- 汽車(chē)安全性的內(nèi)容和影響因素
- 電子技術(shù)在汽車(chē)行駛安全上的應(yīng)用
- 防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）
- 電子制動(dòng)力分配裝置（EBD）
- 驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（ASR）
- 電子穩(wěn)定程序系統(tǒng)（ESP）
汽車(chē)作為現(xiàn)代人類(lèi)的交通工具，改變了人們的生活方式，推動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類(lèi)文化的進(jìn)步，成為社會(huì)不可缺少的交通工具。但隨著汽車(chē)保有量的日益增加，汽車(chē)也帶來(lái)諸如環(huán)境污染、能源消耗、交通安全等社會(huì)問(wèn)題，其中汽車(chē)道路交通安全問(wèn)題尤為突出，世界上每年道路交通事故死亡約120萬(wàn)人，近幾年我國(guó)每年道路交通事故死亡約10萬(wàn)人，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)十億元。
由于汽車(chē)事故不斷出現(xiàn)，造成重大的社會(huì)危害，引起了世界各國(guó)的重視，汽車(chē)的安全問(wèn)題已成為全球性的社會(huì)問(wèn)題。各國(guó)為了減少交通事故和人員傷亡采取了一系列措施，取得了良好的效果。尤其是近幾年，汽車(chē)上廣泛采用電子技術(shù)，裝備ABS、ASR、ESP、SRS及VDC等機(jī)電產(chǎn)品，汽車(chē)的安全性能有了大幅的提高，雖然我國(guó)汽車(chē)的保有量在增加，但交通事故死亡人數(shù)成下降趨勢(shì)，這說(shuō)明先進(jìn)的汽車(chē)電子技術(shù)可提高汽車(chē)的安全性能，減少交通事故的發(fā)生。
一、汽車(chē)安全性的內(nèi)容和影響因素
（一）汽車(chē)安全性的內(nèi)容
汽車(chē)安全性一般分為主動(dòng)安全性、被動(dòng)安全性、事故后安全性和生態(tài)安全性。
1．汽車(chē)的主動(dòng)安全性
汽車(chē)的主動(dòng)安全性是指事故將要發(fā)生時(shí)操縱制動(dòng)或轉(zhuǎn)向系，防止事故發(fā)生的能力，以及汽車(chē)正常行駛時(shí)保證其動(dòng)力性、操縱穩(wěn)定性、駕駛舒適性、信息正常的能力。又可分為行駛安全性、環(huán)境安全性、感覺(jué)安全性、操作安全性。
2．汽車(chē)被動(dòng)安全性
汽車(chē)被動(dòng)安全性是指事故發(fā)生時(shí)保護(hù)乘員和步行者，使直接損失降到最小的能力。又可分為車(chē)外部安全性、車(chē)內(nèi)部安全性。
3．事故后安全性
事故后安全性，是指汽車(chē)能減輕事故后果的能力。是指能否迅速消除事故后果，并避免新的事故發(fā)生。
4．生態(tài)安全性
生態(tài)安全性是指發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染、汽車(chē)行駛噪聲和電磁波對(duì)環(huán)境的影響，其內(nèi)容見(jiàn)圖1。
[page]（二）汽車(chē)安全性的影響因素
汽車(chē)道路交通事故是世界性的災(zāi)害，因此汽車(chē)交通安全也是世界性的難題。道路交通事故引起人的傷亡，財(cái)產(chǎn)的損失，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)也帶來(lái)了巨大的損失。然而誘發(fā)交通事故的因素是多方面的，它受汽車(chē)行車(chē)速度、道路條件、車(chē)輛狀況、駕駛員行為、駕駛員的文化素質(zhì)和自然環(huán)境等因素的綜合影響。其中人、汽車(chē)、道路、環(huán)境條件是影響道路交通安全的主要因素，它們之間的關(guān)系見(jiàn)圖2。
在道路交通系統(tǒng)中，人是系統(tǒng)的核心，道路是系統(tǒng)的基礎(chǔ)。人的因素影響主要是指交通直接參與者的性格、經(jīng)驗(yàn)或狀態(tài)等。道路因素的影響是指線路走向、路面狀況、交通信號(hào)的布置和清晰度，以及交通規(guī)則、交通管理措施等。汽車(chē)本身因素的影響是指車(chē)輛結(jié)構(gòu)和技術(shù)狀況等。環(huán)境條件因素的影響是指環(huán)境對(duì)人的精神影響（疲勞、反應(yīng)能力），對(duì)道路因素的影響（雨、雪、風(fēng)、霧）以及對(duì)汽車(chē)的物理影響（道路附著條件、轉(zhuǎn)向特性等）。如果把環(huán)境條件納入道路影響因素范圍內(nèi)，可認(rèn)為道路交通安全主要與“駕駛員-汽車(chē)-道路”系統(tǒng)有關(guān)。而汽車(chē)是該系統(tǒng)中潛在危機(jī)性最大的環(huán)節(jié)，因此應(yīng)用先進(jìn)的電子技術(shù)提高汽車(chē)的安全性能是減少道路交通事故的有效途徑。
