毛明哲，王麗

汽車安全性介紹*

毛明哲，王麗

（山東華宇工學院 機械工程學院，山東 德州 253034）

文章將汽車安全性分為三個方面即汽車主動安全性、汽車被動安全性、汽車車外安全性，并分別對它們進行介紹，主動安全性以ABS為代表，被動安全性對成員約束系統(tǒng)實際進行描述，車外安全性也有相關探索。最后對汽車安全性發(fā)展稍加展望。

汽車安全性；法律；裝置；介紹

1 汽車安全性概述

所謂安全即是既沒有外部的威脅又沒有內部的混亂。汽車安全性則是在行駛過程中針對碰撞事故中盡可能保障行人和車內乘員安全的能力。特別是翻車和固定壁碰撞試驗由美國的通用汽車公司早在20世紀30年代就已經開始，而二次碰撞的概念也是由于當時的50年代中期各國的汽車公司普遍性的開展碰撞試驗而提出的。時至今天，汽車安全性將成為汽車發(fā)展中三大方向——智能，環(huán)保，安全里最主要的方向。

1.1 汽車安全性歷史

當人類走上工業(yè)革命道路時便注定要解放我們的雙手交通工具的改變從未落后于人。甚至偉大的物理學家牛頓跨越了時間長河在1680年就設想制造噴管通過噴射蒸汽推動車子運行，那應該也叫做噴氣式汽車了吧，只是由于生產力的限制“噴氣式汽車”最終停留在了思想上。18世紀60年代人類走上了工業(yè)革命道路，正式進入了蒸汽時代新的動力源產生了。通過煤氣燃燒產生蒸汽驅動三輪汽車被法國人N·J·居紐在1769年成功制造而出。但其速度僅僅能夠達到每小時4公里，甚至每隔一刻鐘便要將車子停下來，因為需要向鍋爐里加煤了。雖然如此但最早的機動車人們一般依然指代這輛車，第一輛機動車產生了與本文表述息息相關的安全性問題也隨之到來——世界上第一起機動車事故是因為這輛車在實驗過程中撞到了軍營的墻壁上而造成的[1]?！都t旗法》即1865年英國議會通過了的一部《機動車法案》，也許因為時代眼光的局限性英國失去了汽車工業(yè)發(fā)展的機會，汽車自18世紀發(fā)明以來的半個多世紀，與其他各類交通工具協(xié)調共存中所產生的安全問題應該稱作汽車安全性的起源了。

1.2 各國安全法規(guī)

亨利·福特的流水線生產使得汽車成為主流交通工具展現(xiàn)了其目無余子的霸氣，而后各國關于汽車安全法規(guī)也在不斷地追加內容與修訂中變得愈加完善與嚴格了。

1966年9月9日美國制定了國家交通及汽車安全法隨著時間流逝或許是因為不夠完善或者是不完全適應于當時的時代又或者是想要進一步減少汽車交通事故和事故過程中人員受得的傷害程度NHTSA（美國聯(lián)邦運輸部國家公路交通安全局）在安全法的基礎上又制定了著名的FMVSS（美國聯(lián)邦機動車安全法規(guī)），其與SAE、ASMT、ANSI標準聯(lián)系密切，后者多半直接采用或間接引用這些標準由此可以看出效果顯著[2]。其條文內容較為完備翔實，層次分明制定后的3個月，具體為1966年12月31日止，其中含有事故后安全的300號標準4項。減輕事故時乘員傷害的200號標準21項，防止事故發(fā)生的100號標準29項，共計54項。

與美國相似或者安全法規(guī)總是在不斷在原先的基礎上修繕與更新的，不過日本道路車輛的法律法規(guī)及其管理制度與美國聯(lián)邦機動車安全法規(guī)比較起來差距并不是很大，在具體操作上也基本上保持一致。甚至由于日本汽車工業(yè)以出口為主所以其生產執(zhí)行的標準法規(guī)經常以FMVSS和ECE等標準法規(guī)。日本保安基準（道路車輛安全標準）在1955年根據《道路車輛運輸法》制定同年年底有試驗標準88條（含安全標準76條），車輛構造、裝置標準95條（含安全標準68條）。日本汽車安全法規(guī)吸取美國，歐洲之所長加之結合自身特色從而使得機動車政府管理模式比較科學、合理。

