【正文】 ....................................................................... 25 集成化 ................................................................................................................... 25 智能化 ................................................................................................................... 26 系統(tǒng)化 ................................................................................................................... 26 5 結(jié)論 .................................................................................................................................... 27 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 28 致 謝 ...................................................................................................................................... 30 1 1 緒論 研究目的及意義 交通 安全重要 性 隨著世界汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，汽車保有量迅速增加。 德國一家汽車市場調(diào)研機構(gòu)預(yù)測，全球汽車（包括個人用車和商用車）保有量最遲到 2021 年就將突破 10 億輛。到 2021 年，亞洲地區(qū)將擁有全球四分之一的汽車，也就是 億輛。其中中國和印度的市場增長潛力巨大 [1]。 據(jù)我國公安部公布的數(shù)據(jù)統(tǒng)計， 2021 年底，中國汽車保有量為 5696 多萬 輛，占全世界 億輛汽車保有量的 %[2]。 雖然汽車對促進(jìn)社會進(jìn)步，提高大眾物質(zhì)和精神生活的水平方面都起到了非常重要的作用。但是，隨之而來的汽車安全事故，對人們的生命和財產(chǎn)安全帶來了嚴(yán)重的危害。 據(jù)聯(lián)合國估計，全球每年有 120 萬人死于交通事故。 來自我國公安部門的統(tǒng)計顯示， 2021 年全國共發(fā)生道路交通事故 327209 起，造成81649 人死亡、 380442 人受傷，直接財產(chǎn)損失 12 億元 [3]。 在世界衛(wèi)生組織公布的一個交通事故死亡報告中，有兩組數(shù)據(jù)讓中國人不得不深思。 如圖 和圖 所示。 圖 可以看出，中國的汽車總量占全球汽車總量很小（ %）的同時，交通事故死亡人數(shù)卻是其數(shù)據(jù)的兩倍多，形成較強烈的反差。 圖 顯而易見，中國交通事故的致死率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了美國和日本。世界衛(wèi)生組織報告中指出中國交通事故的致死率是世界第一 [4]。 圖 我國汽車總量及交通事故分別占世界的百分比 % 15% 我國汽車總量占全球汽車 總量的百分?jǐn)?shù) 中國因交通事故死亡人數(shù) 占世界的百分?jǐn)?shù) 2 圖 中、美、日交通事故致死率對比 多年來我國每年因交通事故死亡 人數(shù)超過 8 萬人， 居世界 第一 [5]。我國的道路交通安全形勢非常嚴(yán)峻，統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，每 5min 就有一人喪身車輪下，每 1min 都會有一人因為交通事故而致殘。 一個很殘酷的對比是： 截至 2021 年 6 月 10 日 12 時，四川汶川地震造成 69146 人死亡， 17516 人失蹤 [6]，該次地震引起了強烈的社會關(guān)注，社會各界積極募捐，國務(wù)院下達(dá)以默哀和下半旗等方式表達(dá)對災(zāi)區(qū)人們的悲痛，全國上下無人不知。而每年因交通事故死亡的人數(shù)均超過了汶川地震，但 車禍被重視的程度卻遠(yuǎn)不如 這次地震。 本論文研究的必要性 交通事故數(shù)量以及給人類的生命和財產(chǎn)安全帶來的傷害 是巨大的，而汽車存在安全隱患是罪魁禍?zhǔn)祝焊鶕?jù)中國交通事故分析， 10%的安全事故是由路況問題引起， 15%由司機駕駛技術(shù)問題引起， 75%的事故則與汽車故障有關(guān) ，如圖 所示。 提高汽車安全性能，已經(jīng)成為了有關(guān)職能部門和汽車制造商們迫在眉睫的任務(wù) 。 圖 由人、車、路原因引起的交通事故 占 總 交通事故的百分比 世界各國都一直致力于汽車安全技術(shù)的研究。