撞車(chē)學(xué)問(wèn)!專(zhuān)家談主、被動(dòng)安全性
汽車(chē)安全歷來(lái)是人們關(guān)注的話題,但人們對(duì)汽車(chē)安全的認(rèn)識(shí)水平還不能說(shuō)達(dá)到了相當(dāng)?shù)母叨取2环料茸鰝(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試,如果你對(duì)類(lèi)似下面的問(wèn)題不太清楚的話,那你就有讀一讀這篇文章的必要了。
“鋼板厚(或車(chē)重)是否意味著安全”?“安全氣囊數(shù)多就更安全嗎”?這樣的問(wèn)題近期被多次提起過(guò),甚至還引起過(guò)不大不小的爭(zhēng)論。對(duì)此,我們進(jìn)行了認(rèn)真的思考,把汽車(chē)安全問(wèn)題的脈絡(luò)梳理了一遍。
我們知道,一般汽車(chē)上的安全設(shè)計(jì)和裝備分為主動(dòng)安全和被動(dòng)安全兩部分。其中,主動(dòng)安全的目標(biāo)是避免事故發(fā)生,而被動(dòng)安全則在事故發(fā)生后盡全力保護(hù)乘員及一切道路交通參與者的身體。除此之外,在現(xiàn)代交通安全保證體系中還要發(fā)揮人、車(chē)和交通環(huán)境三位一體的作用,即在提高車(chē)輛安全性的同時(shí),也必須考慮駕駛者和交通環(huán)境的因素,提高人的安全意識(shí)和優(yōu)化道路交通狀況。
提高道路交通事故安全保障的措施還有事后救援,它體現(xiàn)國(guó)家整體的醫(yī)療和服務(wù)水平。可以看出,道路交通安全體系中與車(chē)輛直接有關(guān)的就是主動(dòng)和被動(dòng)安全。雖然,各汽車(chē)公司對(duì)安全問(wèn)題都不會(huì)忽視,但對(duì)上述兩方面的研究程度和開(kāi)發(fā)側(cè)重點(diǎn)都不盡相同。下面我們看看主動(dòng)和被動(dòng)安全有哪些內(nèi)容,且怎樣發(fā)揮作用。
主動(dòng)安全
主動(dòng)安全就是要避免事故,所以一切與防止事故發(fā)生相關(guān)的人或事都屬于主動(dòng)安全范疇,包括人機(jī)工程、車(chē)輛基本行駛性能和緊急情況下的操作等。主動(dòng)安全措施主要有ABS系統(tǒng)、緊急制動(dòng)輔助、TCS牽引力控制、ESP車(chē)輛穩(wěn)定控制、ECB電子制動(dòng)控制、AFS主動(dòng)轉(zhuǎn)向前燈和VDIM動(dòng)態(tài)綜合管理系統(tǒng)。
1971年研制成功ABS剎車(chē)防抱死系統(tǒng),然后是1987年的TCS牽引力控制、1995年的ESP車(chē)輛穩(wěn)定控制。
ABS系統(tǒng)能防止緊急制動(dòng)或濕滑路面制動(dòng)引起的側(cè)滑,并使車(chē)輛在緊急制動(dòng)時(shí)保持良好的轉(zhuǎn)向性能,這樣在前方有障礙時(shí)能輕松避險(xiǎn)。近來(lái),ABS裝置上還附加了EBD(電子制動(dòng)力分配)功能,使?jié)M載車(chē)輛和彎道制動(dòng)性能改善。
緊急制動(dòng)輔助根據(jù)駕駛者踩下制動(dòng)踏板的速度和踏板位移距離,判斷出此時(shí)車(chē)輛需要緊急制動(dòng),從而自動(dòng)施加較強(qiáng)的制動(dòng)力。緊急制動(dòng)輔助對(duì)遇突發(fā)情況驚慌失措的駕駛員很有幫助,并對(duì)無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)踩住制動(dòng)踏板的行為提供制動(dòng)力補(bǔ)償。
TCS裝置能防止車(chē)輛在雪地等濕滑路面上行駛時(shí)驅(qū)動(dòng)輪的空轉(zhuǎn),使車(chē)輛能平穩(wěn)地起步、加速。ESP系統(tǒng)通過(guò)控制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出和對(duì)單個(gè)車(chē)輪實(shí)施制動(dòng)來(lái)保持車(chē)輛穩(wěn)定行駛。ECB能對(duì)4個(gè)車(chē)輪進(jìn)行獨(dú)立的完全制動(dòng)控制(不同于ESP的小幅制動(dòng)),提高了車(chē)輛制動(dòng)時(shí)的響應(yīng)速度,且很容易利用它的特點(diǎn)把車(chē)上其他穩(wěn)定系統(tǒng)整合在一起。
