4.3.5 预防防线
1.干预预防
预防是生命保障体系的第一道防线，预防即通过对危险因素的干预将其排除，所以效果是不发生伤害，是最有效的安全保障。预防固然需要干预车、路、环境中的危险因素，但鉴于人是生命保障体系保护的第一客体，又是支配交通行为的主体，鉴于人的行为受个体意识的支配，是人的社会性的反映，所以预防不能不干预人的意识，全民的交通安全意识一日不提高，生命保障体系的有效性就不能从根本上提高，故伤害流行病学提出了“4E干预”论——教育干预（educational intervention）、工程干预（engineering intervention）、强制干预（enforcement intervention）、经济干预（economic intervention）。对人的干预必须教育与矫正相结合。教育干预要从幼儿时期就注意培养儿童养成健全的交通心理和良好的个性及交通行为习惯，交通规则、交通安全防范、交通伤害的现场处置知识的培养应从幼儿教育开始，进入中小学课程。
仅教育一途还不足以干预某些人的某些危险行为因素，必须伴以行为矫正，对违法违规行为依法依规予以必要的惩戒，对违法违规行为的姑息无异于放纵隐患。惩戒是管理的方式，管理的依据是法规（此处泛称法律和行政条例、规章等，不是宪法和法律指称的“行政法规”），法规也是促进安全技术进步和技术商业化的强有力手段，完备的法规体系是生命保障体系的基础。道路交通法规体系包括有关的法律、条例、规章，如道路交通伤害责任的刑事和民事法律、道路交通安全法及实施条例、管理车辆的规定（牌照登记、审验、改装、报废的规定）、安全检验的规定、道路交通信号的规定等。管理也包括管理人员的素质、管理体制、机构，以及管理方法、手段等，这些因素决定着管理的执行力。WHO和WB指出，在欧盟，进一步改进对现行法律的执行状况可使道路交通死亡和重度损伤的人数减少约50%[31]。WHO发布的2013年全球道路交通伤害死亡统计表明，出行人身安全风险最高的地区不在人均汽车保有量高的北美、欧洲、日本，而在人均汽车保有量不高，但法制涣散的非洲，瑞典的10万人口死亡率为2.8/105，德国为4.3/105，日本为4.7/105，加拿大为6.0/105，马拉维为35/105，利比亚高达73.4/105，东南亚国家的该数据高与大量使用摩托车有关。埃塞俄比亚、加纳、卢旺达、莱索托的万车死亡率曾是一些欧洲国家的近100倍！
图4-17 用行为矫正与教育结合，才能改变如此混乱的交通状况
《预防道路交通伤世界报告：概论》指出，从全球范围看，道路交通伤害是年轻的汽车或摩托车驾驶人的主要死亡原因，尤其以十几岁的青少年和男性的死亡率为高。新西兰1987年实行机动车阶段分级驾照制度，澳大利亚、加拿大和美国先后效仿。新西兰的办法是：在通过笔试和面试后获得6个月的监督驾驶资格，需要在有资质的驾驶人监督下驾车；然后是18个月的限制驾驶阶段，22：00至5：00不得驾车，不得搭载20岁以下的乘客，血液中酒精含量不得超过0.03g/dL；在限驾期结束后须通过路考方能获得正式驾照。在新西兰，分级驾照制度使初学的年轻驾驶人的严重碰撞事故下降了8%，澳大利亚则下降了1/3，对美国的研究也表明，驾照分级制度有助于大幅减少年轻驾驶人在车祸中的死亡率。据公安部网站报道，我国自2011年5月1日实施醉驾入刑半年以来，全国查处酒后驾驶车较上年同期下降47.9%，因酒驾造成交通事故死亡人数较上年同期下降27.3%，惩治和震慑的矫正作用得以体现。
2.减少危险暴露