歐洲法規(guī)基本特點是都只局限于汽車的裝備和部件，卻沒有對于整車的認證，但相比較于美國與日本，歐洲更加注重法規(guī)的適用可操作性和協(xié)調性歐洲法規(guī)涉及領域較為全面在安全，甚至在當時對節(jié)能環(huán)保等都有提及。且較為重視細節(jié)。1960年頒布R1 R2 ECE法規(guī)，尤其以ECE法規(guī)，在動態(tài)試驗方面規(guī)定了車輛的許多要求，比如汽車的正面碰撞、側面碰撞、碰撞時要防止火災和翻車時車身強度等乃至對于燈光和其他信號裝置也十分注重。到1996年初有主動安全法規(guī)55項，被動安全法規(guī)26項共計99項法規(guī)。正如前文所述法規(guī)總是在不斷修繕與更新，1970年歐洲制定EEC法規(guī)，但其內容與ECE法規(guī)大多數項目相同，而且其編號較為混亂。到1995年底，EEC指令與汽車安全有關的條文有170項（含修訂部分），合計220項。

2003年我國頒布《中華人民共和國道路交通安全法》這是我國首部關于道路交通安全的法律。同時汽車強制性標準體系是我國較為系統(tǒng)的技術法規(guī)主要表現(xiàn)形式從層次上可分為國家，行業(yè)，地方和企業(yè)標準至2004年3月底，已制定主動安全標準34項，被動安全標準29項，一般安全技術標準30項，環(huán)保節(jié)能標準24項合計117項[3]。大部分汽車技術法規(guī)和標準等效采用歐標然而我國不斷開展汽車碰撞實驗，針對我國道路交通的具體實際情況，全面制定更加系統(tǒng)和完善的汽車碰撞安全法規(guī)體系，屆時我國汽車碰撞安全性必然顯著提高。

2 汽車安全性分類

汽車安全性可以分為主動安全性、被動安全性、車外安全性等。汽車本身的安全性能是不可忽視的因素，在道路交通事故中，倘若汽車的安全性能足夠優(yōu)秀甚至可以避免的事故發(fā)生或者減輕傷亡的程度。

2.1 汽車主動安全性

又稱積極安全性，主要指汽車防止或減少道路交通事故發(fā)生的性能。主要包括操作穩(wěn)定性能，制動性能，燈光和視野等。

ABS（Anti-lock Braking System）即制動防抱死系統(tǒng)就是典型的汽車主動安全裝置[4]。ABS利用閥體內的橡膠氣囊，給予剎車油壓力使車輪避過鎖死點在車輪即將到達下一個鎖死點時，剎車油的壓力使得氣囊重復作用，在一秒鐘內可作用60~120次，也就是不停地剎車、放松，即相似于機械的“點剎”。使車輪的制動力矩受到控制，將車輪的滑動率控制在較理想的范圍（滑移率在20%左右）內，以保證車輪與地面的附著力在最大值，增大制動的加速度，來縮短制動距離，消除汽車打滑的危險從而保證了汽車的方向穩(wěn)定性。

圖1 ABS組成布置

2.2 汽車被動安全性

指事故發(fā)生后，汽車本身減輕人員傷亡，貨物損失的能力。它是汽車安全性研究最重要的課題?？蓮钠嚹妥残?、成員約束系統(tǒng)與碰撞生物力學研究等三個方面來考慮。

對汽車耐撞性而言主要考慮在碰撞中車體吸收的總能量與結構在碰撞中的特性細節(jié)，不要求做到毫發(fā)無傷。早在19世紀60年代歐美便以開始實車碰撞實驗來進行產品設計與改進。這樣導致的結果就是研究周期長成本高，隨著科技的進步計算機仿真技術的出現(xiàn)，通過虛擬模型利用計算機計算得出安全結論，已成為研究安全技術發(fā)展的重要途徑。

成員約束系統(tǒng)實際是在碰撞事故中，乘員可能會遭受到來著多個方向的二次碰撞，二次碰撞往往是乘員受傷乃至死亡的原因。乘員約束系統(tǒng)主要以安全帶，安全氣囊，頭枕等組成。安全氣囊由傳感器，電子控制裝置，氣囊等組成。汽車發(fā)生碰撞時傳感器接受撞擊信號達到規(guī)定強度時，向電子控制裝置發(fā)出信號，指示點火器點火，使氣體發(fā)生器在極短時間內（0.05 s）產生大量氣體并經過濾冷卻后進入氣囊，使氣囊突破襯墊迅速展開。約束系統(tǒng)使得安全性能大幅提高，降低了死亡率，但此處指出安全氣囊的一點負面效應：氣體近距離快速膨脹，安全氣囊對乘員臉部擦傷問題及正常乘坐位置的安全系統(tǒng)對非正常乘坐位置的乘員（如兒童）的擊傷問題。為此建議在安全帶上的織帶上添加一個小氣囊，或者提高安全帶的吸能作用。

