汽车安全论文.doc
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1、目录摘 要:1引言21、汽车常用被动安全系统21。1 、侧门防撞杆21。2、安全车身21.3、安全玻璃31.4、预紧式安全带31。5、安全气囊31.6、乘员头颈保护系统(WHIPS)41.7、车外人员保护技术42、被动安全系统的发展趋势43、被动安全系统的展望53。1、预警驾驶辅助53.2、智能化反馈53。3、全方位保护54、主动安全技术64。1、底盘主动控制技术64。2、安全预警技术74.3、综合安全技术75、NCAP对汽车安全技术的影响75.1、安全约束系统的改进85。2、假人和传感器的改进95.3、NCAP规范本身的改进9结语9致谢:10参考文献:11I汽车安全技术的现状晏斌 11018
2、228摘 要:面对中国交通事故伤亡率高的现状,企业、学校、研究机构都加大了对汽车安全技术研究开发的投入,加快了安全技术研发能力的提升和产品化进程。自主品牌汽车 CNCAP五星高分的获得标志着中国被动安全技术的飞跃性发展。进一步开展对行人保护、后排乘员保护、防后碰鞭打保护以及骑自行车人保护等被动安全研究的同时,主动安全系统、预碰撞系统、智能化汽车网络系统的研究开发已经成为关注的热点,更高层次的乘员、车和环境等相关主被动安全技术的统合协调,将推动零碰撞零伤亡汽车安全理念的实现.国家级研究开发及产业化大课题的设立、法规标准的建立和完善将会成为汽车安全技术快速发展的动力.关键词:汽车安全;主动安全系统
3、;被动安全系统;NCAPStatus of automotive safety technologyYan Bin 11018228Abstract: Investments of automotive safety technology have substantially been increased due to heavy casualty in traffic accident in China. It thereby accelerates the improvement of R&D capability of safety technology and commercializ
4、ation process。 The fact that the domestic-brand vehicles have achieved C-NCAP 5star rating marks a great leap forward in terms of passive safety technology in China. The research of passive safety is further performed with regard to pedestrian protection, rearrow passengers protection, whiplash prot
5、ection and cyclist protection. Meanwhile, the research and development of active safety, precrash safety and intelligent automotive network system have become the focuses。 The perfect combination of high level active and passive safety technology regarding to passenger, vehicle and environment will
