在安全、節能與環保這三大主題中，汽車安全一直是一個永恒的主題。據統計，世界上每年有上百萬人死于汽車交通事故，其中約有20%為行人。歐盟的調查報告顯示，交通事故中行人的死亡率是車內乘客的9倍。我國是世界上交通事故頻發的地區之一，行人的死亡比例超過 40%，高于歐洲的12%，美國的 11%，日本的 30%^[1]。加強對人車碰撞中行人保護的研究有著重要的現實意義，也必將指引著未來汽車安全領域的發展方向。

我國于2009年頒布了GB/T 24550 《汽車對行人的碰撞保護》標準。其中規定了驗證車輛性能的試驗類型，其中包括腿型對保險杠的試驗、兒童頭型沖擊試驗和成人頭型沖擊試驗。并規定了對各類試驗的性能要求、試驗條件等。該標準的頒布，將促進中國汽車行業對行人保護的研究與開發，降低交通事故中行人死亡率。本文將對現有的行人安全技術進行分析并提出展望。

1 汽車前部造型優化

汽車外形對行人安全的影響主要體現在前部造型上，由于行人直接暴露在車輛前，在碰撞中最易受到傷害的部位為腿部和頭部。對汽車前部造型進行優化，首先要提取目標車輛的造型特征線，即可能與人體發生接觸的車輛外部輪廓，如發動機罩線、前保險杠線和前擋風玻璃線等，然后重新建立目標車輛的模型，通過仿真手段，利用有限元法或多剛體仿真法，定義人體模型與汽車模型的接觸模型、碰撞速度等參數，最終得到各部件力與變形的曲線。利用評價指標對各特征參數（如保險杠中心高度、保險杠伸出長度、發動機前緣高度、發動機罩傾斜角度等）對人體的傷害程度進行分析。最后通過優化設計的方法得到各特征參數最優值^[2]。

 

眾多研究表明：1）盡量降低發動機罩剛度。2）在翼子板與發動機艙連接處安裝吸能結構。3）調整發動機罩基準線位置，避免頭模與發動機罩鉸鏈、雨刮軸、電機等硬點直接接觸等措施能有效減輕或避免汽車前部造型對人體的傷害。

2 發動機罩彈升技術

根據統計數據，頭部損傷是行人在交通事故中致死的主要原因。在行人的頭部碰撞中，27%的碰撞發生在發動機艙部位，而42%的碰撞發生在擋風玻璃。發動機罩彈升技術即是一種旨在減輕人車碰撞時人頭部所受沖擊，保護行人生命的安全技術。

彈升式發動機罩的原理是^[3]，當車速達到設定值且傳感器檢測到發動機罩與硬物發生撞擊，ECU立即向位于發動機罩后方的舉升機構發出動作指令，使發動機罩后方抬起一定緩沖空間，有效避免了頭部與發動機艙內部硬點的撞擊。一般發動機罩的彈起應在100ms內完成。

 

 
 

發動機罩彈升裝置可分為：彈簧式彈升裝置、火藥-連桿式彈升裝置和氣缸式彈升裝置。彈簧式彈升裝置彈升迅速、可重復使用，但須改進發動機艙鉸鏈，結構復雜不易布置?；鹚?連桿式彈升裝置利用火藥爆炸時產生的高壓氣體彈起發動機罩，優點是動作最為迅速，但由于多配合可潰式鉸鏈使用，增加了成本。氣缸式彈升裝置可以實現發動機艙的自由升高與復原，動作較為迅速。但須布置高壓儲氣罐，占用了一定的發動機艙空間^[4]。

國內外學者對彈升式發動機罩進行了大量研究，建立了頭部沖擊器對發動機罩沖擊的仿真有限元模型。根據國標對發動機罩保護行人安全的要求，合理劃分了碰撞區域并選取了可能造成二次傷害的碰撞點，對發動機罩不彈起與彈起兩種情形分別進行了仿真實驗，并與實驗結果進行了對比。研究表明：1）發動機罩彈起時，頭模沖擊器峰值加速度值明顯減?。?）發動機罩彈起時，頭部碰撞HIC值明顯降低，特別是在擋風玻璃下沿與A柱下端?？梢姀椘鹗桨l動機罩可以有效降低人車碰撞時人頭部的傷害。

 

3 行人安全氣囊

行人安全氣囊，和車內安全氣囊并無本質差別，當傳感器檢測到車輛與人發生碰撞時，保險杠上端的安全氣囊就會立即彈出，并充滿整個前保險杠區域，并向發動機罩進行延伸。這樣保證了行人的腿部和兒童頭部的安全。同時，安裝在發動機罩后方的氣囊也會立即彈出充滿前擋風玻璃下方區域，防止行人頭部撞擊玻璃產生二次傷害^[5]。

