汽车安全性能与检测-汽车使用性能与检测

【知识引导】

随着人们对汽车的安全性能越来越重视，选购车辆时对汽车的安全配置要求也越来越高。由于科技的进步，汽车上的安全装置也越来越多。总体来说，汽车的安全装置可以分为两类：主动安全装置和被动安全装置。

知识点一　主动安全装置

车辆的主动安全装置是指任何状态下能够使驾驶员有效控制车辆从而避免发生事故的各类设施、设备，包括指示系统、照明系统、稳定系统、转向系统、制动系统、汽车防碰撞预警系统等。

1.指示系统

指示系统主要是把汽车各系统的工作状态以一定的方式通知给驾驶员，以便让驾驶员对即将到来的危险做好应对措施，以避免危险的发生或减小危险的危害性。指示系统主要包括仪表盘故障警报灯、胎压监测系统、抬头显示系统、倒车雷达与倒车影像等。

（1）仪表盘故障警报灯

仪表盘故障警报灯可以将汽车各系统的工作状态以灯光、警报音等方式通知驾驶员。比如ABS（防抱死制动系统）故障灯点亮，表示汽车的ABS 出现故障，此时ABS不起作用，驾驶员要对制动时有可能发生的方向失灵做好准备；还比如转向助力警告灯点亮，表示转向系统故障，驾驶员就要对即将发生的转向沉重有心理准备；其他如安全气囊警告灯、安全带警告灯、发动机故障警告灯等，都是通知或警告驾驶员做好安全预防。

（2）胎压监测系统

汽车轮胎压力监视系统，英文缩写为“TPMS”。它的作用是在汽车行驶过程中对轮胎气压进行实时自动监测，并对轮胎漏气和低气压进行报警，以确保行车安全。该系统与汽车安全气囊、防抱死制动系统（ABS）一起被美国运输部和国家高速公路安全管理局列为汽车三大安全系统之一。

（3）抬头显示系统

抬头数字显示仪（HUD）为风窗玻璃仪表显示系统，又叫平视显示系统，它可以把重要的信息映射在风窗玻璃的全息半镜上，使驾驶员不必低头，就能看清重要的信息。这种显示系统的优点是：

① 驾驶员不必低头，就可以看到信息，从而避免分散对前方道路的注意力。

② 驾驶员不必在远方的道路和近处的仪表之间转移视线，可避免眼睛的疲劳。

（4）倒车雷达与倒车影像

倒车雷达与倒车影像都能够把汽车尾部的路况传递给车内驾驶员，以便于驾驶员更准确地判断路况，提高安全性，避免事故的发生。

2.照明系统

汽车的照明系统主要指各种灯光，能够照亮足够远的距离，以便看清道路的情况或让别人尽早发现自己。照明系统主要包括氙气大灯、LED（发光二极管）大灯、激光大灯、雾灯、日间行车灯、高位刹车灯以及随动转向大灯等。

（1）氙气大灯、LED 大灯、激光大灯

随着车速的提高，原有的卤素大灯已经不能满足照明亮度和照明距离的需求，因此，氙气大灯、LED 大灯、激光大灯等应运而生，它们共同的特点就是亮度高、照射距离远。

（2）日间行车灯

日间行车灯是指使车辆在白天行驶时更容易被识别的灯具，装在车身前部。日间行车灯的最大功效，是提高车辆的被辨识性，在国外行车开启头灯，可降低12.4%的车辆意外，同时也可降低26.4%的车祸死亡概率。为提高行车安全性，欧盟规定：自2011 年起，欧盟境内所有新车必须安装日间行车灯。汽车发动机一经启动，日间行车灯自动开启，以引起路上其他机动车、非机动车以及行人的注意。当夜晚降临，驾驶者手动打开近光灯后，日间行车灯则自动熄灭。

（3）高位刹车灯

高位刹车灯一般安装在后备厢盖上、车尾顶部或者后风挡内，以便后面行驶的车辆易于发现前方车辆刹车，起到防止追尾事故发生的目的。高位刹车灯的作用是警示后面行驶的车辆，从而避免发生追尾事故。没有高位刹车灯的车辆，尤其是底盘较低的轿车和微型汽车在刹车时由于后刹车灯位置较低，通常亮度也不够，导致在其后面跟随行驶的车辆特别是底盘较高的卡车、客车和公共汽车的司机有时很难看清楚，因此发生追尾事故的隐患就比较大。大量研究调查结果证明，高位刹车灯能够有效防止和减少汽车追尾事故的发生。因此，高位刹车灯在许多发达国家得到了广泛的应用。例如，在美国，按照法规要求，从1986 年开始所有新销售的轿车都必须装备高位刹车灯。

