汽車安全的那些“黑科技”

高博麟

汽車安全

我們通常定義汽車碰撞過程中有三個要素：人、車、路。那么按照碰撞發(fā)生的時間順序，我們定義了汽車碰撞前、碰撞中和碰撞后三個時間段。我們要做好這三個要素在三個時間段上的安全工作，才能叫做好了汽車安全。比如，對于人，在碰撞前，做好交規(guī)教育、駕校培訓，就能大大降低交通事故的發(fā)生率；在碰撞中，具有良好的自我保護意識，就能大大降低事故的傷亡率；在碰撞后，具有良好的緊急救護知識，就能大大降低事故的死亡率。對于車，在碰撞前，做好主動安全技術，裝備大量可靠的先進駕駛輔助系統(tǒng)，這些都能大大降低汽車事故的發(fā)生率；碰撞中，好的汽車結構強度設計、好的安全帶和氣囊匹配，專業(yè)術語是約束系統(tǒng)匹配；碰撞發(fā)生后，汽車能夠自動撥打緊急呼叫電話，汽車具有避免多次碰撞功能，具備這樣一些功能，也同樣能夠大大降低事故的傷亡率。對于道路，良好的交通控制、道路設計，能夠有效避免事故的發(fā)生；良好的緩沖設計，能夠很好的降低車輛發(fā)生碰撞時的傷亡程度；道路附近良好的緊急救援設施，也能大大提高事故發(fā)生后人員的存活幾率。

那么做好這九個方面的工作，才算是做好了汽車安全，而這個3x3的矩陣，即霍頓矩陣。

汽車事故如果從時間上劃分為碰撞前、碰撞中和碰撞后，那么具體到我們自家汽車上究竟需要裝備哪些安全系統(tǒng)，又分別都在什么時間段起作用呢？

首先，在碰撞前我們細分為三個階段：

普通駕駛階段、危險駕駛階段和即將碰撞階段。

在普通駕駛階段，也就是我們沒有遇到任何危險的駕駛階段，這個時候的安全設備以舒適類、預警提醒類的系統(tǒng)為主，比如我們最常提到的自適應巡航功能、自動前大燈功能、盲區(qū)檢測提醒功能、胎壓檢測功能等等。危險駕駛階段，這個階段代表車輛遇到了危險的行駛工況，但如果及時地采取了正確的措施，也是可以避免碰撞的，因此這個階段的安全系統(tǒng)就比較重要了，比如前方碰撞預警功能、自動緊急剎車功能、車道偏離預警功能、車道保持功能、甚至現在我們汽車上已經大量普及的ESC、ABS、TCS功能，都是屬于在這個時間段內起作用的安全系統(tǒng)。即將碰撞階段，換言之，這次碰撞已經在所難免的了，而安全系統(tǒng)要做的工作，一個是在碰撞前的最后一刻，盡可能多地降低這次碰撞的劇烈程度，以便降低人員和車輛的損失，另一個是在碰撞前的最后一刻，把車上人員尤其是前排人員，調整到最安全的姿態(tài)或者狀態(tài)，以便碰撞過程中，車上人員的傷亡情況是最小的，比如自動緊急剎車功能在這個階段仍然會起作用，以及主動式安全帶功能。接下來就是碰撞接觸階段，我們最常見到的是安全帶和安全氣囊，除此之外，還有一個安全系統(tǒng)也很有用，但不是為了保護車上人員，而是為了保護撞到車上的行人的，它叫主動式發(fā)動機罩。再往后的一個階段是碰撞后階段，這個時候有些車上有自動撥打急救電話的功能，就變得十分有用，因為當發(fā)生劇烈碰撞甚至翻車以后，車上人員通常已經難以獨立、及時地撥打急救電話尋求救援了。

汽車安全的“黑科技”