《预防道路交通伤世界报告：概论》提出了提倡选择较安全的出行方式和避免暴露于高危的交通环境的干预措施。WHO和WB认为，要消除人们外出和旅行的需求或欲望是不可能的，但人们暴露于各类道路交通危险的持续时间和强度能够降低。减少暴露要从城镇规划做起，WHO和WB提倡灵巧发展（smart growth）减少危险暴露。灵巧发展即围绕着一个步行或骑自行车可到达的城镇中心发展的模式，从而避免散漫发展。生活在这种社区中的人们工作、上学、购物、休闲娱乐都在适宜步行、骑自行车或乘公交车到达的距离内，从而减少驾车外出，减少了危险暴露。报告提出，为弱势道路使用者提供更简捷的安全出行路线，提倡使用较安全的旅行方式，限制两轮摩托都可减少危险暴露。欧洲交通安全委员会（European Transport safety Council）的一项研究发现，以途中里程计算，乘两轮摩托的死亡风险比乘轿车约大19倍，步行比乘轿车者大8倍，骑自行车比乘轿车大近7倍，而乘轿车的死亡风险比乘公共汽车和客车大9倍；以途中时间计算，乘两轮摩托的死亡风险比乘轿车约大16.6倍，步行与乘轿车相同，骑自行车比乘轿车大2倍，而乘轿车的死亡风险比乘公共汽车和客车大11.5倍[32]。《预防道路交通伤世界报告：概论》认为，提供便利和价格适中的公共交通，就能减少采用高危出行方式的路程。使用公共交通时，常需辅以步行或骑自行车。虽然两种辅助出行方式有较高的风险，但与机动车相比，对其他道路使用者构成的危险相对较低。
3.汽车的主动安全性能
车辆的故障，如爆胎、制动失灵、转向失常、灯光失控、强度失效等原因也造成道路交通事故。《预防道路交通伤世界报告：概要》指出，车辆缺陷导致的碰撞占所有碰撞的3%～5%。欧盟委员会在一份报告中指出，如果欧盟所有的小客车的设计都达到最佳标准，约50%的致死致残性伤害是可以避免的。2004年中国发生一次死亡10人以上特大恶性事故55起，其中因机动车制动失灵导致的特大事故6起，占这类事故总数的10.9%；低速货车（农用车）、三轮车和拖拉机等安全技术性能不良的车辆造成特大事故8起，占这类事故总数的14.5%。总计占特大事故总数的25.4%。如何既满足经济欠发达地区人群对机动交通的需求，又有效地保障他们使用车辆的安全，是当前和今后一段时间汽车工程学需要研究的课题。
汽车安全性能可以按起作用的时间分为主动安全（active safety）和被动安全（passive safety）。主动安全亦称“积极安全”“首要安全”，指事故发生前预先感知到潜在危险而操纵汽车避险的性能。被动安全指事故发生时保护事故的参与者，使伤害和损失降低到最小的性能。汽车安全性能的分类见图4-18。
主动安全是汽车技术最活跃的领域之一，一切增强视认性、制动性能、紧急处置性能、操纵稳定性、行驶稳定性、驾驶舒适性、可靠性，为驾驶人提供有助于控制车辆的信息和防止疲劳驾驶的性能均可归入主动安全性能的范畴。鉴于人的固有缺陷，需要借助机器来弥补人有关交通安全的能力缺陷。现代生物技术、微电子技术、光电技术和通讯技术为主动安全开辟了智能领域，主动安全的最高境界是大交通系统的智能化。本节概略介绍目前常规的车载端网络层次的主动安全辅助技术，其他一些预防安全技术将在4.6节中讨论。
按照定义，初级形态和经典初期形态的汽车上的转向装置、制动装置、车灯、后视镜等都属主动安全设施，但那时的这些设施要通过驾驶人的操纵才起作用，而人的感知、反应能力都有限，故当时汽车的主动安全性能囿于人的感知、反应力的域内。自从ABS从飞机引入汽车后，开启了汽车主动安全性能突破人的阈限的自动化时代。
