汽车安全新技术的论文 da da.docx

汽车安全装备的新技术汽车安全性分为主动安全性(Active Safety) 和被动安全性( Passive Safety) , 相应的技术措施也就分为主动安全技术及被动安全技术。主动安全性也称为“一次安全性”, 是指汽车能主动预防或难于发生事故的性能。被动安全性也称为“二次安全性”, 是指汽车在不可避免的情况下, 一旦出现事故时, 汽车本身具有能对付事故、保护乘员及行人不伤亡或减少伤亡, 将损失减少到最小的性能。主动安全性包括能让驾驶员避免事故的所有事物, 例如车辆的操纵和制动能力, 信息系统以及人、机正确位置的控制。这实际上牵涉到底盘设计的很多方面, 例如四轮驱动, 四轮转向、防抱死制动系统(ABS)、防侧滑系统( ASR) 及主动悬架等, 也牵涉到有关信息系统方面的技术, 例如测距防撞、定位导航技术等。被动安全性包括所有能减少事故发生后的伤害的事物。例如安全气袋、能抗弯吸收冲击的方向柱等。一、主动安全性的新技术1) 检测路面及环境状况系统使用传感器或摄像机检测路面状态(干燥、潮湿或冰雪, 有无障碍物等) ; 检测周围车辆及障碍物的距离, 车辆的相对速度; 检测周围行人及交通状况, 夜间则用红外线监视系统在显示屏上指示行人状况。这些检测不断地给驾驶员提供信息或者危险状态警告等。2) 打瞌睡警告及唤醒系统使用安装在驾驶员前仪表板处的小型摄像机及夜间使用红外线扫描装置, 监视驾驶员的脸部表情变化, 通过微机处理, 判别驾驶员是否打瞌睡。当驾驶员注意力不集中, 处于危险状态时, 即发出警告响声, 同时还会由空调系统中自动散发出具有提神效果的香气。3) 高适应性定速巡航系统定速巡航功能启动后, 该系统能根据前方车辆速度及后方车辆的距离, 自动减速或加速。该系统比传统的增加了路面状态感知系统, 并用性能更高的微机控制刹车系统及调节发动机的供油量。4) 紧急制动先期警告系统一般驾驶员在紧急制动时, 脚由加速踏板移到制动踏板时约需0 .8s。这一系统可以监视驾驶员紧急制动的先期动作, 当加速踏板弹回的加速度达到一定值时, 制动灯即亮起, 警告后边车辆驾驶员, 使后车驾驶员多0 .8s 对前边车辆状况的反应。配备该系统能减少车辆的追尾现象。5) 火灾隐患或轮胎气压过低的警报系统该系统能在发生火灾的早期及轮胎气压过低时, 给驾驶员发出警告信号, 以便及早消除隐患。6) 智能前大灯随转系统AFSAFs(Intelligent AdaptiveFronLighting System)是在采用防眩玻璃、异型前照灯等措施之外，视觉方面除了根据各种行驶状况，提供更加便于观察前方道路的灯光。AFS系统可以根据转弯角度和行驶速度，自动地将近光束和曲光灯的照射轴向左右两侧调节，使驾驶员在夜间行车转弯时更容易看清前方的路况，提高了行车安全。7) 主动行驶安全系统该系统也称为行驶动力学调节系统, 不仅能保持和改进ABS 和ASR 的基本作用, 即汽车在纵向动力学临界状态下的稳定作用; 而且在汽车各种工作状态下, 都能明显地减小侧滑危险, 即在横向动力学临界状态下, 也能起到稳定作用。以牵引力控制系统(TCS)为例 ，TCS(TractiOn COntrOlSystem)又称驱动防滑系统。汽车在光滑路面制动时，车轮会打滑，甚至使方向失控。同样，汽车在起步或急加速时，驱动轮也有可能打滑，在冰雪等光滑路面上还会使方向失控而发生危险。因此需要对其牵引力进行控制。TCS依靠电子传感器探测到从动轮速度低于驱动轮时(这是打滑的特征)，就会发出一个信号，调节点火时间、喷油器开闭时间、减小气门开度，从而降低发动机转速以减小输出扭矩。或控制降挡及制动车轮，从而使车轮不再打滑。TCS可以提高汽车行驶稳定性，提高加速性，提高爬坡能力。再比如电子稳定装置(ESP)ESPfElectronic StablityProgram)实际上也是一种牵引力控制系统，与其他牵引力控制系统比较，ESP不但控制驱动轮，而且可控制从动轮。ESP一般需要安装转向传感器、车轮传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器等。该系统具有支援ABS及TCS的功能。