碰撞生物力學則指人體在外載荷作用下產生的變形與動態(tài)響應。人體各器官的損傷研究有著各自的特點與規(guī)律，所以動物實驗與尸體實驗便成為了重要的研究途徑，韋恩頭部損傷極限曲線（Wayne State Tolerance Curve）便是以無數尸體頭部的自由落體式撞擊實驗與動物撞擊實驗總結得來，實驗參量一般以加速度，位移，力與力矩來表示。

2.3 車外安全性

即主要針對行人的保護。歐洲經過長期的發(fā)展與優(yōu)化車輛前部造型已經可以有效減少行人碰撞時受到的傷害，可見歐洲汽車工業(yè)在行人保護進行了大量工作。中國一直在進行對于行人保護方面的研究。2009年10月30日，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，足可見國家對于行人保護的重視。值得一提的是汽車碰撞研究更適于采用“虛擬現(xiàn)實”（VR）這一手段，通過計算機及相關裝置，生成一種模擬環(huán)境結合現(xiàn)實生活中的數據通過計算機產生電子信號將其與各種輸出設備結合從而轉化成人們感受到的現(xiàn)象利用這種虛擬現(xiàn)實技術和計算機的統(tǒng)計魔你，在虛擬空間中實現(xiàn)現(xiàn)實中可能出現(xiàn)的事故來進行分析。使得科學研究手段更為廣泛和完善同時降低了實驗經費和實驗危險系數。為實現(xiàn)最大程度上的行人保護，中國對車外安全性的研究正積極進行著。

3 汽車安全性的展望

在機械零件設計中我們會通常按照機器原理方案去選擇零件，然而事實告訴我們單一零件的技術突破是可以推動整個機器的更新?lián)Q代，計算機便是典型的例子。而隨著計算機的進步我們提出了一個新的概念——人工智能。

3.1 無人駕駛

無人駕駛就是汽車能夠根據道路情況的改變自己進行控制，即汽車能夠自己“思考”。車上裝有車載傳感系統(tǒng)，各種雷達（多普勒，防撞，紅外線等），盲點探測器時刻采集信息匯集于車載ECU，ECU中儲存大量駕駛員信息，時刻感知道路環(huán)境，特別在突發(fā)狀況出現(xiàn)時迅速自動規(guī)劃行車路線（自行轉向等）并控制車輛到達預定目標的智能汽車[5]。

3.2 智能公路

由于交通事故越來越復雜化與多樣化，使得對簡單明顯的危險因素采取措施難以解決問題，所以我們需要進一步的基礎研究。在交通事故中人與車的考量之外增加對道路的研究。智能公路便提出，通過車與車路之間通信獲得道路環(huán)境信息從而有效評估潛在危險，通過車載系統(tǒng)與道路基礎設施構建車—路一體化。

[1] 宋健,王偉瑋,李亮,et al.汽車安全技術的研究現(xiàn)狀和展望[J].汽車安全與節(jié)能學報,2010(02):98-106.

[2] 廖琪梅,李卓森.汽車安全性的歷史和現(xiàn)狀[J].汽車技術,1998,000 (003):1-4.

[3] 趙高暉,朱文寧,何稚樺,黃虎,徐兆坤.汽車安全性分析[J].上海工程技術大學學報(3):199-204.

[4] 趙福全,吳成明,潘之杰,等.中國汽車安全技術的現(xiàn)狀與展望[J]. 汽車安全與節(jié)能學報, 2011,2(2):111-121.

[5] 劉志堅.淺談未來汽車安全性能及其技術的發(fā)展趨勢[J].大科技, 2013(15):274-275.

Introduction to automobile safety*

Mao Mingzhe, Wang Li

( Department of Mechanical Engineering, Shandong Huayu University of Technology, Shandong Dezhou 253034 )

In this paper, automobile safety is divided into three aspects, namely, active safety, passive safety and out-of- vehicle safety.Active security is represented by ABS, passive security describes the actual member constraint system, and out-of-vehicle safety is also explored.Finally, this paper looks forward to the development of automobile safety.

Automobile safety; Law; Device; Introduction

A

1671-7988(2020)24-233-03

毛明哲，就讀于山東華宇工學院機械工程學院。

U461.99

A

1671-7988(2020)24-233-03

2019年省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目——“汽車落水自動救助裝置”（項目編號：S201913857018）。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2020.24.077

CLC NO.: U461.99