汽車主被動集成安全發展趨勢研究

（西華大學，四川 成都 610039）

0 引言

隨著汽車工業的快速進步，越來越多的功能被集成到汽車中，正因如此，汽車中的按鍵控制也隨之增多，而這些控制按鍵的空間分布無法做到非常集中。所以，很多司機都覺得，汽車三角式安全帶的束縛很大程度上限制了他們去操控汽車內的按鍵，因此不愿意使用三角式安全帶。除此之外，公交車、大巴車、大貨車司機則經常處于長途駕駛狀態下，而長時間精神高度緊張地駕駛車輛非常費神，容易致使駕駛員精神疲勞，注意力分散，遇到緊急情況時反應不及時甚至打瞌睡，難以及時應對臨時緊急情況，這可能導致災難和交通意外。相關的交通數據顯示，困倦駕駛是造成交通事故的最重要原因之一。因此，防止疲勞駕駛已成為當今世界的研究重點。為了防止人為干擾，避免因長時間駕駛得不到休息等因素而釀成嚴重的交通安全事故，本文開發并設計了一種集成主動被動安全系統（IAPS），該系統將可逆預緊安全帶（RPSB）、前撞預警系統（FCWS）、車道偏離警告系統（LDWS）和高級駕駛員輔助系統（FDMS）（高級駕駛員輔助系統，ADAS）集成在一起[1]。

1 主動安全系統與被動安全系統相結合

交通事故的順序始于“進入模式”階段。當乘員系緊安全帶帶扣后，安全帶系統會逐漸變為“舒適模式”階段，如有必要，會變為“動態支撐”階段。當超過“控制點”時，“車輛穩定極限”階段進入“預碰撞”階段。在此階段，使用先進的執行器和傳感器來縮小兩者之間的間隙非常有用[2]。在“碰撞”發生之時，能夠展現出已被知曉的被動約束系統的巨大優勢，例如：被動約束系統對駕駛人的人身安全起到了舉足輕重的作用，并且它還能夠憑借自身先進的技術和攜帶的傳感器支撐主動安全系統與被動安全系統二者之間的交互和結合。

2 遠近雷達與傳感器的巧妙融合

遠近雷達與傳感器之間的巧妙結合能夠獲取路面以及汽車控制狀態的完整信息，遠程雷達的作用就是確定角度和偵測到前面汽車的相對距離。短距離雷達（SRR）在碰撞前提供其他信息，并有助于改變車道。這些傳感器也可用作倒車攝像頭，以輔助停車。這3個傳感器的組合也稱為“傳感器融合”。由于其覆蓋范圍廣且測量精度高，因此可提供必要的信號重復功能，從而在緊急制動中發揮作用[3]。如上所述，可以通過“集成”顯著改善單個安全系統的優勢。

3 主動安全系統和被動安全系統的集成

因為預先由制動系統提供了相關道路狀況（路面上的不同摩擦系數），在汽車開始采取制動措施時，穩定控制系統就會立即激活反向轉向力的介入[4]。結果，在路邊產生具有高摩擦系數的大制動力，這將大大減少汽車的制動距離。

4 可逆預緊式安全帶結構

可逆預緊安全帶主要由直流電動機、傳動機構、牽開器和電子控制單元（ECU）組成。傳動機的組成結構不僅包含了傳動齒輪，還包含了單向離合器。單向離合器使用棘輪和棘爪機構實現鎖定狀態[5]。

可逆預緊式安全帶與FCWS、LDWS和FDMS集成為一體，其邏輯結構可逆預緊式安全帶的ECU根據FCWS、LDWS監測到的行車信號，經過算法識別當前的危險等級，進而控制電機進行正轉或反轉，實現危急提醒、碰撞預緊、解除預緊等功能[6]。

當LDWS檢測到車輛沒有打開轉向信號并異常偏離車道時，或者FCWS檢測到碰撞時間（TTC）時，即當兩輛汽車發生碰撞時，如果初始的速度差始終不變，當碰撞開始之后一直到發生碰撞的時間內Tc 小于1.385 s，IAPS得以激活，之后就能夠達到突發警示的目的。自從沖突警示提醒來自FCWS，Tc小于等于1.385 s時，車內的安全帶就會自動執行初級預警功效，它的目標則是清除三角式安全帶和駕駛員二者之間的距隙，此時它能夠起到非常引人注目的警示作用；當Tc小于0.69 s時，三角式安全帶便會自動開啟中級預警功效，它的目標則是達到最大程度上的駕駛員保護功效，駕駛員將被最大程度上地安置在汽車座椅上；當Tc大于 1.385 s時，IAPS它會自動確認現在的汽車駕駛狀態是否安全，以此控制汽車發動機的轉速并將其釋放[7]。

5 傳感器的功能擴展

出于對安全角度的考慮，ACC自動巡航雷達傳感器能夠根據距離自行計算行車速度，ACR利用此信息在發生車輛碰撞時最大限度地保護乘員。在這種情況下，電子穩定性控制技術也會使用傳感器上捕捉的指示來達到制動效果[8]。

雷達傳感器還提供地面速度信息，這可以幫助改善現有安全系統的功能，例如防抱死制動系統（ABS）、ACR和安全氣囊控制[9]。該信息還有助于擴展新功能，例如直接輪胎壓力監測器（TPM），換道支持和制動輔助功能。很明顯，結合主動和被動安全系統的雷達系統可以警告駕駛員，并且可以顯著減少車輛后方碰撞。

6 結語

現如今，很多交通事故數據都表明需要新的安全策略來減少道路事故和死亡人數。從很多研究中能夠看出，主動安全系統以及被動安全系統的相互融合確實能夠大大地提高汽車的制動安全性能。現如今，在主被動集成系統中，傳感器與主被動技術三者之間的相互融合更加適用于現在的汽車市場。被動安全系統與主動安全系統集成的主要作用是能夠預防交通事故，而主動安全系統和被動安全系統的集成則是偏向于一定程度上降低交通事故的嚴重性和隨之帶來的后果。使用兩種類型的集成示例可以確認這些措施的高效率。由于最終評估確認還有其他集成選項，因此需要進行深入研究。綜上所述，研究新的安全系統技術是一項長期的戰略問題。