（Jonas Ekmark）说道。4.1.1.2装有城市安全系统的好处
装备城市安全系统的沃尔沃汽车为车内人员和前面车辆内的驾乘者都能够带来诸多益处：
保护前面车辆内的乘员：避免事故的发生当然是对相关人员的最佳保护，而有了城市安全系统，这终于成为了可能。另一方面，当事故已无法避免时，城市安全系统也能有效减小碰撞的冲击力。这样就可减少对前面车辆内乘员的伤害，并彻底避免因碰撞带来头颈损伤的严重后果。
保护本车内的乘员：与前面的车辆碰撞不但会对人的身体造成伤害同时也会使其留下心里阴影。通过在碰撞前及时减速，城市安全系统能够减小追尾车辆乘员受伤的危险。如果车辆能够在碰撞前及时停下，甚至还能够完全避免这种危险的发生。
减小车主的花费：即使最低速和最小的碰撞也可能导致不小的花费，还需要花时间去修理。城市安全系统可以帮助车主节省与修理厂和保险公司打交道的时间。此外，沃尔沃目前正在与保险公司商谈关于对装备城市安全系统的车辆降低保险费的问题，保险费可降低15%-30%。4.1.1.3城市安全系统工作原理
城市安全系统利用内置在风挡玻璃顶部，装于后视镜高度的一个激光传感器监测前方的交通状况。它可以探测保险杠前方10米以内的汽车及其他物体。城市安全系统已发展到能够对前方静止或同向行进的车辆做出反应。
以与前方车辆的距离和汽车本身的车速为基础，城市安全系统每秒进行50次计算，从而确定避免碰撞所需要的制动力。如果计算的制动力超过了一定值而司机仍然没有做出反应，该系统便认定碰撞即将发生。城市安全系统通过自动制动和减小油门来避免或者减小碰撞的严重程度，同时刹车灯闪烁以警示其他车辆。
4.1.1.3.1启动条件
城市安全系统在车速每小时4-30公里时起作用。如果前车突然刹车，城市安全系统判断有发生碰撞的危险时便会对制动器进行预充压。如果司机仍未采取任何行动，制动器会自动刹车。如果两车的相对速度差低于15公里/时，该系统可帮助司机避免碰撞。当两车的相对速度差在15和30公里/时之间时，该系统 7 可在碰撞发生前将速度降至最低。4.1.1.3.2局限性
城市安全系统在白天和夜间都能良好工作。然而这个激光传感器同样因光学技术局限性的原因，在雾、雪或大雨等恶劣天气下，其探测能力会降低。因此需要保持风挡玻璃无污垢，及时清理冰和积雪。司机也应需格外小心，随时保持传感器区域的清洁。
乔纳斯•埃克马克说：“需要注意的是，城市安全系统的应用并不意味着解除了司机驾驶时保持安全距离以避免碰撞的责任。自动制动功能仅在它认为即将发生碰撞时才会起作用。城市安全系统有助于减小碰撞后果的严重性，甚至完全避免碰撞的发生。”
4.1.1.3.3城市安全系统的工作过程
由安装在风挡玻璃顶部的传感器发出并接受信息，把信息通过CAN网络传给FSM前向感知模块，再经过CAN网络传给SRS安全辅助系统模块，最后经过LIN网络传给BCM刹车控制模块。
4.1.2盲点监控系统
通过安装在车上的两倒车镜下方的摄像机，能够形成一个9.5*3.0米的探测区域。当有车辆进入这个区域的时候，与车辆进入位置相同一侧的倒车镜上的黄色信号灯就会开始闪烁，通过这个设计可以对驾驶者进行提示。由于此项技术还不够成熟，及其容易在大雨天、大雪天及大雾天发生误报警。4.1.2.1盲点监控系统的工作过程
由安装在两倒车镜下方的摄像机经过CAN网络把信息传给BLIS盲点信息系统模块，在传给RNM和LCM 显示模组，控制倒车镜上的信号灯闪烁。
4.1.3车道偏离系统
在车速超过65km/h时，车道偏离系统可以帮助避免在单车道道路上偏离，以及因短时分心造成的碰撞。此功能利用安装在风挡玻璃顶部中央的数字摄像机记录车道标记，并帮助监测汽车在路上的位置。如果在行驶中监测车辆是否逐渐偏出它所在的车道，系统将会发出“嘟、嘟、嘟”“嘟、嘟、嘟”的声音提示。如果特意使用转向灯越过车道标记时，系统不启动。4.1.3.1车道偏离系统的工作过程