在國內(nèi)與國際市場上，汽車廠家為滿足消費者日益增長的安全要求，正展開一場安全技術(shù)競賽。 在中國， 秉承 “ 草根 造車 ” 路線的奇瑞，在汽車安全方面開始了行動，將最具性價比、最具安全性、用戶得到最好的服務(wù)作為其各項產(chǎn)品 DNA。自己開創(chuàng)性地創(chuàng)造了 6% % 14% % % 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 中國 美國 日本 北京 東京 交通事故致死率 75% 15% 路況問題 司機駕駛技術(shù)問題 汽車故障 10% 3 萬元轎車擁有前排雙安全氣囊、 ABS（防抱死制動系統(tǒng)）兩大關(guān)鍵性主、被動安全配置。 同時， 長城汽車股份有限公司的哈弗 CUV 擁有 “ R2” 雙區(qū)安全設(shè)計理念，其研究院的院長告訴記者： “ 哈弗 CUV 作為一款具有越野功能的 ‘ 混合全能車型 ’ ，需要具備更出色的綜合安全性。在設(shè)計之初，我們就確定了一個原則：用增加科技含量來保證乘客的安全。 ” 在國外， 歐美轎車在減輕車重方面有研究，采用的方法是高科技、 大投入，如奧迪轎車最早采用全鋁車身，在重量降低的同時，車身剛度比鋼結(jié)構(gòu)大大提高。 同時， 奧迪 A8L，在自動模式下，當(dāng)車速超過每小時 120km 時，車身會自動降低25mm，在降低車身重心、提高輪胎抓地力、減少風(fēng)阻系數(shù)、降低油耗的同時，更確保了汽車的安全與穩(wěn)定。奧迪 A8L 還第一次在前排安裝了主動式頭枕。如果有來自車身后面的碰撞，頭枕會自動向前移動，以減少駕駛員和前排乘客頭部與枕頭的距離，有效保護(hù)他們的頸椎。 雖然汽車安全技術(shù)在不斷的研究中，但是， 以上交通事故的數(shù)量仍然驚人，說明汽車安全技術(shù)在很多方面仍然存在一些問 題，有待進(jìn)一步提高。 所以，對汽車安全技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢進(jìn)行分析研究是很有必要的。 研究內(nèi)容 本論文的研究旨在對汽車安全技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上提出新的看法，分析汽車安全技術(shù)在未來的發(fā)展趨勢 。 論文首先 介紹國內(nèi)外汽車安全技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 ，通過 分析 CNCAP 碰撞測試結(jié)果 和典型 汽車安全裝置 ，研究 汽車安全技術(shù)與交通安全之間的關(guān)系，探討目前汽車安全技術(shù)的利弊情況 ，然后， 從主 、 動安全技術(shù)方面，分析汽車安全技術(shù)在未來的發(fā)展趨勢，提出筆者本人的觀點和展望。 4 2 汽車安全技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 汽車 安全技術(shù)包括主動安全技術(shù)和被動安全技術(shù)。主動安全技術(shù)用于提高車輛行駛的穩(wěn)定性，要求防患于未然；被動安全技術(shù)用于在事故不可避免發(fā)生時盡量減少人身和財產(chǎn)損失。 汽車安全設(shè)計時，要求不僅要在事故發(fā)生時盡量減少乘員受傷的機率，而且更重要的是要在輕松和舒適的駕駛條件下幫助駕駛者避免事故的發(fā)生。 主動安全技術(shù)和被動安全技術(shù)是保證汽車乘員安全的重要保障。以下將從主動安全技術(shù)和被動安全技術(shù)兩方面闡述汽車安全技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。 主動安全技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 國內(nèi)汽車主動安全技術(shù)的現(xiàn)狀為： 制動防抱死系統(tǒng) ABS、 牽引力 控 制 系統(tǒng) TCS、 爆胎監(jiān)測與安全控制系統(tǒng) BMBS 等； 國外汽車主動安全技術(shù)的現(xiàn)狀為： ABS、 電子制動系統(tǒng) EBD、 制動輔助系統(tǒng) BAS、TCS、 電子穩(wěn)定裝置 ESP、 汽車輪胎壓力監(jiān)視系統(tǒng) TPMS、防側(cè)翻穩(wěn)定控制系統(tǒng) RSC、自動穩(wěn)定控制系統(tǒng) ASC、動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng) DSC、動態(tài)穩(wěn)定牽引力控制系統(tǒng) DSTC 等。 以下簡單介紹幾種典型的汽車主動安全技術(shù)。 制動系統(tǒng) ABS 制動防抱死系統(tǒng)（ AntiLock Brake System 簡稱 ABS）由 電子控制器（ Electric Control Unit，簡稱為 ECU） 、液壓裝置、車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動液壓管路及電器配線等組成 [7]。系統(tǒng)工作原理圖如圖 所示。 