（4）随动转向大灯（AFS）

AFS 又叫自适应转向大灯系统，它能够根据汽车方向盘角度、车辆偏转率和行驶速度，不断对大灯进行动态调节，适应当前的转向角，保持灯光方向与汽车的当前行驶方向一致，以确保为前方道路提供最佳照明并为驾驶员提供最佳可见度，它能够根据行车速度、转向角度等自动调节大灯的偏转，以提前照亮“未到达”的区域，提供全方位的安全照明，从而显著增强黑暗中驾驶的安全性。在路面无（弱）灯或多弯道的路况中，随动转向大灯可扩大驾驶员的视野，而且可提前提醒对方来车。

3.稳定系统

车身稳定控制系统是当汽车遇到紧急转弯、紧急加速和紧急制动等突发情况时，车辆可以迅速感知并采取相应的制动措施，如对每个轮胎进行单独控制，同时降低引擎的输出，维持车身的稳定。它是汽车上重要的主动安全系统，能够极大提高车辆操控安全系数和驾驶便利性。其名称各大汽车厂商有所不同，如大众ESP、本田VSA、丰田VSC、通用ESC、宝马DSC 等，但功能是一样的。

4.转向系统

随着技术的进步，聪明的汽车工程师们发明出了电动助力转向、四轮转向、随速转向等装置，极大地提高了转向系统的主动安全性。

（1）电动助力转向

电动助力转向系统英文缩写为“EPS”，该系统由电动助力机直接提供转向助力，具有节能、调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。电动助力转向系统是汽车转向系统的发展方向。

（2）四轮转向

四轮转向（4WS）除了传统的以前轮为转向轮，后轮也是转向轮，即四轮转向。其主要目的是提高汽车在高速行驶或在受侧向风力作用时的操作稳定性，改善在低速条件下的操纵轻便性，以及减小在停车场等行驶的转弯半径。

（3）随速转向

动力随速转向的运用，是汽车在高速时需要把方向盘打大点才能超车，不容易漂，行车更安全，而低速过弯则可以少打方向盘就能顺利过弯，比较省力，并且有自动调整转向比的作用；当汽车在中高速区域转向时，能保证提供最优的动力放大倍率和稳定的转向手感，从而提高高速行驶的操纵稳定性。(www.chuimin.cn)

5.制动系统

汽车上最主要的主动安全系统就是制动系统，在其基础上，扩展出了很多的制动辅助系统，如ABS、EBD、CBC、EBA、BAS、BA、ASR、TCS、TRC、HAC、AUTOHOLD、HDC、BOS 等，这些系统或是增大制动力，或是在制动时维持车身稳定。

（1）ABS（防抱死制动系统）

ABS 靠电控系统的自动控制把车轮的制动力控制在车轮抱死的边缘，提供最好的制动性能，同时保持方向的可控，保证汽车的制动方向稳定性，防止产生侧滑和跑偏。

（2）EBD（电子制动力分配）

EBD 能够根据汽车制动时产生轴荷转移的不同，自动调节前、后轴的制动力分配比例，提高制动效能，并配合ABS 提高制动稳定性。

（3）CBC（弯道自动控制）

在转弯制动时，CBC 与防抱死制动系统配合工作，分别控制每个车轮制动缸的压力，从而减少过度转向和不足转向的危险。通过这种方式，实现了最优的制动力分配，即使在恶劣的驾驶条件下，也能确保汽车在转弯制动时的稳定性。

（4）ASR、TCS、TRC（牵引力控制系统）

这三个系统对保持汽车的稳定性有很大的作用。当汽车行驶在雪地等湿滑路面上时，在加速时驱动轮容易打滑空转，如果是后轮打滑，将会造成甩尾；如果是前轮打滑，车子方向就容易失控，导致车子向一侧偏移。而这个系统会将车轮的滑动控制在一定的范围内，防止驱动轮快速滑动，使车辆能平稳地起步、加速，保持汽车沿正确方向行驶。

（5）EBA、BAS、BA（制动力辅助系统）

制动力辅助系统通过驾驶员踩踏制动踏板的速率来理解它的制动行为，如果它察觉到制动踏板的制动压力恐慌性增加，即判断驾驶员将要进行紧急制动，制动力辅助系统会在几毫秒内启动全部制动力，促使刹车系统更快地达到最大的制动效能，从而提供一个有效、可靠、安全的制动。制动力辅助系统可显著缩短紧急制动时的制动距离。

6.汽车防碰撞预警系统

随着汽车大量增加，路上车流不息，使道路交通事故率逐年大幅度增加，造成大量人员伤亡和财产损失。交通事故的主要原因包括超速行驶、占道行驶、酒后驾驶、疲劳驾驶等，而碰撞是交通事故的主要表现形式，其中大部分是车-车碰撞和人-车碰撞。碰撞预警系统简称AWS，它的主要作用是弥补驾驶员的疏忽（车祸发生的主要原因），把各种不同的危险情况提示给驾驶员。AWS 是一款能预测到行车危险并在碰撞危险发生前2.7 s 向驾驶员发出警报，预防交通事故发生的产品，被称为“永不疲倦的第三只眼”。三种不同的预警类型：前碰撞预警系统（FCWS）、车道偏离预警系统（LDWS）、车距监控和预警系统（HMWS），这几个系统共用雷达或摄像头等传感器，实现硬件系统共用，降低搭载成本。