6、promote the accomplishment of safety philosophy of zero crash and zero casualty。 The subject establishment of statelevel development and industrialization, and regulations constitution and perfection thereof will become the driving force of rapid growth of auto safety technology。Key words: automotiv
7、e safety; active safety; passive safety;NCAP引言 随着社会及科学技术的发展,交通设施和交通工具日益发达,极大促进了经济贸易、科学技术、生产和生活各项活动,为人们提供了出行方便性。但是,也正是由于这些交通工具引发了大量的交通事故,导致了大量的人员伤亡。根据世界卫生组织2005年的统计数据,全世界因车辆意外死亡的人数约为120万,受伤人数则多达5000万。据统计,2005年我国发生的交通事故数为45万起,死亡人数达9. 9万,受伤人数达47万,由此造成的损失逾125亿美元,占GDP 1. 5%。车辆是整个事故中的起因,是关键因素之一。汽车事故增多,所引起
8、的人员伤亡和财产损失严重,已成为一个不容忽视的社会问题.针对这一问题而设置的安全防护装置是现代汽车结构的重要组成部分。而被动安全系统(也称乘员安全系统)在事故发生时最大限度降低对人员的伤害。在碰撞事故中,要使车厢的变形减至最小,并且要使乘员在车厢内移动发生第二次碰撞的机会最小。侧门防撞杆、安全车身、安全玻璃、预紧式安全带、安全气囊、智能安全气囊、乘员头颈保护系统(WHIPS)及各种安全电子装置即具有这样的防护作用。1、汽车常用被动安全系统 被动安全技术的产生起源于欧美,随着相关技术的产生及运用,交通事故中所产生的伤害得到了明显的改善。汽车被动安全内容主要体现在车身结构设计、被动安全零部件以及约
9、束系统匹配上。80年代末我国只有两所院校开展了该领域的研究,到1994年已有包括高等院校、科研院所和企业在内的十个单位,从不同角度进行了汽车被动安全性研究1。目前在整车布置、高强度钢运用、溃缩吸能理论方面逐渐趋于成熟,得益于国内主机厂与高校的努力,车身整体安全结构的设计已经基本完善.中国早期的被动安全零部件仅限于普通三点式安全带,同时期因为消费者对汽车安全的认知度不够导致安全带的使用率极低,这也是造成中国交通事故高伤亡率的主要原因之一。随着中国加入WTO,中国成为国际市场,国外大量的优质零部件供应商涌入中国占领汽车零部件市场,同时也带来了先进的汽车安全技术,预紧限力式安全带、充气式安全带、多级
10、安全气囊、溃缩吸能式转向管柱等已经在大量车型上得到应用。中国的汽车安全零部件供应商在市场开放的优势下获得了较快的发展,这些企业同时也开发出具有自主知识产权的被动安全零部件产品,提高了中国汽车零部件在市场上的竞争力。1.1 、侧门防撞杆 众所周知,当汽车受到侧面撞击时,车门很容易受到冲击而变形,从而直接伤害到车内乘员。为了提高汽车的安全性能,不少汽车公司就在汽车两侧门夹层中间放置一两根非常坚固的钢梁,这就是常说的侧门防撞杆。防撞杆的防撞作用是:当侧门受到撞击对,坚固的防撞杆能大大减轻侧门的变形程度,从而能减少汽车撞击对车内乘员的伤害。1。2、安全车身 为了减轻汽车碰撞时乘员的伤亡,在设计车身时着
11、重加固乘客舱部分,削弱汽车头部和尾部。当汽车碰撞时,头部或尾部被压扁变形并同时吸收碰撞能量,而客舱不产生变形以便保证乘员安全。高标准的汽车安全不仅仅只依靠车辆所配备的约束系统对乘员的保护,合理的车身设计理念和乘员约束系统的高效匹配是保证汽车安全性能的关键因素.安全车身的理念起源于德国,经过汽车安全技术几十年的发展已经演变成以欧美为主的高强度车身理念和以日本为主的溃缩吸能理念;在汽车产业全球化的当今社会,汽车高新材料的出现和对节能减排的呼吁,这两种理念的逐渐融合成为 21 世纪汽车安全车身结构设计的总体趋势.类似于丰田GOA(Global Outstanding Assessment)车身技术和
