浅析汽车主动安全性

浅析汽车主动安全性

摘要：汽车安全性分为主动安全性和被动安全性。主动安全性，也称为“一次安全性”,是针对汽车主动安全性的综合评价体系，指汽车防止或难于发生

、

的性能。主动安全性的内涵就汽车而言是为驾驶员提供一个能适应人的生理特性的外部条件,以保证驾驶员很好地完成感知、判断、操作3个过程的循环。汽车主动安全性是汽车安全的一个重要方面，本文对汽车主动安全性的有关方面进行浅析。

关键字：汽车主动安全性关键技术影响因素

前言

改革开放以业,我国的汽车工业和路政事业均得到了很大的

发展,随着车速的不断提高和道路状况的不断改善,人所受到的危

害也越来越大。由于高速和迅猛增长的交通密度,道路交通的危

险性日益增加,这就要求人们更多地考虑安全性。在安全性的问

题中,汽车的主动安全性日益受到重视。

1 主动安全性概述及形式

讨论汽车主动安全性,不能脱离人车环境系统。不管是现在还是将来,在一个理想的人车环境系统中,既不能否定人对车辆的控制,也不能完全否定车辆本身的自动控制系统。而是应该将人、车溶为一体。人、车之间要能很好地相互理解,随时了解对方的状况,彼此都不提出无理的要求。即汽车随时都能按照驾驶员的控制意图正常行驶,同时它也能随时向驾驶员反馈各种正确的信息,使驾驶员作出正确的判断。这样才能使汽车不断地适应环境的变化,安全行驶。

汽车主动安全性主要包括制动性能、操纵稳定性能、动力性能、轮胎性能、照明灯和信号灯的性能以及汽车前后视野性能等等。它们综合起来，形成了对汽车主动安全性的一个评价体系，也是对整车性能的全面考量的多因素。

1.1 汽车的制动性

汽车的制动性是使行驶的车辆减速或停车，以及在下长坡时维持一定车速和在坡道及平路驻车的能力。汽车的制动性主要由制动效能、制动效能的恒定性以及制动时的方向稳定性三个方面来评价，其中制动效能是制动性最基本的评价指标"由于制动距离检验车辆的制动性比较直观、方便、试验重复性好，因此选取一定初速情况下的制动距离为汽车制动效能的评价指标；同时将制动效能的恒定性同制动效能合为一个方面来考虑；制动时汽车的方向稳定性用航向角来度量。

1.2 汽车的操纵稳定性

汽车的操纵稳定性是指驾驶员以最少的修正而能维持汽车按给定的路线行驶，以及按驾驶员的愿望转动转向盘以改变汽车行驶方向的性能。它主要是由汽车的稳态响应特性!瞬态响应特性以及汽车行驶的横向稳定性三个方面来评价。针对其不同的特性分别选取稳态横摆角速度增益、方向盘阶跃输入后，汽车的横摆角度第一次到达峰值所用的时间以及侧向稳定性系数来评价它们。

1.3 汽车的动力性

汽车的动力性主要包括爬坡能力、加速能力及最大车速三个方面。

我们选用加速时间作为评价汽车动力性的主要参数。

1.4 汽车的轮胎特性

汽车轮胎与安全行驶有关的特性有负荷、气压、高速性能、侧偏性能、水滑效应、耐磨耐穿孔性等。在这里我们采用模糊数学的单因素模糊评价和多因素模糊综合评价结合的方法对其进行评价，最终评价值作为轮胎性能的评价指标。汽车视野及驾驶员素质也是汽车安全的关键因素，也应该引起注意。

2 汽车主动安全性的重要影响因素—行驶安全性

为了改善道路交通安全性有两种办法:应该对人们施加影响,使其在现行交通系统中的行为符合安全要求(例如通过培训和交通教育);使包括汽车在内的交通系统必须更好地适合于人的行为,以免因技术原因对人的要求过高。在这种关系中,行驶特性起重要作用,因为它包括了驾驶员—汽车—环境整个系统并且还考虑了人的动态能力和极限。良好的行驶特性是对事故预防的最重要保证,只有改善行驶特性确实起到了降低事故后果的作用,改善汽车性能的努力才能视为有效。

2.1 汽车行驶安全性的理论模型

驾驶员—汽车—环境系统可应用调节技术进行数学描述,闭合调节回路的最简单表示见图l。其中预定的轨迹由道路给出,驾驶员力求通过操纵转向盘来保持预定的轨迹,汽车对转向作出响应,并使自己调整到实际的轨迹上。如果实际轨迹与预定的轨迹不一致,则驾驶员必须纠正转向角直到汽车按预定的轨