图4-18 汽车安全性能分类
自动化纵然已成主动安全性技术的前沿，但仍不可松懈对传统主动安全性能的追求和开拓，如，手伸可及操控界面（hand reach envelopes）的优化设计，驾驶舒适性设计，长途货运车驾驶室居室化设计，减少人员停车后在会车侧外操作，以减少危险暴露的设计等。
（1）车轮防抱死制动系统（ABS）及主动安全功能集成
试验发现，轮胎的滑移率越低，同一侧偏角下的路面对轮胎的侧向力与垂直载荷之比越大，即轮胎保持方向稳定性，抗侧滑的能力越大。制动时若能使滑动率保持在较低的数值，则可兼获较大的制动力系数与较高的侧向力系数，如此，汽车的制动性和操纵稳定性俱佳，可提高汽车的安全性，尤其是在溜滑路面上的安全性，还能减少轮胎磨损。
ABS的发展史不止有一个版本，Wikipedia之Anti-lock braking system条目说，法国汽车和航空业先驱加布瑞尔·沃森（Gabriel Voisin，1880—1973）于1929以“阈值制动”（threshold braking）的名义第一个开发出飞机使用的ABS，1958年，英国皇家恩菲尔德（Royal Enfield）公司在超级流星（Super Meteor）摩托车上试验使用邓禄普（Dunlop）公司的Maxaret ABS，20世纪60年代在有限的汽车上使用，这些机械ABS经试验性使用，被认为昂贵且不可靠，没有多大前途。福特公司1970年将ABS作为选用装置用于林肯大陆（Lincoln Continentals）上，次年成为标准装置。克莱斯勒携手本迪克斯（Bendix）公司将计算机引入ABS技术，并将三通道四传感器ABS用于1971年出品的英普瑞尔（Imperial），被证实功能和可靠性都大有改进。引入微处理器后，奠定了ABS智能化的发展方向，从此得到广泛的应用，1981年被移植到商用车上。
作为自动化主动安全功能的起点，ABS已从最初的ABS与ASR集成防抱死/防滑转功能发展到防滑转滑移、防侧翻、防碰撞的集成控制，成为综合性的主动安全系统。如集成ABS/ASR的EBS/ACC集成、集成ABS/ASR中嵌入电子制动力分配（EBD）的ABS＋EBD、集成ABS/DYC/TCS的电子稳定程序（ESP）等。随着主动安全系统的功能由单一走向多元，各家公司开发的集成主动安全系统出现功能同名相异，如与博世（Bosch）公司的ESP功能基本相同的系统，宝马（BMW）叫DSC，丰田叫VSC，沃尔沃（Volvo）叫DSTC，威伯克（Wabco）叫ESC，戴姆勒用于用于重型货运车的叫TSC。
EBS的处理器根据收到的轮速信号、载荷信号、踏板行程信号、制动摩擦片磨损信号以及发动机、缓速器和变速器的信号，经处理后向电磁阀和后桥模块发出控制指令，使各轴的制动力得以合理分配。ABS只在轮胎的滑移率超过设定的阈值才起作用，而EBS在踏下制动踏板的时候即开始工作。EBS除了集成了ABS/ASR的功能之外，还独具许多功能，如使各轴制动摩擦片磨损均匀、制动距离缩短、制动柔和等。ESP综合控制轮胎的滑移率和整车横摆运动，通过合理分配轮胎上的纵向力和侧向力精确控制极限附着情况下的动力学行为，使汽车在保障安全的前提下，能够最大限度地利用物理阈限。它的传感器在行驶中实时监测转向角度、车速、油门开度、制动力、横向加速度和车身倾角等，据此判断驾驶人的操纵意图与安全边界条件的差距，然后调整发动机的转速和制动力分配，修正过度或不足转向。