1.1.1 汽车被动安全性研究概况
汽车是现代工业文明的产物,在1886年由德国工程师卡尔·奔驰(Carl Benz)发明。经过百余年的不断改进与发展,汽车的性能得到不断提升,使用范围不断扩大,已经成为当代生活中必不可少的一种交通工具,并在当下的社会运转中发挥着举足轻重的作用。但是,事物都是矛盾体,都具有两面性,汽车为我们的生活提供了极大便利的同时也给我们带来了许多严重问题,比如每年大量发生的交通伤亡事故、大城市中日益严重的交通拥堵、汽车的尾气与噪声污染等。在上述问题中,直接涉及人身伤亡的交通事故问题,或者说汽车安全问题,显然更为突出,而且事实上,汽车安全问题也得到了消费者、学术与工程界及政府的广泛关注与重视。鉴于汽车安全的重要性,许多发达国家先后制定和出台了一些法律法规以提高汽车的安全性,比如英国在1858年就制定和实施了关于交通安全的“红旗法”。这部“红旗法”也是世界上最早颁布实施的道路交通安全法规。1952年,德国也颁布了自己的道路交通法,涉及汽车及其零部件。第二次世界大战之后,欧洲各国制定和实行了统一的“欧洲经济共同体指令”和“联合国欧洲经济委员会”法规。日本也较早地制定了汽车安全的相关法律法规。美国、欧洲以及日本的技术法规体系是当今最具代表性的三大汽车安全法规体系。
从分类上,汽车安全可以分为被动安全和主动安全。其中,主动安全是指对事故的预防,这种对事故的预防有两个方面,一方面是指在正常行驶时对交通事故的预防;另一方面是指在事故发生前或是将要发生时,依靠汽车的先进技术自动或人为地操控汽车的制动系统或转向系统避免事故的发生。与主动安全不同,被动安全不是一种预先的对交通事故的预防,而是在事故已经发生的情况下,采取技术措施对车内的乘员以及可能会伤害到的路上的行人进行有效保护。与此相对应,在研究方面,主动安全性和被动安全性各有侧重。主动安全性的研究主要集中在开发各种先进的智能报警装置与自动驾驶装置上,使得汽车的操纵更加稳定,制动更加快捷、可靠,行车视野更加开阔,从而从技术上预防和减少事故的发生。被动安全性研究主要集中在对汽车的车身结构设计进行改进、开发安全带与安全气囊这样的乘员约束系统等,以降低事故造成的人员伤亡与财产损失。
汽车被动性安全是汽车安全的重要组成部分,对于保护乘员安全十分重要。汽车被动性安全研究又十分复杂,涉及面非常广泛,涵盖工程技术、商业法律、卫生医疗以及社会心理等多个领域,是一项系统工程。单就汽车技术研究本身就涉及许多内容,十分复杂。它包括车身结构设计和强度改进、汽车内饰的设计、乘员约束系统的设计以及人体生物力学的研究等。汽车被动安全性因与汽车碰撞事故相联系而又被称为“汽车碰撞安全性”。
汽车被动安全性研究在减少降低碰撞损坏方面有以下几个研究方向。
(1)尽量增大碰撞后乘员的生存空间:碰撞严重时,汽车车体将会发生变形,严重威胁乘员生命安全,所以增大碰撞后乘员的生存空间对于保护乘员十分重要,这主要通过改进车身结构和提高车身强度来实现。
(2)尽量降低事故中的二次碰撞对乘员造成的伤害:汽车被动性安全的重点就是要降低事故中的二次碰撞所造成的伤害,所以这方面的研究也就集中在为汽车合理配置和改进各种保护装置上,比如合理布置安全带与安全气囊,加装吸能保险杠、吸能方向盘,研制效能更好的安全带与安全气囊等。
(3)避免碰撞事故中乘员被从汽车抛出:在一些严重的碰撞事故中,汽车的速度急剧降低,有时甚至发生车体翻滚,此时乘员极有可能被从车中抛出,十分危险。而为避免乘员被抛出,可以采取加固乘员座椅、增加安全带的固定强度及加固门锁等措施。
(4)避免火灾的发生:碰撞事故发生后,车体发生变形,有可能造成车内的电路短路以及油箱漏油,从而引发火灾,所以应尽量使用阻燃内饰材料、防止漏油、防范电气系统的火情等。
(5)有利乘员逃生:严重的碰撞事故中,应想方设法方便乘员从事故车辆中逃生,这方面的措施包括为乘员设置逃生出口、加固车窗等。
(6)防止撞伤行人:措施包括优化车身设计、扩大驾驶员视野、加装保险杠与装饰条等。
乘员约束系统对乘员的安全非常重要,主要包括汽车安全气囊与座椅安全带。下面就分别简单介绍一下安全气囊与座椅安全带。
安全气囊主要用于在严重的碰撞事故中,为乘员与车体之间提供一个缓冲空间,吸收乘员的前向动量,防止乘员撞上方向盘和面板等车内物体,保护乘员生命安全。通常情况下,汽车车体的前方、侧方及顶部三个地方都装有安全气囊。由于技术的不断发展进步,安全气囊的性能也得到了不断的提升,其对乘员的保护能力不断增强,保护范围不断扩大。安全气囊从仅仅能保护前排乘员到可以保护后排乘员,从只有正面保护到也可侧面保护等。实践证明,安全气囊能够在碰撞事故中对乘员进行有效保护,降低伤害与减小损失。
安全带的主要作用是在碰撞时约束人体相对于车体的运动。安全带作用的理想过程是:在事故发生的第一时间及时收紧,将保护对象迅速而牢固的限定在所在座椅上;在此之后,当汽车事故造成的冲击力的峰值过去之后,安全带会进行适度的放松,以避免因为安全带对保护对象的拉力过大而致使乘员肋骨受伤。拉力限制器和预收紧装置都是当下先进的安全带的构建。