汽车安全技术概述

汽车安全技术概述

作者：辛宁元

(兰州职业技术学院甘肃兰州 730070)

摘要：众所周知，安全性能是汽车技术永远的焦点。从安全带到ABS、EBD，人们对汽车安全性能的要求已经越来越高。本文介绍了当代汽车安全技术的发展现状，进而阐明汽车安全技术中的主动安全技术与被动安全技术是相辅相成的，并对未来汽车安全技术的发展趋势做了简要的介绍。

【关键词】汽车；主动安全技术；被动安全技术；发展趋势

【引言】汽车经过120多年的发展，已成为人类必不可少、最主要的交通工具。汽车在给人类带来极大方便的同时，也给道路交通带来了很大的安全问题。随着汽车保有量的日益增加，车辆事故和因车祸伤亡的人数也在不断增加，已成为一个不容忽视的社会问题。人们对汽车安全性能的要求越来越高，为满足人们对汽车安全性能要求日益增加的需求，越来越多的先进技术被应用到汽车安全装置上。

【正文】1886 年, 德国工程师卡尔·本茨和戈特利布·戴姆勒在不同的地方各自独立发明了汽油发动机机动车,从而被世人公认为世界第一辆汽车的发明者, 至今世界汽车工业经过了120 年的发展, 当代的汽车技术已经非常成熟了。汽车已经渗透于国防建设、国民经济以及人类生活的各个领域之中, 成为人类必不可少的、最主要的交通工具, 为人类社会的发展与进步起到了至关重要的作用。

随着人类社会的不断发展与进步，汽车作为现代交通工具变得越来越普及。车辆的大量增加一方面给人们的生活带来极大的方便，但同时也带来不少负面的影响，如环境污染、能源危机和交通安全性问题等。国内外大量统计数据表明：汽车交通安全事故造成的人员伤亡和财产损失是巨大的，已经成为世界性的大问题。现就当代的汽车安全技术作一些介绍。

在世界汽车工业120年的发展史中，汽车安全技术始终是商家们优先考虑的问题。他们一直在不懈努力，不断推陈出新，使汽车安全技术的研究和汽车安全新装备的应用随着汽车工业的发展发生了日新月异的变化。从最初的保险杠、减振系统、乘员系绊系统、安全气囊到汽车碰撞实验、车轮防抱死制动系统(ABS)、驱动防滑系统(ASR)，再到无视差无盲点安全后视镜、儿童限动系统、行驶巡航系统等的研究，汽车的安全性能正日臻完善。特别是近几年，随着现代科学技术的迅猛发展和人类生活水平的快速提高，人民对当代汽车的安全性能、舒适性能提出了更高的要求，机电一体化技术、微电子技术、信息处理技术、自动化智能化技术等越来越多的先进技术、先进装备在汽车上得到广泛应用，使当代汽车安全技术和安全性能又有了飞跃性的发展，有些新技术和新装备

更是令人耳目一新。汽车安全设计要从整体上来考虑，不仅要在事故发生时尽量减少乘员受伤的机率，而且更重要的是要在轻松和舒适的驾驶条件下帮助驾驶者避免事故的发生。本文即从主动安全技术和被动安全技术两方面系统地阐述了现代汽车安全技术。

1 主动安全技术

主动安全技术就是在汽车的设计和制造时，对汽车的内、外部结构进行合理有效的设计，采用更先进的技术和装备，主动预防、避免或减少汽车在行驶过程中发生事故，以提高汽车的主动安全性能。现在汽车设计师们更多考虑的是主动安全设计，使汽车能够主动采取措施，避免事故的发生。目前已广泛采用的汽车主动安全技术主要有防抱死制动系统(ABS)、电子制动力分配装置(EBD)、驱动防滑系统(ASR)和车距报警装置等。随着汽车工业的纵深发展，新的主动安全技术更加先进，涉及面更广，如提高驾驶者的安全视野、车辆行驶实施监控及信息处理与反馈、对行驶危险的提前预警和自动修正等, 自动化、智能化程度越来越高[1]。