12、本田G-CON车身理念所开发出的车型,在CNCAP中的表现也都非常优异.中国通过引进先进的安全车身优化技术,在汽车高强度钢应用、发动机舱布置、前纵梁吸能盒优化、车门防撞梁设计以及高强度乘员舱的设计等方面取得了众多成果。全球倡导节能减排,汽车轻量化已势在必行,在此基础之上兴起的高强度钢运用引领汽车被动安全技术进入了一个全新的局面。对于车身轻量化,高强度钢材起着至关重要的作用,其使用比例逐年增加,同时汽车的耐撞性也随之得到提高。热成型钢技术在国产车型上也开始逐渐得到推广。目前热成型钢主要用于前横梁、B 柱以及车门防撞梁等关键部位(见图1)。整车碰撞安全性能需要综合多方面因素,同时要投入大量的资金和
13、人力进行开发的实车碰撞试验,计算机仿真模拟技术的应用不仅可以减少实车实验的投入还可以缩短研发周期,对汽车安全技术的发展起到了极其重要的作用。图1 车身钢材运用1.3、安全玻璃 安全玻璃有两种钢化玻璃与夹层玻璃。钢化玻璃是在玻璃处于炽热状态下使之迅速冷却而产生预应力的强度较高的玻璃,钢化玻璃破碎时分裂成许多无锐边的小块,不易伤人.夹层玻璃共有3 层,中间层韧性强并有黏合作用,被撞击破坏时内层和外层仍黏附在中间层上,不易伤人.汽车用的夹层玻璃,中间层加厚一倍,有较好的安全性而被广泛采用。1.4、预紧式安全带 预紧式安全带的特点是当汽车发生碰撞事故的一瞬间,乘员尚未向前移动时它会首先拉紧织带,立即将
14、乘员紧紧地绑在座椅上,然后锁止织带防止乘员身体前倾,有效保护乘员的安全。预紧式安全带中起主要作用的卷收器与普通安全带不同,除了普通卷收器的收放织带功能外,还具有当车速发生急剧变化时,能够在0.1s左右加强对乘员的约束力,因此它还有控制装置和预拉紧装置。控制装置分有两种:一种是电子式控制装置,另一种是机械式控制装置。预拉紧装置则有多种形式,常见的预拉紧装置是一种爆燃式的,由气体引发剂、气体发生剂、导管、活塞、绳索和驱动轮组成。当汽车受到碰撞时预拉紧装置受到激发后,密封导管内底部的气体引发剂立即自燃,引爆同一密封导管内的气体发生剂,气体发生剂立即产生大量气体膨胀,迫使活塞向上移动拉动绳索,绳索带动
15、驱动轮旋转号驱动轮使卷收器卷筒转动,织带被卷在卷筒上,使织带被回拉。最后,卷收器会紧急锁止织带,固定乘员身体,防止身体前倾避免与方向盘、仪表板和玻璃窗相碰撞。1。5、安全气囊 安全气囊是现代轿车上引人注目的高技术装置.安装了安全气囊装置的轿车方向盘,平常与普通方向盘没有什么区别,但一旦车前端发生了强烈的碰撞,安全气囊就会瞬间从方向盘内“蹦”出来,垫在方向盘与驾驶者之间,防止驾驶者的头部和胸部撞击到方向盘或仪表板等硬物上。安全气囊面世以来,已经挽救了许多人的性命。研究表明,有气囊装置的轿车发生正面撞车,驾驶者的死亡率,大轿车降低了30,中型轿车降低 11%,小型轿车降低14 % 。安全气囊主要由
16、传感器、微处理器、气体发生器和气囊等部件组成.传感器和微处理器用以判断撞车程度,传递及发送信号;气体发生器根据信号指示产生点火动作,点燃固态燃料并产生气体向气囊充气,使气囊迅速膨胀,气囊容量约在(5090)L。同时气囊设有安全阀,当充气过量或囊内压力超过一定值时会自动泄放部分气体,避免将乘客挤压受伤。安全气囊所用的气体多是氮气或一氧化碳。除了驾驶员侧有安全气囊外,有些轿车前排也安装了乘客用的安全气囊(即双安全气囊规格),乘客用的与驾车者用的相似,只是气囊的体积要大些,所需的气体也多一些而已。另外,有些轿车还在座位侧面靠门一侧安装了侧面安全气囊.1。6、乘员头颈保护系统(WHIPS)WHIPS一
17、般设置于前排座椅。当轿车受到后部的撞击时,头颈保护系统会迅速充气膨胀起来,其整个靠背都会随乘坐者一起后倾,乘坐者的整个背部和靠背安稳地贴近在一起,靠背则会后倾以最大限度地降低头部向前甩的力量,座椅的椅背和头枕会向后水平移动,使身体的上部和头部得到轻柔、均衡地支撑与保护,以减轻脊椎以及颈部所承受的冲击力,并防止头部向后甩所带来的伤害。1.7、车外人员保护技术欧洲早在 1987 年便成立专门负责行人安全保护研究的 WG10 工作组并于1998 年提出了完备的行人保护实验方法,目前欧洲和日本的 NCAP 体系对行人保护评估已经日臻成熟。欧洲汽车生产商和汽车零部件供应商在行人保护上进行了大量的工作,欧
