車(chē)輛行人保護(hù)技術(shù)概述

崔洋洋+王譯

摘 要：車(chē)輛行人保護(hù)系統(tǒng)是一種智能化汽車(chē)安全系統(tǒng)，它在保護(hù)行人方面起到極其重要的作用，其擔(dān)任的角色也隨著車(chē)輛安全要求的提升而日益重要，同時(shí)伴隨著各國(guó)行人保護(hù)法規(guī)的相繼出臺(tái)，其在現(xiàn)代化汽車(chē)技術(shù)中逐漸成為熱門(mén)的研究領(lǐng)域。該文從專(zhuān)利文獻(xiàn)的視角對(duì)車(chē)輛行人保護(hù)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)了車(chē)輛行人保護(hù)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：車(chē)輛 碰撞 行人保護(hù) 發(fā)展路線(xiàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：U491 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）07（c）-0214-02

全球汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展給交通安全帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。行人是道路使用者中的弱勢(shì)群體，行人與車(chē)輛的碰撞是以行人高致死率、高重傷率和高致殘率為特征的碰撞。車(chē)輛行人保護(hù)系統(tǒng)的普及與應(yīng)用有利于在碰撞前使得駕駛員提前意識(shí)到危險(xiǎn)情況，輔助駕駛員規(guī)避行人，在碰撞時(shí)將對(duì)行人的傷害降至最低，能有效降低惡性交通事故的發(fā)生。為此，以智能車(chē)輛為研究核心的汽車(chē)行人保護(hù)系統(tǒng)正受到人們的廣泛關(guān)注，成為國(guó)內(nèi)外汽車(chē)主動(dòng)安全技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。

1 車(chē)輛行人保護(hù)技術(shù)概述

1.1 車(chē)輛行人保護(hù)的概念

車(chē)輛行人保護(hù)是指車(chē)輛在發(fā)生碰撞之前或發(fā)生過(guò)程中對(duì)行人實(shí)施的保護(hù)，其可在碰撞前自動(dòng)評(píng)估車(chē)輛是否與障礙物發(fā)生碰撞，在車(chē)輛正常運(yùn)行時(shí)、碰撞前、碰撞時(shí)等不同的時(shí)間段針對(duì)車(chē)輛設(shè)備采取不同的措施，以將對(duì)行人的傷害降至最低，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的智能化、提升行人的安全。車(chē)輛行人保護(hù)系統(tǒng)將先進(jìn)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、信息采集與處理技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、人工智能有機(jī)結(jié)合地應(yīng)用到車(chē)輛管理體系之中，能夠全方位發(fā)揮作用，使得人、車(chē)、環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

1.2 國(guó)際相關(guān)法規(guī)

為減少對(duì)行人的傷害，歐洲車(chē)輛安全促進(jìn)委員會(huì)（EEVC）曾對(duì)歐盟國(guó)家中的道路交通事故進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)22年的調(diào)查、分析和研究，并在此基礎(chǔ)上公布了相關(guān)的研究結(jié)果。Euro NCAP（Euro new car assessment program）2002年加入到車(chē)輛評(píng)價(jià)體系中，歐盟行人保護(hù)法規(guī)2005年開(kāi)始實(shí)施，其采用純粹被動(dòng)的措施來(lái)實(shí)現(xiàn)行人保護(hù)，即汽車(chē)前端的造型和緩沖設(shè)備，日本2004年也開(kāi)始實(shí)施《行人者頭部保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》，另外歐盟行人保護(hù)法規(guī)在2010年起實(shí)施第二階段這一更高要求的法規(guī)，即主動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)道路弱勢(shì)使用者安全的重視程度日漸提升，車(chē)輛行人保護(hù)技術(shù)有了進(jìn)一步的發(fā)展，結(jié)合國(guó)際法規(guī)的不斷出臺(tái)，研究人員對(duì)該技術(shù)的改進(jìn)從結(jié)構(gòu)到控制系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究。

1.3 行人安全保護(hù)技術(shù)的分支

國(guó)際上廣為采用的行人安全保護(hù)技術(shù)主要被應(yīng)用于改進(jìn)保險(xiǎn)杠等緩沖機(jī)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋彈升技術(shù)、行人安全氣囊系統(tǒng)和車(chē)輛行人安全保護(hù)控制策略四個(gè)方面。