它通过各传感器传来的车辆行驶状态信息的分析，向ABS、TCS发出纠偏指令，帮助车辆维持动态平衡。ESP可以使车辆在各种状况下保持最佳的稳定性，在转向过度或转向不足的情形下效果更加明显。有研究表明，ESC技术使美国每年降低了50008000个交通死亡人数，在紧急情况下，驾驶员控制汽车的能力提高了34。8) 卫星定位导行系统该系统可以向驾驶员提供有关交通信息, 如该车行驶时的所在位置, 前进路线中交通事故及堵塞情况等。指导驾驶员如何按最佳路线行驶, 以便顺利到达目的地。该系统可提高交通运输效率, 使驾驶轻松, 有助于交通安全。9) 主动防撞技术 主动防撞技术是汽车主动安全领域的一个重要研究方向。其原理是采用雷达、红外线等多种方式来监测车辆周围的道路交通状况，一旦发现有两车相撞的危险时，就会给驾驶员发出提醒信号，或者自动采取制动、转向等措施来避免碰撞。 近年来在主动安全技术研发方面屡创佳绩的日产公司最近就推出了2项车辆主动防撞技术，它们分别是SideCollisionPrevention。SCP（侧面碰撞预防）与Back-upCollisionPrevention。BCP（追尾碰撞预防），用来强化日产旗下车型对于乘员的保护性能。这2项技术与之前推出的LaneDeparturePrevention。LDP（车道偏离警示系统）及DistanceControlAssist。DCA（车距控制辅助系统）相配合，可以很好地体现日产公司“SafetyShield（安全屏障）”的安全理念，为车辆及乘员提供多角度的保护。 侧面碰撞预防技术是在汽车车身的侧面装上传感器，当邻道有车时，如果驾驶员开始变道，就会以图像和声音发出警示的同时，通过分别控制每个车轮的制动器产生横摆力矩（车辆的回转力），帮助驾驶员驾驶车辆不接近邻道车辆。 至于追尾碰撞预防技术，则是通过车尾的传感器来监测后方的情况，若是感应器检测到后方来车有可能追尾的话，会自动发出声音警告驾驶者，或是暂时接管制动系统的控制来避免被追尾。 近年来，日产公司在主动安全技术领域成果颇丰，开发了很多世界首创的主动安全技术，对降低道路交通事故伤害起到了很好的效果。 10 )安全的行驶方向控制系统当车辆偏离正确行驶路线时, 该系统摄像机摄取到白色路线标志的信号不正常, 便警告驾驶员或自动地回到原来路线。当车辆要改变路线时, 则会提醒后边车辆注意, 以免发生相撞事故。11 )转弯减速调节系统当车辆行驶遇到弯道时, 由于驾驶员对道路不熟悉, 或者注意力不集中, 或者车速太高, 经常发生车辆撞上路标或者翻车事故。转弯减速调节系统可检测转弯车辆经由路面的转弯半径及曲率, 并相应地使车辆速度减低。12）车间通信技术 目前业界普遍形成共识：交通安全是个复杂的系统，依靠提升单车的安全性并不能彻底解决道路交通问题。因此现在很多汽车厂家都在研究智能交通系统，通过采用车间通信技术等来实时交换信息，预防事故的发生。福特和奥迪公司在这方面取得了很大进展。 研究显示：40%的交通事故和20%的车祸都发生在十字路口，其主要原因是驾驶员由于打电话、吃东西等活动分散精力没有注意到红灯。福特目前正在联合政府和其他汽车制造商采用车间通信技术来消除这种风险，提高汽车行驶的安全性。 这项名为“SmartIntersections的技术是福特公司首创的汽车主动安全技术，它利用路车间通信来减少十字路口处的交通事故以及缓解堵车局面”。该公司将在其位于美国密歇根州蒂尔博的研究与改革中心附近建立必要的基础设施，并利用测试车辆对该系统进行测试。 设在十字路口的基础设施将把十字路口的数字地图、暂停标识、人行横道的位置、GPS对每条车线的定位信息以及信号状态和信号变化的时间等信息发送给汽车。汽车接收到上述信息后，碰撞回避系统将对危险等级做出判断，如果判断需要停车，而驾驶员尚未进行充分减速以使汽车停下来，则该系统将通过声音和显示器来提醒驾驶员。一系列的红色LED灯将会闪烁，并且伴有“Stopsign”或者“Stopsign的声音警告。这样，如果驾驶员正在通电话，或者吃东西，亦或者是在做别的什么事时，这个系统将能很快把驾驶员的注意力重新转移到路面上来。采用该系统，有利于减少十字路口处因驾驶员犯困、精力不集中以及标识隐蔽看不见等情况下发生的交通事故。 