18、洲车辆的前部造型经过长期优化可以有效减少行人碰撞时受到的伤害,奥托立夫也开发出了可以减少行人头部伤害的发动机罩气囊。中国虽然汽车保有量在 2 亿辆左右,但是作为发展中国家,基础设施相对薄弱,众多人口,以及混合交通为主的路面交通情况更加导致了人 车碰撞交通事故中极高的行人伤亡率,行人的死亡率占到事故总死亡率的 26,高于其他各类交通事故的人员死亡率2。中国近几年才开始开展行人保护方面的研究,20091030 国家发布了 GB/T 24550-2009汽车对行人的碰撞保护的法规标准,体现了中国政府及汽车生产企业对行人安全的重视。目前中国汽车技术研究中心拥有完整的能够进行超过 7 个模块的冲击实验,
19、包括头部模块(成人与儿童)对发动机罩冲击试验、腿部模块对保险杠冲击试验、大腿模块对发动机罩边缘冲击试验的行人保护实验室,其他汽车生产商的行人保护实验室正在积极建设中.自行车作为中国的主要交通工具,在复杂的道路环境下同样面临着受到机动车辆碰撞的危险,根据中国交通现状,相关高校针对驾驶自行车人与车辆碰撞时的碰撞速度、骑车人与汽车接触位置、骑车人运动规律、人体损伤力学等方面进行事故再现、事故模拟,建立以中国人体特征为参数的碰撞模型进行仿真研究,并寻求减少骑车人伤害的解决办法3。2、被动安全系统的发展趋势将来,主动与被动安全系统的集成是一股势不可挡的趋势。复杂的整合技术将近距离雷达、远程雷达、影像传感
20、、转向及翻滚角度传感、稳定控制电子传感等诸多技术结合在一起,对驾驶环境实施全面监控,集中比较、分析多方面的数据,在必要时启动最适当的下一级系统,自动地或辅助驾驶者采取正确的防护措施。集成的主、被动系统能实现更强的安全性能,最大程度地保护车辆、乘员乃至行人的安全,其价值远远超过了各自独立、互不相干的防护系统.根据美国TRW汽车集团(T R WAutomotive)的技术蓝图,大部分主、被动汽车安全技术的集成指日可待。事实上,主、被动安全系统的技术整合和运用早已开始。以预警安全系统为例,在发生意外时,在刹车片上施加足够的压力能启动制动辅助(Brake Assist)系统或车身稳定控制(VSC)系统
21、.感知汽车严重打滑,预警安全系统则会自动激活电控的座椅安全带预张紧器(即TRW主动控制牵引器,ACR),随之把前座椅移至最佳的安全位置。在前座椅置于安全气囊保护的最佳距离的同时,ACR自动收紧座椅安全带以加强乘员保护。该阶段的技术整合所采用的制动辅助系统,在潜在碰撞发生前启动安全防护措施。TRW的ACR 技术也具可逆转性,如果实际碰撞并未发生,ACR在几秒钟内会调整至初始状态。相比之下,其它碰撞驱动型座椅安全带预张紧器装置在启动后无法自动回复初始状态,必须重新安装。3、被动安全系统的展望3。1、预警驾驶辅助 在集成化的第二阶段,安全技术发展到具有一定的先知先觉能力。这样的系统能无须驾驶员的操作
22、自动运行,监控驾驶环境。预警技术一般建立在传感技术(如雷达、实时摄像)基础之上,传感装置随时监控相关驾驶环境。TRW一直努力研发一系列基于雷达技术的传感系统,如自适性巡航控制(Adaptive CruiseControl),该系统已被应用于德国大众的一部分欧洲和北美的车型上。这些通常也被称为驾驶辅助系统。早期,驾驶辅助主要提供驾驶便利,而在今后将逐步发展成为主动安全技术中不可或缺的部分.以车道引导(Lane Guide)系统为例,当系统感知车辆在车道上蜿蜒蛇行或偏离道路时,会为驾驶者提供相应的矫正辅助。包括ACR在内的各种保护装置相应启动,一是警示驾驶者;二是确保驾驶者处于安全气囊保护的最理想
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