主动安全的过去现在未来VS被动安全

　　与中国的人均GDP相比，中国汽车产业的增长显然更加迅速。与GDP和汽车产业共同成长的是道路交通死亡事故。

　　自2000年至2006年，中国境内因道路交通事故死亡约10万人，其中2004年和2005年的数字略有下降。

每年因道路事故死亡而造成损失达到518亿元人民币。

　　这是另一种“成长”的烦恼。

　　有专家指出，当人均GDP达到8200美元时，交通事故上行的曲线将出现拐点。

　　自1968年以来，美国政府逐步推进安全带、前气囊、ESP、儿童坐椅等17项法规。新技术使因道路交通事故而伤亡的人数大幅下降。

　　中国政府已经感受到道路安全的压力，以2020年为限力争达到万车死亡率5人以下。根据现有的统计数字，中国道路的万车死亡率为9人，欧美发达国家则为1人至3人。

　　●主动安全之过去时

   始终临界的ABS

　　在冰雪路面骑自行车，制动时为了把住方向不滑倒，需要一下、一下捏紧刹车。汽车在冰雪路面行驶当然不会滑倒，但如果制动时车轮抱死，轮胎会与路面打滑，导向车轮失去滚动，车辆的行驶方向就难以控制了。

　　从物理学的角度，物体的滑动摩擦系数小于静摩擦系数。也就是说，如果控制车轮与路面处于临界抱死时的状态，制动力最大。ABS防抱死制动系统正是基于这个原理工作的。

　　它通过传感器检测四个车轮的行驶状态，如果检测到某一车轮抱死，控制单元就会控制电磁阀来减少制动分泵的油压，使这一车轮的制动力下降，车轮即恢复滚动；控制单元再控制电磁阀恢复制动分泵的油压，增加制动力。如此反复，就保证车轮控制在不打滑、最大制动力两个状态之间。

　　ABS防抱死制动系统之后，又有EBD、EDL、TCS陆续问世。EBD电子制动力分配系统———ABS起作用前或由于特定的故障导致ABS失效后，防止后轮出现过度制动；EDL电子差速锁系统———两驱动轮在附着系数不同的路面上，出现单侧车轮打滑时，制动打滑车轮。TCS或ASR驱动防滑系统———通过发动机管理系统干预及制动车轮，防止驱动轮打滑。

　　●主动安全之现在时

　　控制四只踏板的ESP

　　ESP电子稳定程序，相当于在驾驶室内安装了四个刹车踏板，在适当的时刻分别针对四个车轮进行精确制动，保证车辆稳定行驶。虽然人力难以同时控制四只踏板，但也无需担心，车载电脑会帮助完成一切。

　　ESP整合了ABS和TCS牵引力控制系统，不仅能防止车轮在制动时抱死和启动时打滑，还能防止车辆行驶中侧滑。最为重要的是，ESP以25次/秒的频率对驾驶员的行驶意图和实际行驶情况进行检测，随时待命对车辆的侧滑进行控制，保证驾乘者的行车安全。

　　躲避突然出现的障碍物（图一）、在弯道上高速行驶（图二）、在不同附着力的路面上行驶（图三），车辆都会出现侧滑或旋转。为了使车辆恢复稳定行驶状态，ESP会对各个车轮单独施加精确的制动力（图中的红色车轮）。

　　想象使用双板雪橇滑行的情景。当需要向右转时，就将重心转移至右侧、右侧雪板的内韧蹬雪，相当于在右侧制动，雪橇就会向右偏转；同样道理也可以控制向左转。ESP电子稳定程序正是以相似的原理工作。

　　ESP以ABS系统为基础，通过传感器收集方向盘的转动角度、侧向加速度等信息，通过控制单元处理，再由液压调节器向车轮制动器发出制动指令，通过对单一车轮施加制动避免车辆沿垂直方向侧滑或旋转，提高车辆横向和纵向的稳定性。此外，ESP还能降低发动机扭矩，并干预自动变速器的挡位。

　　●主动安全之将来时

　　安全装备的网络化趋势

　　通过将主动、被动安全系统及辅助驾驶系统建立成一个网络，博世创立了模块化的安全系统———CAPS（整合主被动安全系统）。该系统为实现先进的安全功能提供了基础，可更有效地防止事故发生。

　　第一代CAPS功能整合了自适应巡航控制系统(ACC)和ESP?。第二阶段的开发成果是预测性碰撞警告系统，目前已经在奥迪Q7上实现了批量生产。第三阶段的开发将推出预测性紧急制动系统，未来将能够使车辆在紧急状况下自行紧急刹车。

　　除了CAPS，博世还开发了车辆动态管理系统(VDM)，将ESP?、转向系统、主动底盘系统以及动力总成共同构建成一个网络，车辆行驶的安全、灵活和牵引力都得到提高。

　　●被动安全的四大矛盾

　　“砰！”