保險(xiǎn)杠等緩沖機(jī)構(gòu)主要是指對(duì)保險(xiǎn)杠區(qū)域的材料、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，另外，針對(duì)車(chē)頭的內(nèi)部構(gòu)件、翼子板、雨刮設(shè)施等實(shí)施的結(jié)構(gòu)上的改動(dòng)，也可劃分至這個(gè)概念中；發(fā)動(dòng)機(jī)蓋的彈升技術(shù)則是與氣囊安裝和展開(kāi)過(guò)程中涉及的發(fā)動(dòng)機(jī)蓋關(guān)聯(lián)的部件和機(jī)構(gòu)有關(guān)，顧名思義，其在行人撞擊的瞬間把發(fā)動(dòng)機(jī)蓋彈起，在發(fā)動(dòng)機(jī)蓋與發(fā)動(dòng)機(jī)之間產(chǎn)生一個(gè)緩沖區(qū)，使得被撞的行人有足夠的緩沖空間，并非傳統(tǒng)的吸能潰縮；行人安全氣囊系統(tǒng)則是為了避免人體撞擊汽車(chē)保險(xiǎn)杠和前擋風(fēng)玻璃，使得行人免于受到更大傷害的氣囊裝置，目前整車(chē)產(chǎn)品種配置的行人保護(hù)安全氣囊系統(tǒng)，其典型組成包括發(fā)動(dòng)機(jī)罩安全氣囊和前圍安全氣囊，兩者的配合使用可減少最常見(jiàn)的行人傷亡事故；另外，在行人保護(hù)控制策略方面，行人的準(zhǔn)確識(shí)別一直是該領(lǐng)域研究的目標(biāo)，無(wú)論是碰撞前的預(yù)警還是碰撞即將發(fā)生時(shí)判定是否激勵(lì)行人保護(hù)設(shè)備均涉及到傳感器領(lǐng)域，依據(jù)行人識(shí)別方法可分為接觸式傳感器和遙感式傳感器，同時(shí)，近些年隨著車(chē)輛技術(shù)的智能化，行人避碰的發(fā)展更加快速，具體涉及到行人識(shí)別與之后的車(chē)輛行為控制，其與傳統(tǒng)意義上的行人保護(hù)通常并存，其中還涉及到駕駛員的駕駛狀態(tài)判斷，路況判斷等。而且又可依據(jù)人體部位，將行人的保護(hù)劃分為：保護(hù)頭部、保護(hù)小腿、保護(hù)大腿；而現(xiàn)有的一些行人保護(hù)設(shè)施又可針對(duì)不同身高、體重的對(duì)象進(jìn)行進(jìn)一步的區(qū)分進(jìn)而實(shí)施不同的保護(hù)策略。

2 車(chē)輛行人保護(hù)技術(shù)專(zhuān)利發(fā)展

2.1 發(fā)展歷程

通過(guò)圖1可見(jiàn)，自汽車(chē)1886年產(chǎn)生以來(lái)，人們逐漸意識(shí)到汽車(chē)對(duì)行人的碰撞應(yīng)當(dāng)?shù)玫揭种?，?912年至1991年之間，申請(qǐng)量都維持在一個(gè)較低的范圍之內(nèi)，人們關(guān)注點(diǎn)還在汽車(chē)能否正常行駛的角度上，至于汽車(chē)行駛安全性能等技術(shù)分支還處在萌芽階段。在該階段的申請(qǐng)，主要以英、法等歐洲國(guó)家為主，現(xiàn)代行人保護(hù)的基本構(gòu)思在該階段已經(jīng)逐一出現(xiàn)，這促使歐洲EEVC WG10開(kāi)始進(jìn)行關(guān)于行人保護(hù)的碰撞試驗(yàn)，但總的來(lái)講還是主要集中在保險(xiǎn)杠的改進(jìn)上面，其他方面的發(fā)展并不成熟。

從1991年開(kāi)始，關(guān)于車(chē)輛行人保護(hù)的專(zhuān)利申請(qǐng)量和申請(qǐng)人數(shù)量的發(fā)展總體趨勢(shì)趨于平穩(wěn)增長(zhǎng)，該階段的研究以安全杠和機(jī)罩的研究最多，涌現(xiàn)了對(duì)防止二次碰撞的可彈起的車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)罩、發(fā)動(dòng)機(jī)罩安全氣囊的研究，同時(shí)障礙物探測(cè)與控制技術(shù)的研究也進(jìn)入了平穩(wěn)增長(zhǎng)區(qū)域。

在2000年至2005年之間，關(guān)于車(chē)輛行人保護(hù)技術(shù)的申請(qǐng)量和申請(qǐng)人數(shù)量呈現(xiàn)跨越式增長(zhǎng)。值得注意的是，在行業(yè)中EuroNCAP