TSC由一个偏航角度传感器和横向加速度传感器组成，当汽车实际转角与转向盘转角的偏差超出阈限时，ECU即对汽车实施控制。控制分三个步骤，第一步先对外侧前轮制动，避免产生过度转向，第二步对挂车实施制动降低车速，第三步降低发动机动力输出，如此可让车辆状态稳定，并按照希望的轨迹行驶。图4-19是试验中Actros列车，图为没有启用TSC的Actros在高速下急速变线行驶时车身侧倾，挂车车轮离地，而在湿滑路面上作同样变线行驶时，挂车失控，左右大幅度摆动。TSC启用后，失控趋势消除，即使在湿滑路面上也没有出现挂车摆动的现象。
图4-19 梅赛德斯-奔驰TSC的对比试验
（2）自适应巡航控制（ACC）
ACC是在定速巡航的基础上，在汽车前方增设雷达传感器扫描前方路况的电子控制系统，是能自动与同车道同向行驶的前方车辆保持设定的安全车距，或当路况允许时，自动将车速调整到设定的车速的装置，如图4-20所示。ACC功能仅在主干道交通状况良好时才可使用。选择跟随模式并设置安全距离和车速后，跟随模式指示灯即亮起，仪表开始显示前方车辆的速度、设定的安全距离及与前方车辆距离的变化。此时，驾驶人可松开加速踏板，汽车保持设定的速度行驶，驾驶员不予干预，汽车不会减速或停车。当前方有车辆驶入相同车道或前方车辆减速时，ACC会控制发动机、辅助制动及行车制动减速，将与前车的距离调整至设定的安全车距，并保持新的巡航速度，仪表也会显示新的巡航速度，而当需要时，驾驶人可随时通过制动踏板施行制动。在高速公路上长时间行车时采用ACC，既提高了安全性，使驾驶变得轻松，还可节约燃料。但是，ACC施加的制动强度有限，在紧急情况下，还不能避免碰撞，防撞警告系统（CWS）则可增强ACC的防撞功能。当出现ACC以最大强度制动还可能发生碰撞时，CWS即以声、光信号报警，提醒驾驶人采取避险措施。随着两车间的距离变小，CWS会以大于ACC提供的制动强度进行制动，避免发生追尾。
(https://www.daowen.com)
图4-20 ACC基于车速的安全距离控制
（3）自动紧急制动（AEB）
基于ACC、CWS，威伯科开发了AEB。AEB在ACC/CWS雷达传感器的基础上，在挡风玻璃中央处安装了视频摄像仪，利用雷达信号和视频信号识别前方的物体是行驶的车辆还是静止的物体，通过对两种信号作精确处理，首先采用声、光报警，然后自动实施发动机控制或制动控制。如驾驶人还未采取避险措施，AEB经计算确认按当前的状况碰撞已无可避免，即自动实施紧急制动，直至停车。像这样先提醒，后采用温和的控制措施，在温和控制无效时，才采取停车措施的控制称为“友善控制”（friendly control）。
（4）主动辅助制动（ABA）
戴姆勒在货运车上推出ABA。ABA是使用三束雷达的友善控制系统，当ABA探知车道前方有障碍物进入150m的距离时，系统就会持续计算两车的速度差。如果发现可能发生追尾，ABA就会发出声、光警报，提醒驾驶人采取避险措施，接着实施部分制动（30%制动），如仍不能解除危险，ABA则施行全制动。
（5）车道辅助
防止驾驶人分心致使汽车偏离车道的装置。戴姆勒智能车道辅助（TLA）由安装在挡风玻璃后的摄像仪和车载处理器组成，摄像仪扫描道路标识，并把道路信息传输给ECU，如果汽车与道路标识的横向距离的变化超过了阈限，系统便发出声讯警告，直至车辆与车道标识的横向距离恢复正常。先进的车道辅助探测到驾驶人失去控制能力后，会一面打开车外的灯光报警，一面温和制动，引导汽车安全停驻。有的还包含施工区辅助。
（6）车辆动态集成管理（VDIM）