　　巨大的动能使前保险杠破碎、水箱出现凹陷破裂。发动机舱盖、雨刷支架、前翼子板开始预变形，静待可能到来的行人撞击。

　　速度传感器探测到突变的负值加速度，并将该信号传递给ECU。安全带开始预张紧；安全气囊起爆，以200公里/小时的初速度膨胀，但其膨胀充气的速度迅速衰减。发动机下沉、转向管柱溃缩；三点式安全带完全张紧，将乘员牢牢固定，但头部还是撞在已经不再涨大的气囊上。

　　动能没有被摩擦、制动和车身前部的变形完全耗尽，而是继续沿着前纵梁、上横梁等组成的框架结构向地板骨架和侧面框架扩张。在动能的传递过程中，车顶的天窗也如春风掠过的水波般起伏飘荡。

　　在人类眨动眼睛的过程中，上述的正面碰撞事故可以完整地发生一次，安全气囊的起爆充气可以发生三次。五一前夕，清华大学汽车工程系的黄世霖教授和周青教授详细描述了正面碰撞的过程，并揭示被动安全装备设计、使用存在的四大矛盾。

　　●矛盾之一：最有效与最易被忽视

　　安全带是第一安全装备，但也最易为人们所忽视。

　　清华大学汽车工程系黄世霖教授告诉记者，系安全带与不系安全带的乘员在车祸中的死亡比例为1：10。如果乘员未系安全带，在35公里/小时的车速下发生正面碰撞，乘员将撞破风挡玻璃。但是，劣质安全带也可能“杀人”。导向环开裂，可能割破安全带；坐椅背向后倒倾，使人从安全带下方滑脱，可能导致双腿伤害。

　　清华大学汽车工程系周青教授还强调，吸能和转移能量是在碰撞后减轻伤害的两个主要办法。安全带不会给事故增加能量；气囊依赖化学爆炸及时展开，为事故增加了能量。

　　●矛盾之二：软与硬

　　如果是枕头垫在头部，发生碰撞时一定没有保护作用。周青告诉记者，安全气囊需要一定的强度，没有力就不能吸能。

　　整个碰撞过程在100毫秒内完成，气囊必须在10-30毫秒内展开并到位，化学爆炸是唯一有效的手段。初始阶段，气囊的展开速度非常块，可达到200公里/小时，但递减的速度也非常快。

　　如果乘员距气囊的起始位置不足20厘米，则可能被气囊击伤；如果二者相距超过50厘米，且乘员在气囊全部展开前与其接触，才能获得最好的保护。

　　●矛盾之三：轻与重

　　轻量化的趋势已成为汽车设计、制造的必然方向。但是车身质量的轻与重却直接带来了安全的矛盾。

　　车身的质量轻，动能低，紧急制动性能更好，对整个交通群体更加安全。但是，质量轻的车身高速稳定性和抗侧风性稍差；在相同设计水平、车身尺寸的前提下，与较重的车发生碰撞，较轻的车内乘员受重伤几率较高。

　　●矛盾之四：承受减速度与变形吸能

　　承受过大的减速度和变形导致的乘员舱空间被积压过多都可能导致乘员受伤。

　　清华大学汽车工程系周青教授说，碰撞的瞬间，合理的结构设计和材料选择可以诱发轴向弯曲———薄壁金属管件如同手风琴风箱般顺次折叠，达到消耗能量的目的。如果车身过于坚硬，当然可以承受很大的减速度，但无法发生变形而吸能。

　　●链接

　　200公里时速撞击也能不受伤

　　所谓被动安全，就是在发生碰撞后控制动能，使动能对车体、对乘员、对行人的冲击力在可以容忍的范围内。在降低冲击与乘员舱完整之间取得平衡，使乘员尽可能少吸能。

　　据介绍，当车头发生碰撞，车辆的前部结构会在100毫秒内逐次进入积压变形。由质量与速度决定的动能将被各个环节所分解，包括被撞物的变形、路面摩擦、制动摩擦、车体变形、乘员保护系统（坐椅、安全带、气囊）以及乘员本身的变形。其中，能够被控制的仅有车体变形和乘员保护系统的变形。

　　主流的保护理念是车体变形，乘员保护系统多吸能；减少对乘员舱空间的侵入；乘员本身尽可能少吸能，受伤为可恢复伤，而非致命或致残。此外，发动机罩、发动机罩铰链、前翼子板支架、雨刷支座、发动机罩、前保险杠的预变形可以显著减少对行人的伤害，特别是对行人头部、腿部韧带和半月板的伤害。

　　从技术上考虑，即使在200公里/小时的速度下发生碰撞，做到完全保护乘员不受伤害都是可行的，只是成本过高。