首先，安全帶。汽車安全帶，是迄今為止汽車安全領域最偉大的發(fā)明。最早的安全帶大概出現在1885年，那時安全帶還不是用來保護汽車上的乘員的，是用來保護經常需要在高處工作的人員的，比如消防員、畫家等等。我們平常開車使用的安全帶，學名是“三點式安全帶”，因為不僅有三點式安全帶，賽車比賽時還有四點式安全帶、六點式安全帶等等。這種三點式安全帶，是在1955年的時候被發(fā)明出來。通常情況下，交通事故中促使人受傷甚至喪命的不是汽車的速度，而是速度的變化率，即加速度。瞬間過大的加速度，才是我們身體撞擊車內結構受到傷害的根源所在。因此，請大家一定記住，不論多少車速，只要你們把車開動起來，就請系好安全帶。因為再低的車速，都有可能因為碰撞而產生巨大的加速度。安全帶的另一個重要功能，是確保你不會被甩離汽車。

其次，安全氣囊。如果想使你的汽車上的安全氣囊能夠很好的保護你的話，請先系上安全帶。汽車的安全氣囊，其實它是一個滿是窟窿眼的氣袋，這個氣袋充氣到最大后，就會迅速通過那些窟窿眼把里面的氣體散掉，以確保對我們的緩沖最好，傷害最小。我們的汽車安全工程師在設計這一個精妙配合的匹配效果時，始終是在你系著安全帶的這個假設前提下的。所以，如果你沒有系安全帶的習慣，那么安全氣囊對你來說，就會成為一個額外的威脅，很多人覺得氣囊，聽起來就柔柔軟軟的，肯定像一個高級抱枕一樣舒服。但是，安全氣囊打開瞬間的速度可以輕松達到300公里/小時，打在你臉上，應該不會比一記金腰帶拳王的后手“重拳”輕。（圖1）

如果安全氣囊在合適的時間被打開的話，一個下落的西瓜可以被很好的緩沖和保護下來，但是當它在一個不合適的時機被打開的話，后果簡直太血腥了。而這個合適的時機是怎么設計出來的？必須再次強調，是在假設你系了安全帶這個前提下設計出來的。所以，請務必系好安全帶！

上述這些技術都屬于日常生活中我們能見到的被動安全技術。主動安全的技術，比如最重要的ESC或者ESP，汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)，它能幫我們把車輛控制在一個相對安全的行駛狀態(tài)下，不至于因為冬天或者雨天地面濕滑、操作失誤等原因，造成車輛失控、甩尾或者翻車。

如果我們的汽車上安裝有自動緊急剎車的系統(tǒng)，裝有這套系統(tǒng)汽車有向前照射的雷達或者攝像頭，能夠識別汽車前方一定距離內的障礙物，并在駕駛員完全沒有踩剎車的時候，自動完成剎車避撞的動作（圖2）。對于目前開車時的手機一族來說，簡直太重要了。一輛車如果以72kph在行駛，可能有人認為這并沒有多快，車速表最大能到240kph，72kph就意味著你每秒鐘跑過了20m的距離，或者你低頭看一眼手機再回過神來看前方的路面，需要多長時間？至少需要1秒，如果再加上解鎖、打開微信等這一些動作，恐怕2秒都不夠，2秒40m的距離。大家可以測量一下40m的距離，40m外一個人，對你來說挺遠的，但是當你開車時，看一眼手機再回過神來的時候，它就已經在你車后面了。這是很可怕的一件事情。請大家千萬注意。

還有一類主動安全系統(tǒng)，它不識別車輛前方有什么障礙物，但是它能識別車輛左右兩邊的車道線在哪里，還能幫你把汽車保持在這個車道里行駛，或者叫做車道保持系統(tǒng)。這有什么好處？經常開長途汽車的駕駛員可能更有體會，開車開久了犯困是很常見的事情，疲勞駕駛最容易出現的問題就是，汽車沖出本車道，撞上相鄰車道的汽車或者護欄，因為駕駛員眼皮合上了，車輛沒辦法保持在車道里面行駛了。所以，駕駛員一犯困，車輛就會偏離出當前行駛的車道。那么如果有了這套系統(tǒng)，如果車輛有非故意偏離當前車道的跡象時，汽車自己就會微微的調整方向，讓車輛不沖出當前車道，同時，還有通過聲音震動之類的信號提醒駕駛員，“醒醒醒醒，你開出車道啦?！?/p>