AFS最大的特點(diǎn)是能左右調(diào)節(jié)前大燈的光柱,這樣轉(zhuǎn)向時(shí)內(nèi)側(cè)將有足夠的補(bǔ)充照明。這套系統(tǒng)補(bǔ)光的范圍分別是向左轉(zhuǎn)向,光柱可以相應(yīng)偏移15,向右的偏移的角度是5。
被動(dòng)安全
被動(dòng)安全就是要減少事故造成的傷害,不但要保全車(chē)內(nèi)乘員還要照顧到其他的交通參與者。被動(dòng)安全的主要措施有安全車(chē)身,安全氣囊、安全帶、行人安全保護(hù)裝置以及兒童座椅等。
設(shè)計(jì)優(yōu)良的車(chē)身結(jié)構(gòu)是被動(dòng)安全的主要課題。有研究表明,在道路交通事故中,絕大部分的碰撞能量被車(chē)身所吸收。安全車(chē)身的表現(xiàn)形式是車(chē)室結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,在發(fā)身事故時(shí)變形量極小,充分保證內(nèi)部乘員的生存空間;同時(shí),車(chē)身前后能在碰撞時(shí)變形以吸收能量,減輕乘員受到的沖擊。
由此可見(jiàn),絕對(duì)不變形的車(chē)身并不是最安全的。那么車(chē)重和車(chē)身鋼板厚度對(duì)安全性有什么影響呢?首先要辨證地看車(chē)重問(wèn)題(見(jiàn)專(zhuān)家意見(jiàn)),但不可否認(rèn)汽車(chē)輕量化已是大勢(shì)所趨。車(chē)身鋼板厚其實(shí)并不能說(shuō)明任何問(wèn)題,要看實(shí)際碰撞過(guò)程中車(chē)身各部位是否按預(yù)先設(shè)定的方式運(yùn)動(dòng),換句話說(shuō),車(chē)身設(shè)計(jì)遠(yuǎn)比車(chē)身鋼板厚度更重要。以前撞為例,發(fā)動(dòng)機(jī)艙是潰縮變形部位,它依靠薄壁縱梁的收縮變形吸收能量。這里,縱梁以及前保險(xiǎn)杠的收縮方式是最重要的設(shè)計(jì)關(guān)鍵。
當(dāng)車(chē)身吸收了大部分沖擊動(dòng)能后,仍有一部分能量需要車(chē)內(nèi)的安全氣囊和安全帶來(lái)化解。其中,安全帶是最關(guān)鍵的,因?yàn)槿绻慌鍘О踩珟,安全氣囊就不能很好地發(fā)揮保護(hù)作用,甚至還會(huì)對(duì)乘員造成傷害。最新的安全帶增加了預(yù)緊裝置和限力保護(hù)措施,即當(dāng)傳感元件探測(cè)到碰撞發(fā)生時(shí),預(yù)緊器通過(guò)爆破能量(比安全氣囊的爆破能量小很多,因此后文中把安全氣囊當(dāng)做惟一先釋放能量的裝置)把安全帶收緊,使安全帶的吸能時(shí)間和距離得到延長(zhǎng)。限力保護(hù)是在乘員受到壓迫極限的時(shí)候適當(dāng)放松安全帶,避免不必要的傷害發(fā)生。
有心的人可能注意到,現(xiàn)在汽車(chē)中安全氣囊是越來(lái)越多了。那么安全氣囊多就一定好嗎?首先從安全氣囊發(fā)揮作用的過(guò)程看,安全氣囊需要在最恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間或最恰當(dāng)?shù)娜藛T位置時(shí)彈出,充滿并收縮,因此氣囊與整車(chē)的匹配變得很關(guān)鍵。其次從能量學(xué)角度,其它被動(dòng)安全措施主要是吸收能量,而安全氣囊在吸收能量之前要通過(guò)爆破能量將其打開(kāi),因此使用不當(dāng)?shù)陌踩珰饽也艜?huì)存在著危險(xiǎn)性。從上述兩方面考慮,氣囊數(shù)多并不一定就好,氣囊的良好設(shè)計(jì)和匹配才是最關(guān)鍵的。
行人保護(hù)和兒童安全座椅也是非常重要的被動(dòng)安全措施。當(dāng)今世界,對(duì)道路交通安全的理解已經(jīng)不局限于保護(hù)車(chē)內(nèi)乘客,對(duì)行人以及其他道路交通參與者的保護(hù)已經(jīng)受到相當(dāng)?shù)闹匾,從最新安全研究方面可以看出這一趨勢(shì)。根據(jù)兒童情況設(shè)計(jì)的安全座椅可以有效地減少嬰幼兒受到的傷害,這一點(diǎn)通過(guò)多年的實(shí)踐已經(jīng)得到證實(shí)。