圖 防抱死制動系統(tǒng)工作原理圖 工作原理是：車速傳感器將車輛行駛的 “ 加速 ” 、 “ 減速 ” 等信息以電子信號的形式傳送給 ECU， ECU 對這些信號進(jìn)行處理，并根據(jù)計算出來的結(jié)果進(jìn)行控制，即調(diào)節(jié)ECU 后輪 后輪制動油泵 后輪轉(zhuǎn)速傳感器 電磁調(diào)節(jié)器 前輪 前輪制動油泵 前輪轉(zhuǎn)速傳感器 5 液壓裝置內(nèi)的電磁閥等執(zhí)行元件，使分泵內(nèi)的油壓維持在安全制動狀態(tài)，即防止車輪抱死，保證汽車在制動時不失去轉(zhuǎn)向能力。 ABS 系統(tǒng)對于汽車在各種行駛條件下 的制動效能及制動安全尤為重要，特別是緊急制動，能夠充分利用輪胎和路面之間的峰值附著性能，提高汽車抗側(cè)滑性能并縮短制動距離，充分發(fā)揮制動效能，同時增加汽車制動過程中的可控性。當(dāng)車輪抱死時，信號由傳感器傳遞至 ECU，經(jīng)過判斷后給液力調(diào)制器發(fā)出減小制動壓力的指令，制動蹄放松，車輪滾動；繼續(xù)制動，壓力增加，抱死后又重復(fù)上一過程，如此反復(fù)，直到車輪完全停止轉(zhuǎn)動。 以 ABS 為基礎(chǔ)的其它技術(shù) 自 ABS 系統(tǒng)誕生后，各汽車工程師們并沒有停止研究，而是在 ABS 基礎(chǔ)上發(fā)展了BAS， EBS， TCS 等系統(tǒng)。以下對這 幾大系統(tǒng)作簡單的介紹。 （ 1）制動輔助系統(tǒng) BAS ABS 能縮短制動距離，并能防止車輛在制動時失控，從而減少事故發(fā)生的可能性。但如果采用點剎的辦法或制動不夠有力，車輪就不會被抱死， ABS 就沒有機會發(fā)揮作用，從而達(dá)不到預(yù)期的效果。 為此，汽車工程師們設(shè)計了制動輔助系統(tǒng) BAS（ Brake Assistant System） ，即讓現(xiàn)有的 ABS 具有一定的智能，能測出駕駛者的緊急制動并讓 ABS 工作。 BAS 分機械式和電子控制式兩種。機械式 BAS 實際上是在普通制動加力器的基礎(chǔ)上稍加修改而成，在制動力量不大時，它起到加力器的 作用，隨著制動力量的增加，加力器壓力室的壓力便增大，啟動 ABS。電子控制式 BAS 工作過程如圖 所示， BAS 的制動加力器上有一個傳感器，向 ABS 控制器輸送有關(guān)踏板行程和移動速度的信息，如果 ABS 控制器判斷是緊急制動，它就讓加力器內(nèi)閥門開啟，加大壓力室內(nèi)的氣壓，以提供足夠的助力。 圖 電子式 BAS 工作過程 （ 2）電子制動系統(tǒng) EBS 傳統(tǒng)的汽車制動系統(tǒng)管路長，閥類元件多。對于長軸距汽車或多軸汽車或汽車列車來說，氣體傳輸路線長，速度慢，常產(chǎn)生制動 滯后現(xiàn)象，導(dǎo)致制動距離增大，安全性能降低，而且制動系的成本也比較高。如果將制動系的許多閥省去，制動管路以電線代替，用電控元件來控制制動力的大小和各軸制動力的分配，便是汽車的電子制動系統(tǒng) EBS（ Electronic Braking System）。 ABS 的制動系可以沿用傳統(tǒng)的閥類控制元件，而 EBS 則是完全的電控制動系統(tǒng)。EBS 可以實現(xiàn) ABS 的功能，只需在 EBS 的控制器里設(shè)計相應(yīng)的防抱死程序就行了。汽車制動系統(tǒng)的電子化，還容易與其它電控系統(tǒng)結(jié)合在一起，如汽車發(fā)動機燃油和點火的ABS 控制器 制動加力器 BAS 加力器傳感器 6 控制、主動或半主動懸架、自動換檔和 防碰撞系統(tǒng)的控制等，為汽車實現(xiàn)電子化提供了良好條件。此外， EBS 還具有監(jiān)控作用。在汽車起步、勻速或加（減）速過程中，電子控制器還可監(jiān)視各車輪的速度或加速度，一旦發(fā)現(xiàn)某一車輪有打滑趨勢，便可對打滑車輪實現(xiàn)部分制動，使其它車輪獲得更大的驅(qū)動力矩，以便順利起步或加速。同時 EBS還容易實現(xiàn)系統(tǒng)的故障自動診斷，隨時將制動系統(tǒng)的故障通過警報系統(tǒng)報告駕駛員，以便及時進(jìn)行修復(fù)，從而保證行車安全。 （ 3）牽引力 控制 系統(tǒng) TCS 牽引力 控制 系統(tǒng) TCS（ Traction Control System） ，又稱為 驅(qū)動力調(diào)節(jié)裝置 ASR（ Anti Spin Regulator） 、 循跡控制系統(tǒng) 、電子防滑系統(tǒng) 。 TCS 是建立在 ABS 的功能基礎(chǔ)上的，它使 ABS 不僅在制動過程中維持牽引力的控制，而且在加速過程中也能發(fā)揮牽引力控制的作用。 TCS 工作原理如圖 所示。 圖 TCS 工作原理 TCS 依靠電子傳感器探測到從動輪速度低于驅(qū)動輪時，就會發(fā)出一個信號，調(diào)節(jié) 點火時間、減少氣門開度、減少油門、降 檔 或制動車輪，從而使車輪不再打滑。牽引力輔助系統(tǒng)提高了汽車的加速性能和在滑溜路面的可控性，而且 提高了汽車在冰雪路面上的爬坡能力。 TCS 如果與 ABS 相互配合使用，將進(jìn)一步增強汽車的安全性能。 工作過程如圖所示。 T