二、電子技術(shù)在汽車(chē)行駛安全上的應(yīng)用
近年來(lái)，汽車(chē)保有量迅速增加，汽車(chē)安全性已成為人們最關(guān)心的問(wèn)題。為了保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，政府部門(mén)制定了相關(guān)的道路交通安全法規(guī)，為了滿(mǎn)足安全法規(guī)和消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)安全性的要求，汽車(chē)廠商采取了多方面措施來(lái)改善汽車(chē)的安全性能，其中電子技術(shù)起了很大的作用。電子技術(shù)提高汽車(chē)安全性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
（一）主動(dòng)安全性電子技術(shù)
現(xiàn)代汽車(chē)主動(dòng)安全性電子技術(shù)有代表性的電控裝置有防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）、電子制動(dòng)力分配裝置（EBD）、驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（ASR）、電子穩(wěn)定程序系統(tǒng)（ESP）、電控懸架系統(tǒng)、電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、主動(dòng)避撞系統(tǒng)、車(chē)輛動(dòng)力學(xué)控制系統(tǒng)（VDC）、信息顯示系統(tǒng)等。
1．汽車(chē)制動(dòng)防抱死系統(tǒng)
防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（Anti-LockBrakingSystem簡(jiǎn)稱(chēng)ABS）是一種防止制動(dòng)過(guò)程車(chē)輪抱死的汽車(chē)主動(dòng)安全裝置。ABS系統(tǒng)在制動(dòng)過(guò)程中通過(guò)傳感器感知車(chē)輪與路面的滑移，由ABS電控單元做出判斷，并通過(guò)電磁閥調(diào)整制動(dòng)力的大小，使輪胎滑移率保持在一個(gè)理想的范圍（10%～20%），來(lái)保證車(chē)輛制動(dòng)時(shí)有較大的縱向制動(dòng)和抗側(cè)向外力的能力，防止可能發(fā)生的后輪側(cè)滑，甩尾，提高汽車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中的方向穩(wěn)定和轉(zhuǎn)向操縱的能力，并能提高附著系數(shù)利用率，縮短制動(dòng)距離，減少輪胎磨損。電子控制汽車(chē)防抱死系統(tǒng)是目前提高車(chē)輛行駛安全性的有效措施之一。
2．汽車(chē)驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)
汽車(chē)驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（ASR）是在汽車(chē)起步和加速時(shí)將滑移率控制在一定范圍（5%～15%）內(nèi)，防止驅(qū)動(dòng)輪快速滑動(dòng)，提高汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力。ASR在控制中，通過(guò)輪速傳感器反饋來(lái)的信號(hào)經(jīng)控制單元處理后發(fā)出指令，調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，從而調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。目前ASR的裝備大多是在ABS系統(tǒng)增設(shè)一部分部件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，可看成是對(duì)ABS系統(tǒng)的完善和補(bǔ)充。
3．汽車(chē)電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)
汽車(chē)在制動(dòng)時(shí)，四只輪胎附著的地面條件往往不一樣。比如，有時(shí)左前輪和右后輪附著在干燥的水泥地面上，而右前輪和左后輪卻附著在水中或泥水中，這種情況會(huì)導(dǎo)致在汽車(chē)制動(dòng)時(shí)四只輪子與地面的磨擦力不一樣，制動(dòng)時(shí)容易造成打滑、傾斜和車(chē)輛側(cè)翻事故。電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)（EBD）能夠根據(jù)汽車(chē)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生軸荷轉(zhuǎn)移的不同，自動(dòng)調(diào)節(jié)前、后軸的制動(dòng)力分配比例，提高制動(dòng)效能，并配合ABS系統(tǒng)提高制動(dòng)穩(wěn)定性。