沃爾沃于2012推出的V40車型上配備了行人安全氣囊，通過安裝在前保險杠的傳感器進行監測，一旦與行人發生碰撞，發動機艙蓋尾部就會自動翹起，隱藏在內部的安全氣囊同時也會釋放，并且會包裹部分前擋風玻璃與A柱?？捎行p輕車輛正面與行人碰撞后行人受到的傷害。

由于汽車在行駛時外部交通情況較為復雜，氣囊開啟的時間、力度也十分重要，否則會對行人產生次生傷害。目前車外安全氣囊的研究難點包括：1）傳感器響應時間與氣囊充氣時間設計，氣囊展開時間需小于50ms。這對氣囊充氣速度、折疊方式都有更高的要求。2）和車內氣囊相比、行人氣囊的覆蓋面積更大，應在氣囊結構上設計出吸能結構與非吸能結構以保證充氣體積。目前量產的配備有行人安全氣囊的車型并不多，一方面受限于成本，另一方面由于技術尚不成熟，還需進一步開發。

 

4 汽車智能安全保障系統

隨著科技的發展，越來越多的電子技術、互聯網技術被應用到汽車領域上來，汽車智能安全保障系統就是汽車技術與其他高新技術相結合的產物。其包含的內容十分豐富，應用的情形也非常廣泛。

車聯網技術已經被應用于智能安全保障系統，它以車內網、車際網和車載移動互聯網為基礎，按照約定的通信協議和數據交互標準，在車、路、行人和互聯網之間，進行無線通訊和信息交換的大系統網絡，是能夠實現智能化交通管理、智能動態信息服務和汽車智能化控制的一體化網絡，是物聯網技術在交通系統領域的典型應用^[6]。通過傳感器和攝像頭，汽車可以完成對自身狀態和周圍行駛環境的采集，并通過互聯網技術傳輸到數據處理中心。數據處理中心可以對當前汽車行駛狀態進行識別，自動形成電子地圖并對汽車周圍環境進行標識后傳回給駕駛員，并對行駛速度、路線進行規劃以避免可能發生的碰撞危險。

其他智能安全系統還有汽車主動避撞系統,其中信號采集系統包括雷達、超聲波傳感器等，可以檢測出車速，本車與前方障礙物的距離等；數據處理系統主要包括ECU，可以根據當前車速，本車與障礙物的距離等自動判斷安全距離，若此時距離小于安全距離，ECU會發出指令信號；執行機構主要對制動器進行控制，在駕駛人員尚未來得及反應時自動進行制動，防止發生碰撞事故。

智能安全保障系統可以減輕駕駛人員的操縱負擔與精神負擔，降低交通事故的發生率，提高了交通行駛的安全性。

5 總結與展望

上世紀80年代以前，人們往往只關注車內駕乘人員的安全。隨著時代的發展與技術的進步，行人保護越來越受到汽車廠商和工程師的關注。歐盟于2003年頒布了2003/102/EC行人保護法規，規定所有新生產的乘用車都需配備行人保護系統。日本2004年也開始實施《步行者頭部保護標準》。我國在2009頒布了推薦性國家標準GB/T 24550 《汽車對行人的碰撞保護》，并規定從2010年7月1日開始實施。

上文所提到的四種行人保護技術，既有被動安全措施也有主動安全措施，是目前汽車行業主要采取的幾種行人保護技術，對提高汽車碰撞時行人安全有著重要的應用價值。可以預見，未來的行人保護技術將向著自動化、智能化方向發展。互聯網、車聯網與汽車技術的結合，將成為未來行人保護技術的主流。同時，應該加強對其他行人保護技術的研究，使得更多高效、節能和低成本的技術能應用于多數汽車上。國家應該制定趨于嚴格的行人保護標準，積極引導企業和研究機構加強研究，改進技術，最終提高行人保護技術水平。

參考文獻

[1]劉庭志，陳吉清.汽車行人保護開發與研究進展[J].設計研究.2012年第1期.17頁-22頁.

[2]曹立波，龍騰蛟，張冠軍等.基于行人保護的轎車前部造型特征研究[J]. 中國機械工程.2013年第24卷第16期.2266頁-2271頁.

[3]魏政君.基于行人保護的彈起式發動機罩系統的應用研究[D].廣州：華南理工大學，2013年.

[4] 苗強，高衛民，朱西產等.有利于行人保護的可逆抬升式發動機罩研究[J].設計.計算.研究.2009年第12期，1頁-4頁.

[5] 劉建勛，閆宏濤.汽車車外安全氣囊技術探討[J].2010年第9期.17頁-20頁.

[6] 周偉濤.基于車聯網技術的客車道路自動限速控制系統研究與開發[J].中國新通信.2014年第7期.107頁-108頁.