被動安全技術(shù)

菩提樹下

2006年5月12日 20:18

所謂被動安全是指汽車發(fā)生強烈的碰撞事故后，它能有效地保護駕駛員及乘員，避免發(fā)生人身傷害。當前，氣囊已成為了汽車被動安全的有效手段。1997年，英國轎車的安全氣囊裝車率就已達100％。在世界范圍內(nèi)，轎車裝車率達到80％以上。在1990年至1994年間，從400萬套猛增到2000萬套。美國國家公路交通安全管理局認為在美國，如果轎車和貨車全都裝上現(xiàn)在的氣囊，每年可救出3200條人命，若安裝上具有現(xiàn)代技術(shù)的氣囊，每年還可在此基礎上多搭救出60條人命。

當汽車發(fā)生碰撞時，汽車與汽車或汽車與障礙物之間的碰撞稱為一次碰撞。一次碰撞發(fā)生后，汽車產(chǎn)生極大的減速度，汽車行駛的速度在瞬間急劇減小。在由此引發(fā)的慣性力作用下，駕駛員及乘員向前猛沖，與車廂內(nèi)的轉(zhuǎn)向盤、前風窗玻璃或儀表板等構(gòu)件發(fā)生強烈的碰撞。這種碰撞稱為二次碰撞。正是這二次碰撞是導致對駕駛員及乘員造成傷害的直接原因。為減輕或避免駕駛員及乘員在二次碰撞中遭受傷害、汽車上裝備的氣囊能夠在瞬間迅速沖氣膨脹，使二次碰撞的強度減至最小。

在碰撞發(fā)生的瞬間，安裝在汽車前端的碰撞傳感器就會檢測到汽車的急減速信號，并將此信號傳遞到汽車的電腦上。電腦預先設置的程序經(jīng)過數(shù)學計算機邏輯判斷后，立即向氣囊組件內(nèi)的點火器發(fā)出點火指令，引爆電雷管。點火劑受熱爆炸后，迅速產(chǎn)生大量熱量，充氣劑受熱分解釋放出大量氮氣充入氣囊，氣囊沖開裝飾蓋板鼓向駕駛員和乘員，使其頭部和胸部等部位壓在充滿氣體的氣囊上，即在人體與車廂內(nèi)構(gòu)件之間鋪墊上了一個氣墊，將人體與車廂內(nèi)構(gòu)件之間的碰撞轉(zhuǎn)變?yōu)榱藦椥耘鲎玻缓笸ㄟ^氣囊產(chǎn)生變形來吸收人體碰撞產(chǎn)生的動能，達到保護人體的目的。因氣囊的有效性和安全性，氣囊已成為現(xiàn)代汽車最主要的安全裝置。

但是，正面安裝的氣囊只能避免或減輕來自前方的碰撞傷害，對汽車的側(cè)面碰撞卻無能為力。據(jù)美國國家公路交通安全管理局的統(tǒng)計，1993年，美國發(fā)生的車禍中，因迎面碰撞而死亡和受傷的人數(shù)分別為11524人和1011000人因側(cè)面碰撞而死亡和受傷的人數(shù)分別為6922人和66000人，側(cè)面碰撞導致的死亡和受傷的人數(shù)分別為迎面碰撞導致死亡和受傷人數(shù)的60％和66％。側(cè)置氣囊由此而生。

推動世界汽車側(cè)置氣囊發(fā)展的有兩個著名公司，一個是瑞典的奧托里弗公司，另一個是日本的塔克塔公司。1995年，奧托里弗公司稱側(cè)置氣囊一下子成了熱門貨。該公司出售的汽車安全裝置僅1994年前9個月的收益就達9．07億美元，比上一年同期增長77％，其中氣囊的增長超過300％。另據(jù)該公司的研究結(jié)果表明37％的側(cè)方撞擊導致駕駛?cè)藛T及乘員胸部受傷，27％導致腹部及骨盆受傷，15％導致頭部受傷，而在所有汽車碰撞事故中，正面碰撞只占21％。各類側(cè)方撞擊(包括側(cè)方、橫側(cè)方、前側(cè)方、右側(cè)方、前偏側(cè)及橫向)所占比例高達739％。可見，購買者出于安全考慮，使得側(cè)置氣囊的市場潛力巨大。

美國通用汽車公司也緊隨其后，在1995年研制的某型號的轎車上裝備了正面4個，側(cè)面4個，共8個氣囊。同年，梅賽德斯奔馳公司展示了一個至少使用了17個氣囊的安全氣囊系統(tǒng)。并稱正在研制“提早發(fā)生的碰撞分析系統(tǒng)，它能預先識別碰撞角度和速度。如此多的氣囊提供了全方位的安全保護。如防側(cè)面碰撞的側(cè)置氣囊；儀表板下方的膝蓋氣囊，保護骨盆和腳部：前門內(nèi)的側(cè)置氣囊前座之間的氣囊，作用于駕駛員及副駕駛之間，可減少頭頸損傷；中間車頂氣囊用于側(cè)面碰撞和翻車保護；頭部氣囊用于頭和頸部的保護；后部中央氣囊，保護后排乘客以及后膝部氣囊，該氣囊安裝在前座的靠背內(nèi)。