奥迪的Travolution系统则可以根据道路信息计算出车辆能否在红灯之前通过，如果系统认为在红灯之前无法通过，有撞车的风险，则会自动采取制动措施让车辆停下来等候红灯。二、被动安全性的新技术1) 能承受碰撞吸收能量的车身及车门进一步改善能承受正面及侧面碰撞并吸收能量的车身, 改进车门设计, 增加横梁, 使其能有更好的防侧撞能力, 采用中间有泡沫充填物的夹层钢板等。2) 侧边安全气囊在头枕及椅背的侧方布置侧边安全气囊, 当发生侧面碰撞时, 气袋即膨胀吸收侧撞能量,保护乘员的安全。3) 乘员保护系统当预测到事故不可避免时, 中央微机控制系统, 便指令安全带收紧, 使座椅沿滑轨向后移动, 使收缩型方向柱收缩到仪表板内, 使气袋投入工作。4) 紧急门锁释放装置当车辆发生碰撞, 传感器已确认发生碰撞, 系统能立即释放门销, 让车门能迅速打开。5) 灭火系统发动机室内传感器检测出火情后, 即起动灭火装置自动灭火, 如装置失灵, 则发动机罩自动释放开, 可从外面灭火。6) 行车记录仪类似飞机上的黑匣子, 可以记录事故发生瞬间前后操作车辆和环境的多种信息, 而且可以再现导致事故的发展过程, 可以分析事故原因, 为以后预防提供可靠资料。7) 紧急事故自动通报系统通过该系统车辆与负责交通管理的无线电台及时联系, 电台可以获知发生事故的车辆的位置、事故及乘员受伤害的主要情况, 可以通知有关部门及人员及时前往事故地点, 进行救援工作。如福特汽车公司的RescueCar技术可在碰撞事故发生后立刻向有关部门报告，并在救援人员赶赴现场的途中转发伤员身体方面的重要信息。三、改善驾驶员的视野人的视野分全视野及明确视野两种。全视野是指人向前方及向后方看时能看到的范围。向前方看的范围大约为120140之间, 而能看得清楚和能准确判别前方事物具体的特征的范围只有50左右, 这种能见范围称之为明确视野。至于距离多远的事物能看清楚则决定于驾驶员的视力。上述的视野范围是指人处于晴朗天气下及静止状态时, 如果环境光线弱或模糊, 如雨雪或有雾天气或者夜间, 那么视野范围变狭窄。在高速行驶的汽车上, 驾驶员的视野变得更狭窄, 当车速达到100km/ h 时, 视野道路两旁的大部分事物都在视野范围之外。驾驶员视力的反应跟不上汽车的速度, 容易造成判断上的错误, 遇到紧急情况, 驾驶员慌张更易造成交通事故。由此可见采用新技术及装备, 改善驾驶员的视野, 对减少交通事故是很重要的一个方面。“十次肇事九次快”通俗地反映了多数交通事故是由于车速高、驾驶员看不准, 来不及反应造成的。社会生活的快节奏不容许靠降低车速保安全, 而是要采用先进技术, 改善驾驶员的视野, 提高其观察的方便性及可靠性。改善人的视野分正常环境条件下及非正常环境条件下, 正常环境条件下采用的新技术如平视显示器及先进的后视镜等。非正常环境条件可包括夜间及雨雪天等, 采用的新技术有先进的前照灯、增水挡风玻璃、红外线监视器、测距传感器及摄像机等。1) 平视显示器驾驶员在操作时, 既要观察前方道路上的事物, 又要经常注意转向盘附近仪表盘上各种信息数据。需要经常改变眼睛观察角度, 这既拖延了视觉的反应速度, 又容易造成疲劳。于是开发和采用平视显示器, 该装置依靠凸透镜、反射镜系统, 把仪表盘上的信息数据变成驾驶员眼睛正前方挡风玻璃上的虚像。这样驾驶员在观察道路及仪表盘时, 不必改变眼睛的高度, 同时也不要求眼睛必须适应远近距离的视野。近距离视野容易引起疲劳, 对年纪大的人尤其如此。2) 汽车外后视镜汽车外后视镜是影响主动安全性的重要设备, 长期以来外后视镜大都是采用平面镜或球状凸面镜, 性能不能令人满意。因视野小盲区大而造成的交通事故, 在我国约占整个交通事故总数的1/ 3。为了扩大视野和消除盲区, 可以在原来的外后视镜上加曲率很大的凸面镜, 或者采用多面不同安装角度的后视镜, 或者采用两块不同曲率的后视镜。但是这些办法都可能使镜中的图像变形失真或图像不连贯等, 使驾驶员难以正确地判断。在汽车后端安装摄像机, 并在夜间利用红外技术, 则是完善地解决后方视野的方案, 但由于价格贵, 在较长时间内不可能普遍推广使用。清华大学开发的大视野汽车外视镜就是改进了外视镜性能的例子之一。这种大视野后视镜是根据光学原理及数学物理方法, 通过计算机优化设计的一种变曲率的高次曲面镜。