丰田开发的集成控制系统，集成了丰田车辆稳定控制（VSC）、牵引控制（TRAC）、制动辅助（BA）、电动转向（EPS）、EBD和ABS等，之前这些控制功能各自采用独立的软件程序。重要的是，VDIM是所有系统功能的基础，而不是ECU按重要性排序处理。
（7）安全盾（Safety Shield）
日产（Nissan）推出的安全盾是一系列主动安全功能的组合，以“预见危险，提示危险，规避危险”的思路集成主动安全功能，包括智能制动辅助（IBA）、车距控制辅助（DCA）、全速段智能巡航控制（ICC with full speed range）、盲区警示（BSW）、盲区碰撞预防（BSI）、车道偏离警示（LDW）、车道偏离预防（LDP）、倒车碰撞预防（BCI），以及带有移动物体监测（MOD）功能的360°全景监控影像（AVM）（图4-21）。
图4-21 安全盾部分功能集成示意图
DCA实时检测与前车间的距离是否在安全车距内，如果前车减速，驾驶人未采取减速措施，灯光和声响会发出警示，加速踏板产生反向力，提示危险存在，IBA也会介入控制，直至驾驶人采取减速措施。在紧急情况时，在驾驶人没有采取正确的处置措施的情况下，IBA会采取制动措施，即使不能避免碰撞，也能减少事故对人和车的伤害。巡航虽使驾驶轻松，却使驾驶人容易犯困，造成危险隐患。启动ICC，驾驶人可以设定与前车之间的动态车距，如前车减速，ICC会将车速降低到与前车一致继续巡航，当前车加速时，ICC会控制车速使汽车保持设定的车距。如遇时行时停的交通状况，ICC还可提供随前车停车后自动起步的功能。在巡航状态下，如旁边车道有一辆速度很慢的汽车强行插入车道，ICC会紧急制动，将车速降至与插入车辆相同的速度，并保持设定的车距。当前方车辆驶离车道后，ICC恢复先前的巡航状态。车辆后方左右两侧往往是视盲区，驾驶人变道时经常会因为看不到到盲区里的车辆造成事故。BSW＋BSI可避免因盲区造成的碰撞。并道时如侧后方有车辆靠近，A柱上的警示灯会亮起，如警示未引起注意，BSI会选择一侧车轮作轻微制动，使汽车产生适度偏航，避开危险。LDW和LDP读取路面标线，当检测到偏离车道时，发出警示，用IBA制动将汽车导回原车道。挂入倒档后，BCI便会自动启动，位于车后部的传感器会监测车后和侧后的情况。如发现有车辆或移动物靠近，BCI立即以声响和图像发出警示，如驾驶人忽视警示，BCI会启动制动。AVM通过安装在车身四周的四个超广角摄像头拍下四周的情况，在车内显示屏上显示俯瞰的无缝合成图像，驾驶人可全面掌握汽车四周的实况。MOD在停车过程中，监测车辆四周的移动物体，如遇可能发生碰撞的情况，即发出声响报警。
（8）轮胎压力监测系统（TPMS）
轮胎的工作状态直接关系着汽车的行驶安全，有报道称，每年有46%在高速公路上发生的交通事故是由轮胎故障引起的，其中爆胎占70%[33]。TPMS可有效降低轮胎故障引发事故的风险，还可降低油耗。TPMS分为间接式（iTPMS）和直接式（dTPMS）两种。iTPMS用ABS的轮速传感器监测轮胎的线速度，ECU比较其间的速差，间接监测轮胎压力。当胎压降低时，轮胎直径会变小而导致线速度低于胎压正常的轮胎，这一变化达一定值即触发报警。iTPMS属事后被动型TPMS。dTPMS在每只轮胎里都装压力传感器直接测量胎压和温度，用无线发射器将胎压信息发送到ECU，ECU将各胎压数据显示在仪表上。当胎压低于阈值或漏气时，系统即报警。dTPMS属事前主动防御型TPMS。iTPMS成本低，只需在全轮ABS中加装一个分析软件，但只有在胎压低到能测出线速差时才起作用，且会出现误报。dTPMS可实时提供直接测量的各轮的精确胎压及温度，停车时也能显示胎压，但成本高，安装和维修需专业人员。