2002年加入到行人保護(hù)評(píng)價(jià)體系中，之后日本2004年開(kāi)始實(shí)施《行人者頭部保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》，歐盟行人保護(hù)法規(guī)2005年開(kāi)始實(shí)施，這也從側(cè)面反映出在此之前的一個(gè)階段中，行業(yè)內(nèi)的大量研究催生了行業(yè)規(guī)范的產(chǎn)生與施行。

車(chē)輛行人保護(hù)技術(shù)的申請(qǐng)量從2005年開(kāi)始呈現(xiàn)輕微下滑趨勢(shì)，行人保護(hù)技術(shù)發(fā)展也到了其成熟期，申請(qǐng)量經(jīng)歷了一個(gè)逐漸下降后保持平穩(wěn)的態(tài)勢(shì)，以歐盟和日本為代表的行業(yè)規(guī)范的出臺(tái)意味著這一領(lǐng)域的研究已經(jīng)比較成熟，因此該階段的研究是對(duì)前一階段的進(jìn)一步優(yōu)化，例如，對(duì)車(chē)頭結(jié)構(gòu)、材料的優(yōu)化以使得吸能效果更好，對(duì)傳感器的優(yōu)化使得其對(duì)行人的識(shí)別更加準(zhǔn)確，同時(shí)也出現(xiàn)了防止車(chē)輛行人保護(hù)設(shè)備誤操作以對(duì)車(chē)輛造成不可逆的恢復(fù)的技術(shù)。

2.2 行人保護(hù)專(zhuān)利申請(qǐng)技術(shù)分支

從下圖主要申請(qǐng)國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)構(gòu)成圖上可見(jiàn)，德國(guó)在控制策略、緩沖結(jié)構(gòu)、機(jī)罩3個(gè)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展均衡，對(duì)氣囊的研究也占有一定的比例，顯示出德國(guó)行人安全領(lǐng)域發(fā)展均衡充分。相對(duì)而言日本則側(cè)重研究安全氣囊和與之相關(guān)的控制策略方面，韓國(guó)、法國(guó)則側(cè)重發(fā)動(dòng)機(jī)罩的改進(jìn)，美國(guó)則重視控制策略的研究，這與該領(lǐng)域的代表公司——通用的研究領(lǐng)域密切相關(guān)，我國(guó)國(guó)內(nèi)研究在保險(xiǎn)杠方面投入的精力較多，說(shuō)明我國(guó)的行人安全領(lǐng)域的發(fā)展尚處于初級(jí)階段。

另外，針對(duì)我國(guó)國(guó)內(nèi)的申請(qǐng)，總量上申請(qǐng)人大多為個(gè)人申請(qǐng)，其次為企業(yè)和高校，說(shuō)明了我國(guó)行人保護(hù)技術(shù)目前的發(fā)展并不系統(tǒng)，企業(yè)申請(qǐng)?jiān)诳偭可线€沒(méi)有占到一定的比重；該領(lǐng)域比較重要的幾個(gè)申請(qǐng)人分別為浙江吉利、奇瑞汽車(chē)、重慶長(zhǎng)安汽車(chē)。我國(guó)國(guó)內(nèi)申請(qǐng)?jiān)谠缙诘闹饕芯糠较蚴前ūｋU(xiǎn)杠在內(nèi)的車(chē)頭緩沖結(jié)構(gòu)，然而隨著技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)罩的研究逐漸開(kāi)始增多，而對(duì)行人安全整體控制策略的研究則從2010年才開(kāi)始受到關(guān)注，然而此時(shí)綜合全球技術(shù)分支的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人的關(guān)注點(diǎn)與全球重點(diǎn)企業(yè)重點(diǎn)研究控制策略相比明顯滯后。

3 結(jié)語(yǔ)

該文介紹與分析了車(chē)輛行人保護(hù)技術(shù)分支與專(zhuān)利申請(qǐng)的發(fā)展歷程，反映出該領(lǐng)域的主要專(zhuān)利基本由國(guó)外大型公司申請(qǐng)，而國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段在該領(lǐng)域的研究主要由大型汽車(chē)企業(yè)和院校進(jìn)行，而大型企業(yè)的申請(qǐng)不夠系統(tǒng)。隨著我國(guó)對(duì)行人保護(hù)相關(guān)條例的出臺(tái)，對(duì)行人的安全保護(hù)提出了更高的要求，因此對(duì)于國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人來(lái)說(shuō)，需要繞過(guò)國(guó)外專(zhuān)利壁壘，提升在行人保護(hù)控制策略上的研究，增強(qiáng)自身的專(zhuān)利保護(hù)意識(shí)。

參考文獻(xiàn)

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