專(zhuān)家觀點(diǎn)
周青
清華大學(xué)汽車(chē)工程系教授,中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)汽車(chē)安全技術(shù)分會(huì)主任
1. 設(shè)計(jì)比車(chē)重更關(guān)鍵
除了卡車(chē)與轎車(chē)碰撞的情況,在當(dāng)今主流轎車(chē)1200-1500千克的車(chē)重范圍內(nèi),安全保護(hù)的關(guān)鍵是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),而非車(chē)重。汽車(chē)輕量化是當(dāng)今世界潮流,對(duì)解決能源環(huán)保問(wèn)題都有好處。在道路交通事故中,輕量化車(chē)身有好處也有不利的方面。好處在于制動(dòng)距離短,對(duì)整體交通(包括行人、其他車(chē)輛)的傷害;不利的方面在于抗側(cè)風(fēng)能力差,與相同技術(shù)水平的重車(chē)相撞受到的傷害更大。
2. 有效的車(chē)身能量吸收過(guò)程是乘員保護(hù)的一個(gè)關(guān)鍵過(guò)程
在碰撞事故中,車(chē)內(nèi)乘員的保護(hù)主要通過(guò)結(jié)構(gòu)潰縮和車(chē)廂內(nèi)的乘員約束手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中,車(chē)體結(jié)構(gòu)的能量吸收占總能量的大部分,其余靠安全帶和安全氣囊等吸收。車(chē)輛前部的吸能區(qū)域主要是前保險(xiǎn)杠和吸能縱梁,吸能縱梁一般采用薄壁結(jié)構(gòu),通過(guò)預(yù)先設(shè)定的褶皺永久變形達(dá)到吸能的目的。
3. 氣囊不是越多越好
氣囊是非常有效的防護(hù)裝置,氣囊起爆的初速能夠達(dá)到200公里/小時(shí),但衰減也很快,大約30毫秒完全展開(kāi)后速度降為零。因此,在車(chē)輛碰撞事故中控制好乘員與安全帶的距離變得至關(guān)重要,需要整車(chē)廠的精心匹配,否則也會(huì)對(duì)乘員造成傷害。從能量角度講,氣囊是眾多被動(dòng)安全系統(tǒng)中惟一先釋放能量再吸收能量的裝置。因此,氣囊數(shù)多不見(jiàn)得就更加安全。
4. 氣囊、安全帶配置的優(yōu)先順序
在安全帶和安全氣囊的配合使用方面,最有效的保護(hù)方式是:擁有安全氣囊和系上安全帶,退而求其次是無(wú)氣囊但佩帶安全帶, 再次是既無(wú)安全氣囊也沒(méi)有安全帶,最危險(xiǎn)的選擇是只有安全氣囊而沒(méi)有安全帶。顯然,當(dāng)你坐在一輛有雙氣囊的出租汽車(chē)副座上,如果你不系安全帶,你就選擇了最危險(xiǎn)的方式。
5. 安全帶預(yù)緊、限力裝置
從上面的結(jié)論可以看出,安全帶的保護(hù)作用比安全氣囊更為有效。但傳統(tǒng)安全帶也有需要改進(jìn)的地方,主要表現(xiàn)在吸能滯后和有力大傷人可能性兩方面,F(xiàn)在,安全帶預(yù)緊和限力裝置可以解決上述問(wèn)題。預(yù)緊裝置就是在感知碰撞的一瞬間抽緊安全帶,能更快地把乘員拉住。限力裝置是在乘員忍受程度臨界點(diǎn)上把安全帶放松一點(diǎn),使約束力不再升高,減少傷害。
6. 碰撞問(wèn)題很復(fù)雜,現(xiàn)在基本保護(hù)的是“標(biāo)準(zhǔn)人”
車(chē)輛在道路交通事故中的碰撞是很復(fù)雜的,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了法規(guī)所規(guī)定的正撞、側(cè)撞、偏置撞、后撞等情況。而且現(xiàn)在對(duì)乘員保護(hù)的研究還主要停留在保護(hù)“標(biāo)準(zhǔn)”的人身上,這種標(biāo)準(zhǔn)不但體現(xiàn)在身高體重上,也表現(xiàn)在年齡和承受能力上。對(duì)復(fù)雜碰撞的深入研究還在進(jìn)行中,主要的目的是做到在嚴(yán)重碰撞時(shí)“車(chē)毀人不亡”。
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