（1）前碰撞预警系统（FCWS）

前碰撞预警系统通过雷达或摄像头等车载传感器感知车辆前方的行驶环境，当本车与前方目标存在碰撞危险时，通过视觉、听觉或触觉等警告驾驶员采取适当的避撞措施。FCWS 只提供对驾驶员的警告，不涉及车辆纵向运动控制。

（2）车道偏离预警系统（LDWS）

车道偏离预警系统运用图像识别技术，辅助提醒驾驶者当车辆无意识偏移时（即当驾驶员由于精神不佳、粗心、疲劳驾驶、路况变化、进出隧道时视力未恢复的情况下，没有打转向灯而进行变道行驶）发出警示。LDWS 只提供对驾驶员的警告，不涉及车辆横向运动控制。

（3）车距监控和预警系统（HMWS）

车距监视功能帮助驾驶员更好地驾驶，并通过使用图像显示器来保持安全有效的车距。如果驾驶员没有保持安全的车距，那么它会发出预警声音，图像显示器上的颜色会变成琥珀色，并逐步变为红色，起到对驾驶员的提醒作用，可大大减少由于驾驶员对有效安全车距判断失误而造成的追尾。

知识点二　被动安全装置

汽车被动安全技术是指一旦事故发生，能保护车辆内部乘员及外部人员，使直接损失降到最小的技术。被动安全技术主要包括碰撞安全技术、碰撞后伤害减轻与防护技术等。

1.吸能车身

它的作用是在吸收汽车动能的同时减缓车内乘员的移动程度，保证乘员有足够的生存空间。发生碰撞事故时对车内乘员的保护主要通过车体结构的溃缩实现，通过预先设定的褶皱永久变形，能够吸收外力冲击的大部分。例如，汽车上位置的危险性顺序（由大到小排列）是：右前、左前、右后、左后、后面。从中可以看出，驾驶和副驾驶座部位最易受到伤害，因此将转向柱设计为可缩进式，碰撞时能折叠一定的距离；前、后保险杠有吸收动能的作用；在各类交通事故中，侧撞的占比很高，故对车身侧面的防护不能忽视。通过加装防侧撞钢梁于中门柱，同时在左右两侧车门内增添加强筋，可以有效地吸收侧面撞击能量，而且使驾乘人员在事故发生后不借助工具即可打开车门离开出事车辆，从而保护人体免受潜在损伤；车顶要有一定的刚度，保证翻车后不被压扁等。

2.安全带

安全带作为主要的乘员约束装置，是目前最有效的安全设备。其单独使用时可以减少42%左右的死亡率。汽车上的安全带，按固定方式分为两点式、斜挂式、三点式、四点式（常用于赛车）四种。其中，较先进也最安全的是预紧式安全带。当汽车发生碰撞事故的一瞬间，乘员尚未向前移动时它会首先拉紧织带，立即将乘员紧紧地绑在座椅上，然后锁住织带，防止乘员身体前倾，有效保护乘员的安全。理想的安全带作用过程是：首先，及时收紧，在事故发生的第一时刻毫不犹豫地把人“按”在座椅上；然后适度放松，待冲击力峰值过去，或人已受到气囊的保护时，适当放松安全带，避免因拉力过大而使人肋骨受伤。最先进的安全带都带有预收紧装置和拉力限制器。其工作原理是当探头收集到撞车信息时，会释放出电脉冲，该脉冲传递到气体发生器上，引爆气体。爆炸产生的气体在管道内迅速膨胀，压向所谓的球链，使球在管内往前窜，带动棘爪盘旋转。棘爪盘与轴连为一体，安全带就绕在轴上，从而实现了安全带的瞬间预收紧功能。从感知事故到完成安全带预收紧的全过程仅持续千分之几秒。管道末端是一截空腔，用于容留滚过来的球。事故发生后，安全带在预收紧装置的作用下，已经绷紧了。安全带拉力限制器检测到负荷达到预定情况时，会在一定程度上放松安全带，避免因拉力过大而使人肋骨受伤，从而实现了安全带的拉力限制功能。在安全带预收紧装置和安全带拉力限制器的共同作用下，安全带的保护能力几乎达到了理想状态，给乘员提供可以信赖的安全保护。