由安装在风挡玻璃顶部中央的数字摄像机把信息经过CAN网络传给LDW车道偏离警告系统模块,系统通过控制喇叭发出声音来提醒驾驶员。
4.1.4车距警告系统
车距警告系统是针对平稳的交通流量而设计的，当车速超过30km/h时启动。您只需选择所希望的车速和与前车之间的车距。通过安装在车辆前方的一个雷达传感器监测到前车减速时，车速自动调节,以适应前车的车速，保持与前车的车 9 距。如果车距警告系统没有起作用，而与前车的距离过近，系统会控制风挡玻璃下方的一组红色报警灯亮起并发出“哒、哒”“哒、哒”的警报声音来提醒驾驶员保持适当的距离。
4.1.4.1车距警告系统的工作过程
由安装在车辆前方的一个雷达传感器经过CAN网络把信息传给FSM前向感知模块，在经过CAN网络传给SRS安全辅助系统模块，最后由系统控制HUD抬头显示显示红灯数量同时通过喇叭发出声音来提醒驾驶员。
4.2在碰撞中控制约束系统的新功能
为了进一步提高安全性并减少碰撞造成的伤害，激光传感器还能够与其他车载技术相配合，根据碰撞的强度控制安全气囊和自适应安全带限力器。这项技术 就是随全新沃尔沃XC60一起推出的预备式约束系统(Pre-Prepared Restraints)。预备式约束系统在预防性安全系统(传感器)和保护性安全系统之间建立起了一种独特的联系。在发生碰撞时，约束控制模块控制约束保护系统展开工作。利用激光传感器提供的附加信息，约束控制模块可以根据碰撞的强度控制自适应安全带限力器，从而充分发挥出自适应安全带限力器在减少碰撞伤害方面的潜力。
与只能在车速30公里/时以下时起作用的城市安全系统不同，预备式约束系统在任何车速下都能发挥作用。预备式约束系统利用自适应安全带限力器中的一个烟火装置激活。这意味着如果碰撞强度低于预备式约束系统激活的阈值，城市安全系统可以在预备式约束系统不激活的情况下起作用。4.3另外两种新安全功能
沃尔沃汽车公司还以两种可在危急情况下保持车辆稳定的新功能进一步巩固了其在安全性方面的领先地位。4.3.1 进一步完善的DSTC功能
为了使行驶更加稳定，全新沃尔沃XC60上的DSTC（动态稳定与牵引力控制）系统又实现了进一步的完善。DSTC可以计算司机预计的行驶方向与汽车实际行驶方向之间的偏差。同时，进一步完善的DSTC还能够计算车辆的侧倾率，监测逐渐累积的打滑情况。如果司机在转向时突然松开加速踏板，比如在驶离公路稍稍有些过晚时就可能发生这种情况。通过测量侧倾率，DSTC能够提前以更高的精度进行调节。在激情驾驶、车辆受有很高的侧向力时这一新功能的作用尤为明显。
4.3.2新的拖车稳定辅助（Trailer Stability Aist)系统改进了拖挂控制
新的拖车稳定辅助系统的作用是减缓车后拖挂时可能出现的摆动情况。在某些情况下，有可能诱发车辆蛇行的情况，而一旦出现这种情况司机将很难恢复控制。拖车稳定辅助系统与进一步完善的DSTC系统一起，通过减少一个或多个车轮的动力同时限制发动机扭矩来稳定车辆。在购买牵引杆时，拖车稳定辅助系统作为一种单独的主动式安全设备来销售。
5.结束语
说了这么多，其实主要的目的是希望大家能够消除以往对于汽车安全的错误认识，在选车、开车的时候能够正确的认识和使用这些汽车安全装置，同时改掉一些不良的驾驶习惯。只有这样，我们才能够畅享汽车带来的便利，一路驰骋，安全行天下。
［参考文献］1．张世荣《汽车概论》
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