1.1 防抱死制动系统（ABS）

ABS系统是汽车防抱死制动系统英文名Auti-Lock Brake System或Auti-Skid Brake System的缩写和简称。一种防止制动过程车轮抱死的汽车主动安全装置，主要由车轮速度传感器、电子控制系统和执行元件等三大部件组成。ABS系统在制动过程中，通过传感器感知车轮与路面的滑移由电控单元做出判断，并能通过电磁阀组成的传动器调整制动力的大小，使轮胎滑移能保持在一个理想的范围来保持车辆制动时有较大的纵向制动和控制外力的能力，以防止可能发生的车轮侧滑、甩尾、前轮跑偏等，提高汽车在制动过程中的方向稳定性和转向操纵能力，并能提高附着系数利用率，缩短制动距离，减少轮胎磨损。

ABS 的控制效果主要取决于系统的控制策略和控制算法[2]。目前, 大多数ABS 都采用以最佳滑移率为目标的控制方法。这种方法没有考虑道路状况对目标滑移率、车轮速度及角加速度等参量的影响, 所以现有的很多控制算法无法对车辆进行精确、实时的控制。改变这一状况的关键便是对车轮所处的路面进行实时监测和识别, 根据路面状况采用不同的控制门限值并采取不同的控制算法和控制逻辑。但到目前为止, 实时路面状况识别技术仍是难点, 尚未解决。

ABS系统作为一种实用的汽车主动安全装置，于1979年由美国福特汽车公司首先推出。目前在美国、日本及欧洲，已把ABS作为标准装备，作为一种成熟的主动安全技术，进入到了广泛应用的阶段。ABS系统的开发与使用是20世纪80年代以来最大的汽车技术成就之一。

1.2 电子制动辅助系统（EBA）

在一些非常紧急的情况下，驾驶员往往缺乏果断性，不能迅速踩下制动踏板。EBA 就是为此设计的，它的功能与ABS相似。该系统利用传感器感知驾驶员对制动踏板踩踏的速度和力度大小，以此判断驾驶员此次制动的意图。如果属于非常紧急的制动，EBA 就会指示制动系统产生更高的制动力，使ABS 发挥作用，从而使制动力快速产生，减小制动距离。而对于正常情况的制动，EBA 则会通过判断不予启动ABS。通常情况下，EBA 的响应速度都会远远快于驾驶员，这对缩短制动距离增加行车安全性非常有利。因此，对脚力较差的女性及高龄驾驶员避让紧急危险的制动是非常有帮助的。

1.3 驱动防滑系统（ASR）

ASR系统是汽车驱动防滑系统英文名Anti-Slip Regulation System的缩写和简称，也称为汽车驱动力控制技术TCS（Traction Control System），是指在汽车加速行驶过程中，系统自动调节驱动车轮的驱动力，防止车轮打滑空转，以取得最佳驱动效能和方向稳定性操纵性的汽车主动安全技术。其组成和工作原理与ABS系统相似，也是通过控制驱动轮的滑移率，以获得轮胎与路面之间的最大纵向附着力和一定的横向附着力，发挥出汽车动力的最大效能，同时提高车辆的加速操纵稳定性。这项技术自1985年在瑞典沃尔沃汽车公司诞生以来，也已获得了迅速的发展。

汽车主动安全技术是当今汽车安全技术的重点研究领域和主要发展方向。汽车主动安全技术除以上所述外，还有很多，比如远红外线夜视系统、轮胎防爆安全气阀、防爆(扎)轮胎、高位制动灯、防滑差速锁、超声波清洗雨滴后视镜、驾驶员酒精浓度检测仪等等。

2 被动安全技术

被动安全系统是指在交通事故发生后，通过车内的保护系统（如吸震装置、联动锁紧装置及其他附属装置）来有效保护乘客，尽量减小损伤的安全系统，包括对乘客和行人的保护。目前广泛使用的主要有乘客系绊系统和安全气囊等[3]。先进的乘客约束系统和安全气囊技术，在乘员保护方面至关重要，能有效地避免或减轻事故对驾乘人员的损伤。

另外，高强度防撞车身的研究以及新材料、新工艺、新技术的大量应用，使汽车大批量使用轻量化材料更加可行。减轻质量不仅对提高安全性有重要意义，还具有潜在的环保效益。传统的被动安全技术只能对车内乘员起到一定的保护作用，而新兴的汽车将更加注重人、车与环境的融合，因此对行人的保护也成为当今汽车设计者研究的课题之一。

2.1 安全带

汽车座椅安全带是最重要的汽车乘员约束保护装置之一，在减轻碰撞事故中乘员伤害程度方面起着重要作用。安全带是将乘员的身体约束到座椅上，在汽车发生碰撞时，