迹行驶。图1同时表示了因侧风作用在汽车上的干扰。

2.2 危急状况时的驾驶员—汽车特性

车祸是一个或多个调节回路部件失灵的结果。在这一关系下将危急状况定义为:“危急行驶”状况是指这种情况:即指令量与调节量之间的偏差超过了随地点和时间而变化的且主观规定的误,在该状况下驾驶员放弃不能适应的指令(见德国联邦道路局课题小组报告《危急状况下驾驶员—汽车—汽车特性》1979)。危急状况行驶操纵过程见图2。

干扰出现

每一个道路参与者均与危险有关系,在一般无干扰的行驶中,危险已潜在于调节回路的所有三部分。图2的纵坐标所表示的危险程度取决于调节回路元件的配置情况,不利的配置增加潜在危险性。例如,不利的配置对驾驶员来说,意味着驾驶实践少、疲倦、受酒精影响;对汽车来说,意味着损坏的轮胎、错误的加载等等;对于环境来说,意味着坏天气、道路结冰、有雾等等。

稳定间隙(即至事故域的距离同这些潜在危险有关。当出现干扰时,驾驶员试图通过操纵来使系统稳定,其避免事故的效果取决于已潜在的危险程度和驾驶员反应的正确性。在多数情况下,干扰不会使危险程序立即达到事故域。只要驾驶员在反应时间内什么也没干,稳定间隙就会减小。驾驶员只有通过及时而正确的操作才能避免事故,将系统复原到起始状态;相反,错误的操作将比没有操作更快导致事故。Mecrdees一Bnez公司与德国汽车监督协会(DEKRA)曾共同进行过一系列试验,用海绵橡胶制的模拟行人测试50名驾驶员在危急状态下的行为,试验表明,在危急状态下,一般驶员几乎都选择制动作为防御措施。即使在毫无希望或不费力就能避开障碍时也这样做,特别是在行人事故中,这样的错误反应常导致死亡,这也说明了反应准确的重要性。

2.3 驾驶员反应时间

反应时间的定义很多,一般是指出现反应要求到由此采取的第一个动作之后所过去的时间。驾驶员的反应时间从信号出现至汽车开始响应的总时间可以分为下述各部分:

感知时间:从信号的出现到视觉或声音的感知;

识别时间:从信号的感知到反应要求的识别;

决定时间:从反应要求的识别到决定操纵的方式;

到此是所谓信息加工时间,也称为初级反应时间。接下来是

下述阶段:

运动阶段:兴奋传导和活动肌肉

换位时间:从操纵开始(脚从加速踏板移开)到接触制动踏板(次级反应时间) 接合时间:消除制动装置或转向系机械部分间隙和弹性;

增力时间:从制动压力开始升高至达到当时制动的最大压力或(和)所需的转向盘转角(第三级反应时间)

到此驾驶员的活动结束,因此总的反应时间也结束。汽车的响应时间是指驾驶员活动起作用的时间,它一般从增力时间或车轮偏转运动开始计算,直到纵向减速度或横摆运动开始。感知和识别时间是不可能分开的,因为这段时间与驾驶员的注意力以及反应要求的质量和强度有很大关系。决定时间与可供加强员选择的途径数量有关,它一般随主观可供选择(如转向或制动)的途径数量而增加。在这个阶段中,除了反应速度外,特别取决于反应的。换位和接合时间取决于加强驾驶员的熟练程度和制动装置的结构。

类似于制动操作,在转向时可定义从操作开始到起作用时之间的时间段。首先通过激化体力来产生转向盘力矩,测量转向盘力矩开始增大到转向盘开始运动之间的时间。该时间与转向速度;接下来为了将转向盘转角运行传至前轮也需大约同样的时间。

汽车响应的时间同结构特征有很大关系,响应时间接下来的是增力时间,它为制动压力增加开始至达到最大减速度这段时间。事实上,近几年发展起来的主动安全性技术主要解决的是响应时间和增力时间的问题。

3 提高汽车主动安全性关键技术

针对汽车主动安全性的综合评价体系，汽车行业在相应的主动安全性环节加大投资力度，开展关键技术的研究及试验，现已成熟的技术制动防抱死系统（ABS),驱动防滑控制系统（ARS）、电控行驶稳定系统（ESP) 等。汽车主动安全措施是独立于驾驶技术的另一个方面，认为人的驾驶技术高于汽车的主动安全措施的想法是极其危险的，因为极端的情况——就是汽车主动安全设施发挥作用的时候——很多时候是驾驶者是无法有效控制汽车的时候。采用以下技术可以做到针对性的提高汽车主动安全性。

3.1 制动抱死系统(ABS)