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4．汽車(chē)電子穩(wěn)定程序系統(tǒng)
ESP是英文ElectronicStabilityProgram的縮寫(xiě)，中文譯成“電子穩(wěn)定程序”。該系統(tǒng)通常是支援防抱死制動(dòng)系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)的功能。它通過(guò)對(duì)從各傳感器傳來(lái)的車(chē)輛行駛狀態(tài)信息進(jìn)行分析，然后向ABS、ASR發(fā)出糾偏指令，來(lái)幫助車(chē)輛維持動(dòng)態(tài)平衡。ESP一般需要安裝轉(zhuǎn)向傳感器、車(chē)輪傳感器、側(cè)滑傳感器、橫向加速度傳感器等。它可以監(jiān)控汽車(chē)行駛狀態(tài)，并自動(dòng)向一個(gè)或多個(gè)車(chē)輪施加制動(dòng)力，以保持車(chē)子在正常的車(chē)道上運(yùn)行。
5．汽車(chē)電控懸架
汽車(chē)不同的行駛狀態(tài)對(duì)懸架有不同的要求。一般行駛時(shí)需要柔軟一點(diǎn)的懸架以求舒適感，當(dāng)急轉(zhuǎn)彎及制動(dòng)時(shí)又需要硬一點(diǎn)的懸架以求穩(wěn)定性，兩者之間有矛盾。另外，汽車(chē)行駛的不同環(huán)境對(duì)車(chē)身高度的要求也是不一樣的，剛度不變的懸架無(wú)法滿(mǎn)足這種矛盾的需求。理想的懸架應(yīng)在不同的條件下有不同的彈簧剛度和阻力減震，既能滿(mǎn)足行駛平順性要求和操縱穩(wěn)定性要求，又能達(dá)到安全行駛的目的。電子技術(shù)的發(fā)展，使得設(shè)計(jì)出一種可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整的懸架成為可能，這種懸架稱(chēng)為電控懸架，目前比較常見(jiàn)的是電控空氣懸架形式。典型的電控懸架系統(tǒng)由電子控制元件（ECU）、空氣壓縮機(jī)、車(chē)高傳感器、轉(zhuǎn)向角度傳感器、速度傳感器、制動(dòng)傳感器、空氣彈簧元件等組成。該系統(tǒng)能夠根據(jù)汽車(chē)的瞬時(shí)駕駛條件自動(dòng)調(diào)節(jié)懸架組件的性能，即通過(guò)各種傳感器對(duì)汽車(chē)的運(yùn)行狀況進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)懸架電子控制元件收到傳感器檢測(cè)到的轉(zhuǎn)向和制動(dòng)狀況信號(hào)后，能自適應(yīng)地處理車(chē)輛的側(cè)傾、前后仰，并自動(dòng)調(diào)整減振器阻尼力，能防止車(chē)體傾斜并提高車(chē)輪的地面附著力。該系統(tǒng)使汽車(chē)更易于控制，具有更好的操縱穩(wěn)定性。
6．汽車(chē)電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)EPSElectronicControlPowerSteering）是為了實(shí)現(xiàn)在各種行駛條件下轉(zhuǎn)向盤(pán)上所需要的力都是最佳值，而在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上采用了電子控制的系統(tǒng)。該系統(tǒng)在各種不同的速度狀況下通過(guò)電控轉(zhuǎn)向微處理器自動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)向盤(pán)的操縱力。在低速時(shí)和車(chē)輛擺放時(shí)，駕駛員只需較小的力就能靈活地進(jìn)行轉(zhuǎn)向，在高速時(shí)，能自動(dòng)使操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)的力加大。
EPS既提高了駕駛的舒適性及轉(zhuǎn)向靈敏度，又能克服高速轉(zhuǎn)向“發(fā)飄”的弊病，保證了高速行駛的穩(wěn)定性和安全性。
7．汽車(chē)主動(dòng)避撞系統(tǒng)
該系統(tǒng)是輔助汽車(chē)駕駛者對(duì)影響公路交通安全的人、車(chē)、路環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在危急情況下由系統(tǒng)主動(dòng)干涉駕駛操縱、輔助駕駛者進(jìn)行應(yīng)急處理、防止汽車(chē)相撞事故的發(fā)生，保障了汽車(chē)行車(chē)安全。
8．汽車(chē)一體化底盤(pán)控制系統(tǒng)
汽車(chē)一體化底盤(pán)控制系統(tǒng)（UCC）是一種先進(jìn)的集成系統(tǒng)，它通過(guò)中央底盤(pán)微處理器，將制動(dòng)、懸架、轉(zhuǎn)向和傳動(dòng)系等控制系統(tǒng)連接起來(lái)，底盤(pán)微處理器能夠接受每個(gè)子系統(tǒng)傳感器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，使車(chē)輛的整體水平達(dá)到最佳，保證車(chē)輛行駛的安全性。