该外视镜具有如下特点:a)镜面各个连续的横断面上的每一微元面的曲率, 自内侧向外侧逐渐光滑地连续增大;b) 镜面各个连续的纵断面上的每一微元面的曲率, 自上方向下方逐渐光滑地连续地增大;c)曲率增大趋势沿各横断面和各纵断面不同;d) 每一横断面与纵断面交点处微元面上, 有两个互相垂直的主方向曲率, 其大小是不同的。根据汽车车身的情况，利用该技术可以设计、制造出既能扩大视野又不会产生驾驶员不能接受的变形。另外，福特通过一个简单的方式解决了盲区问题。福特在其2009款Edge上面推出了全新的盲区消除后视镜。这个盲区消除后视镜的原理非常简单。 08年秋天上市的2009款福特Edge是业界首次采用该项名为BlindSpotMirror（盲区消除后视镜）技术的车型，这项技术是在传统的后视镜的外侧上角加装了一个小的凸镜，这个凸镜可以给驾驶员带来额外的视角，让驾驶员的后视角度更加开阔。3）夜视辅助系统 夜间行车时，由于车灯照明范围的限制，驾驶员很可能没有发现路边或者前面较远处的行人或者动物，从而导致交通事故。如何改善驾驶员的视野，为驾驶员安全行车提供帮助是主动安全技术领域的一个重要内容。 2008年4月上市的丰田皇冠混合动力版配备的一套名为NightView夜视系统，不仅可以识别夜间道路上的车辆情况，还新增加了行人检测功能，更大限度地避免了交通事故的发生。 以前丰田的夜视系统都是将信息显示在位于前上方的显示器上。而新的夜视系统利用一个设置在仪表板上的1280X480像素的LCD显示屏，既可以显示车辆环保和运动模式下的油耗，又能利用红外线显示前方路况。车载计算机系统搜寻前方的行人。发现后利用屏幕右下端不断闪烁的人形图标提醒驾驶员前方有行人。目前夜视系统还只能对行人进行检测，但丰田希望未来能对动物，骑车人和其他移动物体进行检测。 由于夜视系统需要对路边的行人进行辨识，需要一个处理过程，因此车辆的行驶速度和天气条件成为制约该系统正常发挥的因素，目前该系统只能在车速1560km/h范围内工作，如果车速太快就来不及对捕捉到的图形进行处理，另外在某些情况下，大雨天，雨刷器工作将对系统造成干扰使其无法对行人进行辨识。 事实上，丰田并不是第一个采用夜视辅助系统的车型。通用卡迪拉克也采用了类似的夜视系统，它能将驾驶员的视野扩大到近光灯照射时的35倍，也能保持驾驶员在被对面汽车前大灯晃眼时的观察能力。它的虚拟图像一般显示在位于头部上方的翻盖显示屏上，或者直接显示在挡风玻璃上，而不是显示在车内的多功能显示屏上，这样不会对驾驶员观察前面道路造成不利影响。但由于成本问题，这个系统没有得到广泛的应用。 目前比较成熟的夜视辅助系统是奔驰S500车型配备的NightViewAssist，它采用了创新性的红外技术，进一步降低了车辆在黑暗行驶情况下的事故风险。借助于2个大功率的红外前大灯，近光时将驾驶员的视野扩展至150m以上，且因为使用的是肉眼看不到的红外线，因此不会令迎面车辆中的驾驶员感觉不适。此外，在前车窗内部还安装有红外摄像机，它可记录前方道路的反射影像，并将影像在仪表板中显示出来，因此，无论是行人、骑车人、停驻车辆还是其他障碍物在夜视系统下均清晰可见. 在现代，很多汽车公司研发出了具有以上多种功能的系统，比如CamCar技术，林肯领航者汽车上采用了CamCar技术，旨在帮助提高驾驶员的感知能力。多个铅笔大小的摄像机和三个可切换的视频显示屏为驾驶员提供了前、后视线，这样既可方便停车时的操作，又可在拥挤的交通中提高行驶的安全性。四 、对行人安全的关注为了保证交通安全在提高车辆安全性的同时，也必须考虑驾驶者和交通环境的因素，考虑到行车安全对行人的威胁。2009年8月23日，广汽本田在天津中国汽车技术研究中心车辆碰撞试验室举行了国内首例行人保护碰撞试验，第八代雅阁轿车以40kmh的速度撞击本田最新研发的新一代行人假人POLAR。该项试验是国内进行首次行人保护碰撞试验，受到了业界的广泛关注。本田的GCON (GFOrceControl Technology)技术是一项提升汽车安全性、保障车内乘员安全同时兼顾行人安全的车体安全技术，涵盖了车身碰撞技术、安全气囊技术和行人保护等相关技术。G-CON碰撞安全技术，通过在碰撞发生时，对乘员行人及车辆的冲击力(