3.安全气囊

安全气囊在汽车上是一种辅助的乘员约束装置，能使事故死亡率下降18%左右，与安全带配合使用时能把伤亡率降低60%左右。安全气囊起步于20 世纪80 年代后期，90年代得到迅速发展。安全气囊的装用，大大降低了碰撞中乘员受伤的风险。安全气囊主要由传感器、气体发生器、气囊系统三部分组成。传感器的功能是检测、判断车体所经受的撞击信号，决定是否启动安全气囊；气体发生器的功能是在传感器的控制下根据信号指示产生点火动作，点燃固态燃料（常用叠氮化钠NaN3）并产生气体（主要是N2）向气囊充气，使气囊迅速膨胀展开保护乘员；气囊一般装在方向盘毂内紧靠缓冲垫处，其容量为50～90 L，做气囊的布料具有很高的抗拉强度，同时气囊设有安全阀，当充气过量或囊内压力超过一定值时会自动泄放部分气体，避免将乘客挤压受伤。传统安全气囊的设计是在发生正面撞车事故时避免车内乘员的头部、颈部或胸部强烈撞击在仪表盘、方向盘或挡风玻璃上。在后面碰撞、翻车或大多数侧面碰撞的情况下，它不会被引发。随着技术的发展，安全气囊的保护范围进一步扩大，开发出了侧面安全气囊、发动机罩宽幅气囊、车外气囊等，从前排乘员前方保护扩展到前排乘员的侧面、膝部和后排乘员的前方与侧面甚至车外行人。同时，安全气囊已出现智能化，能识别乘员席有无乘员，有无逆向儿童座椅，乘员身材大小、重量、坐姿、是否佩戴安全带等，并根据上述信息调整动作，以求最大限度地减少失误和保护乘员。但要注意，气囊仅仅是作为一种辅助保护装置，避免乘员受到二次撞击，为得到最好的保护效果，必须正确佩戴安全带。

4.安全头枕

在车辆发生追尾时，人体由于惯性会向后倒，此时车辆加速或减速的压力都集中在人体脆弱的颈部和头部，而头枕则对此起缓冲作用，保护人体头部。安全头枕一般设置于前排座椅上。当轿车受到后部的撞击时，头颈保护系统会迅速充气膨胀起来，其整个靠背都会随乘坐者一起后倾，乘坐者的整个背部和靠背安稳地贴在一起，以最大限度地降低头部向后甩的力量，座椅的椅背和头枕会向后水平移动，使身体的上部和头部得到轻柔、均衡地支撑与保护，以减轻脊椎以及颈部所承受的冲击力，并防止头部向后甩所带来的伤害。但要注意的是，安全头枕的安全性不仅在于其质量上，还与其安装位置、角度有关。不舒适的头枕在汽车事故中不会带来多大的安全保证。汽车头枕属于国家汽车整车强制认证检测项目中的一项，在材质、强度、吸能性、位置和大小等方面都有严格的规定。目前的国家标准中，只对轿车前排座椅配置汽车头枕进行了规定，而对后排座椅是否配置汽车头枕并没有强制规定，国外如欧盟的汽车强制标准也没有对后排座椅规定这一项。

5.安全玻璃

汽车发生碰撞事故时风窗玻璃的性能如何，对高速行驶的汽车安全性影响较大。汽车安全玻璃一般具有足够大的变形余量和柔性，一方面可保证正常状况下良好的视觉效果；另一方面既能防止碰撞时乘员从窗中飞出，又不致对其头、颈等部位造成较严重伤害。安全玻璃可分为强化玻璃和夹层玻璃。强化玻璃的特点：第一是强度较普通玻璃高数倍且抗弯；第二是使用安全，其承载能力的增大改善了易碎性质，即使钢化玻璃破坏，也呈无锐角的小碎片，极大地降低对人体的伤害。钢化玻璃的耐急冷急热性质较普通玻璃有3～5 倍的提高，一般可承受250 °C 以上的温差变化，对防止热炸裂有明显的效果。夹层玻璃通过在两片或多片玻璃之间夹一层或多层有机聚合物中间膜，经过特殊的高温预压（或抽真空）及高温高压工艺处理后，使玻璃和中间膜永久粘合为一体。当玻璃碎裂时，碎片也会被粘在薄膜上，从而避免碎玻璃溅至人体对人体造成伤害。

6.紧急门锁释放机构

当车辆发生碰撞后，为使乘员容易从被撞车辆中出来，车门应容易打开。紧急门锁释放机构的特点是，当碰撞传感器确认已发生碰撞，系统会立即自动释放门锁。

此外，被动安全装置还具有事故自动报警系统、汽车黑匣子等技术。无论是主张通过变形吸能的软防护派，还是主张加强车身钢结构的硬防护派，或是主张加装先进电子设备的设备派，单独使用的效果都不够好。交通事故的突发性导致了伤害的不可预见性，一辆车的防护应是全方位的。现代技术的发展导致主动安全技术的诞生，主动与被动的结合才能把伤亡降至最低。