[科普中国]-汽车主动安全性

介绍

车主动安全性是汽车安全的一个重要方面，它是汽车本身防止或减少道路交通事故发生的一种有效机能，因此对汽车主动安全性关键技术的分析研究显得尤为重要。汽车主动安全性主要取决于汽车的总体尺寸、制动性、行驶稳定性、操纵性、信息性以及驾驶员工作条件(操作元件人机特性、座椅舒适性、噪声、温度和通风、操纵轻便性等)。此外，汽车动力性(特别是超车的时间和距离)也是很重要的影响因素。

汽车的安全性汽车主动安全性主要包括制动性能、操纵稳定性能、动力性能、轮胎性能、照明灯和信号灯的性能以及汽车前后视野性能等等。它们综合起来，形成了对汽车主动安全性的一个评价体系，也是对整车性能的全面考量的多因素。

汽车的制动性汽车的制动性是使行驶的车辆减速或停车，以及在下长坡时维持一定车速和在坡道及平路驻车的能力。汽车的制动性主要由制动效能、制动效能的恒定性以及制动时的方向稳定性三个方面来评价，其中制动效能是制动性最基本的评价指标。由于制动距离检验车辆的制动性比较直观、方便、试验重复性好，因此选取一定初速情况下的制动距离为汽车制动效能的评价指标；同时将制动效能的恒定性同制动效能合为一个方面来考虑；制动时汽车的方向稳定性用航向角来度量。2

汽车的操纵稳定性性汽车的操纵稳定性是指驾驶员以最少的修正而能维持汽车按给定的路线行驶，以及按驾驶员的愿望转动转向盘以改变汽车行驶方向的性能。它主要是由汽车的稳态响应特性、瞬态响应特性以及汽车行驶的横向稳定性三个方面来评价。针对其不同的特性分别选取稳态横摆角速度增益、方向盘阶跃输入后，汽车的横摆角速度第一次到达峰值所用的时间以及侧向稳定性系数来评价它们。
汽车的动力性

汽车的动力性主要包括爬坡能力、加速能力及最大车速三个方面。我们选用加速时间作为评价汽车动力性的主要参数。
汽车的轮胎特性汽车轮胎与安全行驶有关的特性有负荷、气压、高速性能、侧偏性能、水滑效应、耐磨耐穿孔性等。在这里我们采用模糊数学的单因素模糊评价和多因素模糊综合评价结合的方法对其进行评价，最终评价值作为轮胎性能的评价指标。汽车视野及驾驶员素质也是汽车安全的关键因素，也应该引起注意。

主动安全性关键技术针对汽车主动安全性的综合评价体系，汽车行业在相应的主动安全性环节加大投资力度，开展关键技术的研究及试验，现已成熟的技术如制动防抱死系统 （ABS）、驱动防滑控制系统 （ASR）、电控行驶稳定系统 （ESP） 等。 制动防抱死系统 （ABS）

汽车在遇到紧急情况时，要求在很短的距离和时间内停车，但是汽车前后轮又都不能强制抱死，或者会发生相应的侧片及甩尾事故。ABS 主要是借助于先进的传感器技术用来测试车轮的转速，并通过车载自控系统计算车轮滑移率来判定车轮是否抱死，由执行系统在制动过程中自动调节各车轮的制动力，使车轮在狭小的理想范围内滑移并制动下来，且车轮不会抱死。
驱动防滑控制系统 （ASR）

汽车驱动防滑控制系统是伴随着提高汽车的加速度而诞生的一项重要技术课题。提高汽车的加速性能，就是在保证车轮的附着力下，如何获得尽可能大的驱动力。在此背景下，许多大汽车公司研制了驱动防滑控制系统。ASR 能时刻反馈车辆行驶信息，运用数学算法和控制逻辑使车辆驱动轮在恶劣路面或复杂输入条件下产生最佳纵向驱动力。ASR 间接能够提高车辆的牵引性、操纵性、稳定性，减少轮胎磨损和事故风险，增加行驶安全性和驾驶轻便性，使得汽车在附着状况不好的路面上能顺利起步和行驶，所以该技术目前得到大力的推广并在多款高档轿车中得以应用。
电控行驶稳定系统 （ESP）

该系统将汽车的制动、驱动、悬架、转向、发动机等主要总成的控制系统在功能、结构上有机地结合起来，使汽车在各种恶劣工况下都有最佳的行驶性能。通过实时控制轮胎车与路面之间各种作用力均衡来保持车身稳定：轮胎通过纵向、横向滑转来传递地面施加的纵向和侧向力，进而迅速改变汽车的运动及保持其稳定性。根据附着椭圆理论，轮胎的纵向附着力和侧向附着力是矛盾的关系。ESP 通过对每个车轮滑动率的精确控制，使各个车轮的纵向分力和侧向分力迅速改变，从而在所有工况下均能获得所期望的操纵稳定性。
电子制动力分配系统 （EBD）

当刹车的时候，每个轮胎所受到的制动力不同，这样不利于车身稳定，所以 EBD 就是借助传感器检测前后轮的转动状态，并由车载微处理器高速计算出各轮胎与路面间的附着力大小来合理分配制动力，使之达到与路面附着力的理想匹配，以进一步缩短制动距离，使车身更稳定，一般和ABS 一起使用。
电子制动辅助系统 （EBA）

在车辆行驶过程中，制动辅助系统会全程监测刹车踏板，一般正常刹车时该系统并不会介入，会让驾驶者自行决定刹车时的力度大小。但当其侦测到驾驶人忽然以极快的速度和力量踩下刹车踏板时，会被判定为需要紧急制动，于是便会对刹车系统进行加压，以增强并产生最强大的刹车力道，让车辆及驾乘者能够迅速脱离险境。通常情况下，EBA的响应速度都会远远快于驾驶员，这对缩短制动距离、提高车辆行驶安全性非常有利。比如在高速公路上，可以有效防止追尾事故的发生。汽车主动安全性关键技术的研究在当今社会显得尤其重要，一些大的汽车相继推出了轮胎气压智能监测系统 （简称 TPMS），智能轮胎系统、轮胎防爆系统 （RSC） 等皆在提高汽车主动安全性，为车主的安全增加双保险