复合式TPMS兼具两者优点，它在两个互相成对角的轮胎内装备直接传感器，另两轮装备间接式系统。与全部使用直接系统相比，可降低成本，克服间接系统不能检测出多个轮胎同时出现气压过低的缺点，但仍然不能像dTPMS那样提供所有轮胎内的实时压力值。
还有一些车载安全辅助，名称不同，功能大同小异，如临近控制辅助（PCA）、预防碰撞安全系统（pre-crash）等。
4.道路设计
道路的不安全因素造成某些事故多发路段，如道路的线性设计不良、曲线横坡不足、缺少安全诱导设施、标志标线设置缺陷、防护栅栏设置不当、道路维护不善、城市快车道人行天桥选址不合理等缺陷都是造成交通事故的原因。一些道路交通事故特别频发的地段成为恐怖的“死亡之谷”。甘肃G312线1698～1705.4km处自2000年10月—2003年10月三年的时间里，共发生交通事故1470起，死亡105人，被称为“死亡之谷”[34]。八达岭高速公路进京方向50～55km路段，高度落差300m，平均坡度6%，通车近五年的时间里，发生重、特大交通事故32起，死亡49人，也曾称为“死亡之谷”。经对公路进行工程整治，以后没有发生重大交通事故。有研究发现，大多数行人和骑车人都会选择较短、较方便的路线，即使安全性差也甘冒风险。行人宁愿冒险穿越公路，也不愿多走几步去过人行天桥[35]。公安部交管局公布了中国10大危险公路路段，这些路段坡陡、坡长、弯急、弯多、道路设施不完善，其中开通至2013年10月死亡上百人的有五条路段，死亡最多的达158人，平均年死亡率最高的达23人。
有人希望能研发一种新的铺路材料，这种材料兼有降低路面噪声、增加附着系数、防止路面结冰等功能，用以提高行车安全性。
5.自然环境
环境因素也会造成道路交通事故，如交通流量对安全行车的不利影响、混合交通、恶劣的气候等。美国加州的中央谷（central valley）以突降图尔雾（tule fog）闻名。通过中央谷的99号和1—5号高速公路多次因不期而降的这种以峡谷周围生长的植物香蒲命名的浓雾而引发生连环撞车，这两段公路有世界上最危险的路段之称。后来，在中央谷的某些高速路段安装了可变信息牌（changeable message board），用摄像系统监测能见度，当空气中湿度增加时，红外线光束就会发出信号，这种信号经计算机处理，然后转换为警告标识。当能见度为500ft时，可变信息牌显示“前方有雾”的警告，当能见度为200ft时，可变信息牌显示“前方有浓雾”的警示。自从这套系统投入使用以来，再也没有发生过因大雾引发的严重事故。因突然降临的团雾，因雾、雨、雪天气造成汽车追尾的报道时而见诸媒体。在遭遇恶劣气象时关闭高速公路就是一种主动预防的安全措施。
6.智能交通系统（ITS）：通向未来的汽车交通安全之路
车祸的根源在于尚不可预知的突发性，使事故的介入者来不及采取正确的避让措施，因此，就物质系统而言，人们寄希望于包括智能汽车在内的具有系统控制功能的智能交通系统来预知事故发生的可能，从根本上避免车祸，消除塞车并降低车辆排放污染。ITS涉及道路建设、区域规划、通讯、信息、汽车及零部件、计算机软件等技术领域的大规模综合集成。美国运输部技术研究与发明管理署（RITA）副署长格雷格·文佛瑞（Greg Winfree）说：“过去50年，集中研究在碰撞中如何保存性命；今后50年，研究将聚焦于避免车祸发生。”[36]