9．汽車(chē)輪胎監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
汽車(chē)輪胎是汽車(chē)與地面的接觸部分，影響汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力和制動(dòng)力。在安全性方面起著非常大的作用，汽車(chē)行駛中若輪胎氣壓不足，將導(dǎo)致輪胎磨損不均勻，燃油消耗增加，并使穩(wěn)定性和操縱性變壞，極易發(fā)生輪胎爆裂，引發(fā)交通事故。汽車(chē)輪胎監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TMPS）能實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)輪胎的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)壓力低于安全范圍時(shí)會(huì)給予報(bào)警。
10．其他安全控制系統(tǒng)
為了適應(yīng)汽車(chē)高速、安全、舒適的需要，越來(lái)越多更先進(jìn)的電子技術(shù)應(yīng)用到汽車(chē)上，如睡眠駕駛警報(bào)系統(tǒng)、司機(jī)分神監(jiān)視系統(tǒng)、視覺(jué)增強(qiáng)和夜視系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)等，為汽車(chē)的安全行駛提供了保障。
（二）被動(dòng)安全性電子技術(shù)
隨著汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)主動(dòng)安全技術(shù)已經(jīng)在交通安全中起到越來(lái)越大的作用，有效地減少了交通事故的發(fā)生。但現(xiàn)實(shí)中仍不可避免地發(fā)生很多交通意外，因此現(xiàn)代汽車(chē)還需要裝備被動(dòng)安全系統(tǒng)。汽車(chē)被動(dòng)安全性電子技術(shù)有代表性的電子裝置是安全氣囊。
安全氣囊一般由傳感器、電控單元、氣體發(fā)生器、氣囊及續(xù)流器等組成，通常氣體發(fā)生器和氣囊等做在一起構(gòu)成氣囊模塊。當(dāng)傳感器感受汽車(chē)碰撞強(qiáng)度，將感受到的信號(hào)傳送到控制器，控制器接收傳感器的信號(hào)并進(jìn)行處理，當(dāng)它判斷有必要打開(kāi)氣囊時(shí)，立即發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)以觸發(fā)氣體發(fā)生器，氣體發(fā)生器接收到點(diǎn)火信號(hào)后，迅速點(diǎn)火井產(chǎn)生大量氣體給氣囊充氣。此時(shí)一方面乘員的頭部和胸部壓在氣袋上與前面的車(chē)內(nèi)物體隔開(kāi)，另一方面當(dāng)人體與氣袋接觸時(shí)，利用氣袋的阻尼或氣袋背面的排氣孔節(jié)流作用來(lái)吸收乘員慣性力產(chǎn)生的動(dòng)能，達(dá)到保護(hù)乘員的作用。安全氣囊系統(tǒng)的組成如圖3所示。
安全氣囊是新近發(fā)展起來(lái)的最有效的被動(dòng)安全裝置，在碰撞事故中顯示出對(duì)乘員的巨大保護(hù)功效，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，安全氣囊逐步向智能化方向發(fā)展。
（三）事故后安全性電子技術(shù)
汽車(chē)事故后安全技術(shù)是保障乘員及時(shí)救助和減少事故后損失，避免再次傷害。有代表性的電子裝置有門(mén)鎖緊急施放系統(tǒng)、GPS救援系統(tǒng)等。
1．門(mén)鎖緊急施放系統(tǒng)
門(mén)鎖緊急施放系統(tǒng)在車(chē)輛發(fā)生碰撞事故后，為了使乘員能迅速地從被撞車(chē)輛中救出，車(chē)門(mén)應(yīng)能容易打開(kāi)。其工作原理是當(dāng)碰撞傳感器確認(rèn)已發(fā)生碰撞，系統(tǒng)立即施放門(mén)鎖。
2．GPS救援系統(tǒng)
車(chē)輛發(fā)生碰撞后，為了快速救助傷者，必須準(zhǔn)確確定事故車(chē)輛地點(diǎn)。GPS救援系統(tǒng)利用衛(wèi)星導(dǎo)航定位，能很快確定車(chē)輛方位，縮短了救助時(shí)間，降低了乘員的傷害程度。
隨著汽車(chē)技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)安全技術(shù)經(jīng)歷了從碰撞后易于救助到減少損傷，再到事故避免和預(yù)防的發(fā)展過(guò)程，逐漸由被動(dòng)安全到主動(dòng)安全，向更加人性化和智能化的方向發(fā)展。未來(lái)的汽車(chē)將會(huì)成為電子產(chǎn)品的綜合平臺(tái)，電子技術(shù)將會(huì)使汽車(chē)變得更加安全、舒適和方便。