如此的呵護，大大提高了汽車的安全系統(tǒng)。但是，隨著應用的逐漸增多，它的缺點也逐漸地暴露出來。如時有發(fā)生的提早爆發(fā)事故，即汽車中是輕微地碰撞就使氣囊爆發(fā)，而且爆發(fā)力過大，便位于駕駛員旁的乘員，尤其是兒童猝不及防，受到傷害，甚至窒息死亡。由此，氣囊變得更加復雜，如有所謂二級爆發(fā)式，即第一級在碰撞力不大時，不是全力爆發(fā)。再有，傳統(tǒng)的氣囊是為了保護沒有系安全帶的成人而設計的，它極易對小個子的婦女和兒童造成嚴重傷害。為此，有能夠根據(jù)乘員在座椅上的位置(小孩不老實)及重量(兒童重量小)來決定爆發(fā)時間及力度的智能式氣囊。這種新型氣囊配備有先進的傳感器和多級光氣裝置，可以在各種碰撞情況下保護乘員。另外，氣囊爆發(fā)時因遮擋住了駕駛員的視線使汽車失控而造成本來可以避免的翻車事故也是個問題。還有據(jù)弗吉尼亞州立大學的一項研究表明，由于有了氣囊這一安全保障，養(yǎng)成了人們不愿系安全帶的心理，而氣囊設計的初衷卻是讓它和安全帶配合使用。有些人卻不管不顧，有恃無恐大開“英雄車”。研究人員發(fā)現(xiàn)，裝有氣囊的汽車其風險性和事故高于沒有安裝氣囊的汽車。裝有氣囊的汽車和沒有裝氣囊的汽車相比較，裝有氣囊的汽車的車禍率為73％，而后者卻僅有27％。

為此，研究人員想到了直升飛機及某些噴氣式飛機上的安全裝置，著手研制氣囊式安全帶，即在安全帶的主要長度上做成可充氣膨脹的氣囊，其工作原理與目前使用的普通氣囊完全相同。在發(fā)生碰撞而爆發(fā)時，安全帶的寬度厚度立即增長，使車廂內(nèi)人體與構(gòu)件接觸面積加大，從而減小人身傷害。這種裝置的最大好處是在某種程度上更為安全。因為，這就強迫你一定要系上安全帶而消除了對氣囊的依賴心理。其次這種氣囊式安全帶價格比較便宜。主要缺點是在側(cè)向翻車時對乘員頭部保護不像側(cè)置式氣囊那樣有效。

在日本和歐洲，氣囊的設置是按配戴安全帶來設計的，因而氣囊體積小，充氣時間短，所設定的減速度值較高，在汽車以較高車速范國內(nèi)行駛而發(fā)生碰撞時，氣囊系統(tǒng)才能引爆點火劑，使充氣劑受熱膨脹而起作用。在美國，氣囊卻是按不配戴安全帶而設計的。氣囊體積大，充氣時間長，氣囊系統(tǒng)是在較低的減速度值時引爆而天氣的，這對于不愿系安全帶的駕乘人員來說成為了一種新的選擇。

為檢驗安全裝置在實際碰撞事故中的具體表現(xiàn)，以便發(fā)現(xiàn)問題，研制出更為先進有效的安全裝置。碰撞試驗是最有有效的研究手段。美國通用汽車公司每年用于汽車安全性能研究而毀掉的試驗用車多達400—500輛。瑞典沃爾沃公司投資1億歐元建立起世界汽車待業(yè)最先進的汽車安全試驗中心。該中心試驗跑道可以模擬公路上可能發(fā)生的任何撞車事故，無論它是正面碰撞還是側(cè)面碰撞，甚至是汽車與其它障礙物的碰撞。該中心還擁有一臺世界最先進的碰撞模擬器。它模擬突發(fā)故障時，人體與汽車內(nèi)部構(gòu)件相撞及安全帶束縛人體的情況。受試車上裝置有試驗用假人和研究及待開發(fā)而需試驗檢驗的防護系統(tǒng)，如安全帶、氣囊等。碰撞試驗后，對假人身上各種傳感器收集和記錄到的種數(shù)據(jù)輸入電腦進行分析，以確定安全裝置的有效性。碰撞首先發(fā)生在汽車前部的撞損區(qū)域，這一區(qū)域的變形越大，對于碰撞能量的吸收就越多，產(chǎn)生二次碰撞的能量也就越小。因此，對汽車前部變形區(qū)域的結(jié)構(gòu)設計及對二次碰撞的影響同樣是受試汽車檢測的重要內(nèi)容。汽車安全性能的試驗不僅使現(xiàn)有安全裝置便為安全可靠，而且不斷地引發(fā)出新的安全設想和安全裝置。

氣囊的安全性、有效性使其在世界范圍內(nèi)得到迅速普及，人身傷亡數(shù)字大為減少。但是盡管如此，車輛的損壞及其造成的經(jīng)濟損失同樣不可低估。據(jù)統(tǒng)計，全世界每年因交通事故而造成的經(jīng)濟損失高達890億美元。可見，氣囊畢竟是被動式防撞安全裝置，只有采用主動式汽車防撞安全系統(tǒng)，才能更為有效而經(jīng)濟地避免事故的發(fā)生，難怪有些專家說，氣囊只是一種過渡產(chǎn)品。這讓人想起中國人常識的：“以預防為主”。

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