汽車安全系統的技術及未來發展

劉欣潔 王茂增

摘 要：汽車使用量的增長速度已經超過了道路交通更新和擴展的速度，道路交通安全已經成為一個備受人們關注的話題。據網絡數據顯示，在中國每年發生的交通事故大約有50萬起，死亡人數超過了10萬人，由交通事故造成的經濟損失達數百億元。因此，提升改善汽車安全系統的技術，降低交通事故的傷亡率和減少因交通事故給人們帶來的經濟損失，已是當務之急。

關鍵詞：汽車安全系統;安全技術;智能化;展望

1 引言

中國汽車安全技術主要來源于國外汽車企業的研究成果，大部分是從國外進口的它在中國被廣泛使用。目前，我國汽車被動安全領域的研究雖然取得了很大的進步，但是在主動安全領域的研發水平與世界相當比差距還大。本文對汽車主要安全技術的技術原理及發展現狀進行了分析，并對其未來發展趨勢做了簡要的介紹。

2 汽車安全系統技術概述

隨著汽車技術的發展以及汽車安全標準的不斷完善，汽車安全技術的研究成果在汽車上的應用不斷推陳出新，比如最開始應用在汽車車身前部的保險杠、座椅上的安全帶，到后來出現的防止汽車緊急制動時抱死的ABS系統、防止驅動輪打滑的ASR系統，到現如今比較先進的應用于行駛過程中的車距報警系統等，汽車安全性能不斷提升。

汽車安全系統分為主動安全系統和被動安全系統。其中汽車的主動安全系統是針對汽車在安全事故發生之前，為保證汽車安全工作所采取的一系列設計;而汽車的被動安全系統則是汽車在安全事故發生之后，為保證車內乘客和車外行人安全所采取的一系列設計。

3 汽車主動安全系統技術

3.1 ABS防抱死制動系統

防抱死制動系統（ABS）是汽車主動安全技術應用于汽車上最廣泛的裝置之一，它作用于汽車緊急制動的時候，可以保證汽車在摩擦力不足的路面緊急制動時車輪不會發生抱死，從而避免汽車陷入危險的狀態。

當汽車在路面無滑動行駛時，車輪的中心點速度與車輪與路面接觸點速度相同，車輪滑移率為0;當汽車完全抱死時，車輪的角速度為0，車輪滑移率為100%。ABS就是為了防止車輪滑移率為100%而使汽車發生危險的裝置。ABS通過控制車輪制動器制動力的大小，從而改變車輪的速度。在一般情況下，ABS控制車輪的滑移率維持在15%～20%，從而使汽車獲得最大的制動減速度和最小的制動距離。當ABS開始工作時，安裝在車輪上的轉速傳感器和減速度傳感器也開始工作，并把檢測信號傳輸給電控單元ECU，ECU對信號分析處理后，在控制回路中對制動壓力調節器發出控制信號，以此來調節制動器制動力，保證汽車制動時獲得最佳的制動力。因此，ABS在汽車緊急制動的過程中，特別是在不良路面上制動時，大大提高了汽車的制動性能，避免了危險事故的發生，提高了汽車安全行駛的能力。

3.2 ASR驅動防滑系統

在人們對汽車安全性能要求不斷提高的情況下，汽車不僅得在緊急制動時防止車輪抱死，而且在行駛的過程中也得防止驅動輪打滑現象的發生。于是，驅動防滑系統（ASR）應用而生。常在同一汽車上同時裝備使用。ASR由輪速傳感器、電控單元ECU、執行器等組成，在驅動輪打滑時ASR通過傳感器測出車輪轉速，當電控系統判斷出驅動輪打滑時，立刻減少節氣門進氣量，降低引擎轉速，從而減少動力輸出實現對驅動輪的防滑控制。

3.3 ESP車身電子穩定系統

ESP車身電子穩定系統包含ABS及ASR，是這兩種系統功能的延伸。因此，ESP稱當前汽車防滑裝置的最高級形式。ESP車身電子穩定系統是通過傳感器將檢測汽車行駛狀態信息傳輸給汽車的電子控制器進行計算分析，并將駕駛員操控下的汽車狀態指數與預先設定的安全指數進行對比，然后發出指令，對制動壓力或發動機輸出的轉矩進行調節，從而使汽車在運行過程中保持良好的操作性、方向穩定性和安全性。所以ESP系統本身最大的特點就是可以通過傳感器實時監測汽車的運動狀態，進而對駕駛員的操作進行實時監控。

3.4 EBA緊急剎車輔助系統

EBA作為輔助制動操作系統，可以在ABS防抱死制動系統工作時，提高汽車的剎車制動力。尤其在緊急剎車時，駕駛員不能夠迅速踩下制動踏板或提供給制動踏板的力量很弱，汽車電子控制器也能通過傳感器傳入的信號判斷出剎車意圖，從而利用輔助操作系統發出強大的制動力。

4 汽車被動安全系統技術

4.1 安全帶

在安全帶發明至今100多年的時間里，這項基本的被動安全裝置挽救了無數人的生命。它可以在汽車發生碰撞事故的時候，通過安全帶的彈性約束來避免或減輕乘員與車身之間的相對運動，降低乘員的受傷害程度。隨著計算機控制技術和智能技術的發展，安全帶越來越智能化，比如裝備座椅安全帶控制系統的汽車在發生碰撞時，可以通過控制系統控制安全帶迅速收緊，縮短安全帶起作用的反應時間。

4.2 安全氣囊

安全氣囊（SRS）的出現是被動安全技術發展的一次變革。安全氣囊是與安全帶配合使用的裝置，它對乘員的保護作用只有在安全帶作用的條件下才能完全顯現出來。SRS主要由碰撞傳感器、ECU、指示燈、氣囊組件等組成，其中控制系統ECU可以同時控制座椅安全帶的工作。當汽車遭受碰撞時，碰撞傳感器開始采集數據，并把數據傳輸給ECU，且當汽車減速度達到一定值時，ECU控制安全帶收緊器點火器點火，同時也控制安全氣囊點火器的點火，引爆氣囊點火器。于是，在安全帶起保護作用的同時，氣囊通過膨開吸收碰撞產生的能量，最終保護乘員的安全。

5 未來發展

放眼未來，人工智能技術的應用是未來汽車安全系統智能化的主要發展方向，并結合汽車的主、被動安全技術構成一個相對完整的汽車智能安全系統。該系統可分為人車交流、車車交流和車體感知3部分。人車交流可以實現對駕駛員的駕駛狀態實時監控的功能。在安全事故發生之前，該智能系統可以給駕駛員一些警示或根據汽車的行駛狀態直接采取相應的安全措施。

參考文獻：

[1]張鵬飛.當代汽車安全技術及未來發展趨勢[J].智庫時代，2017（05）：155+157.

[2]周志立，徐斌，衛堯.汽車ABS原理與結構[M].北京：機械工業出版社，2005：8-15.