極低車速下的安全系統(tǒng)，比如自動泊車系統(tǒng)，這套系統(tǒng)對于新手來說就是福音。但也請記住，你越依賴它，你的技術就越得不到長進和提高，這也是有利有弊的，大家自己權衡。目前自動泊車系統(tǒng)能夠滿足這樣兩種停車場景，一個多見于我們路邊停車的場景，即平行泊車（圖3），因為這輛車在泊車之前和泊好之后，車身位置是平行的。另一個多見于停車場停車的場景，或者稱為垂直泊車（圖4），因為泊車之前和泊車之后，車身位置相互垂直的。另外，垂直泊車也分兩種，一種最常見的是垂直倒入泊車，停好后車頭朝向車位的外側，方便離開時，可以快速安全的出去。但也有些特殊的地方，它要求你停好后，車頭必須朝里，比如圖里面箭頭所指的方向。那么這個時候，大部分泊車系統(tǒng)是搞不定的，但也有少數汽車的泊車系統(tǒng)能夠完成這種場景的停車任務。

這些汽車的主動安全系統(tǒng)，隨著科技的發(fā)展會越來越普及，不久就會走進我們每一個人的汽車中去，這些系統(tǒng)也會越來越復雜、越來越智能，而它能達到的終極目標，就像這幅圖畫里面展示的（圖5），這輛車在道路上飛奔疾馳，車上有三個人相向而坐，在一起聊著天、喝著咖啡，討論著今天的天氣或者什么有趣的事情，沒有一個在開車，甚至都沒有人在關注汽車前方的道路，而且臉上竟都沒有一絲控制甚至緊張。這就是不遠的將來，我們將要迎接的無人駕駛汽車。是不是心里面竟有了一絲的期待？也別期待的太早了，這幅圖畫不是我們當代畫，是上個世紀70年代的畫，40年前人們對無人駕駛汽車的期待就是這個樣子了，跟我們的期待相差無幾。

最后，必須要提醒大家的是，所有的汽車安全的黑科技都是在不超速行駛的條件下才會起到有效作用的。超速行駛，是交通事故中最大的隱患。技術進步，離不開你我的共同努力。交通安全，也離不開我們的共同遵守。

安全行車，從你我做起。

鏈接：汽車常見安全防護裝置

ABS防抱死制動系統(tǒng)，是一種具有防滑、防鎖死等優(yōu)點的汽車安全控制系統(tǒng)。ABS是常規(guī)剎車裝置基礎上的改進型技術，可分機械式和電子式兩種?，F代汽車上大量安裝防抱死制動系統(tǒng)，ABS既有普通制動系統(tǒng)的制動功能，又能防止車輪鎖死，使汽車在制動狀態(tài)下仍能轉向，保證汽車的制動方向穩(wěn)定性，防止產生側滑和跑偏，是目前汽車上最先進、制動效果最佳的制動裝置。

EBD電子制動力分配。自動調節(jié)前、后軸的制動力分配比例，提高制動效能（在一定程度上可以縮短制動距離），并配合ABS提高制動穩(wěn)定性。汽車制動時，如果四只輪胎附著地面的條件不同，比如，左側輪附著在濕滑路面，而右側輪附著于干燥路面，四個輪子與地面的摩擦力不同，在制動時（四個輪子的制動力相同）就容易產生打滑、傾斜和側翻等現象。

TCS牽引力控制系統(tǒng)，又稱循跡控制系統(tǒng)。是根據驅動輪的轉數及傳動輪的轉數來判定驅動輪是否發(fā)生打滑現象，當前者大于后者時，進而抑制驅動輪轉速的一種防滑控制系統(tǒng)。它與ABS作用模式十分相似，兩者都使用感測器及剎車調節(jié)器。類似的還有ASR（驅動防滑系統(tǒng)）等等。

ESP電控行駛平穩(wěn)系統(tǒng)，汽車在行駛過程中發(fā)生側滑時，ESP識別車輛不穩(wěn)定狀態(tài)，并通過對制動系統(tǒng)，發(fā)動機管理系統(tǒng)和變速箱管理系統(tǒng)實施控制，從而有針對性的彌補車輛滑動。