自動緊急制動系統性能測試方法分析

文/曹寅 朱春嵩 黃先國

【機動車專欄】

自動緊急制動系統性能測試方法分析

文/曹寅 朱春嵩 黃先國

本文通過對自動緊急制動系統（AEB系統）研究現狀、工作原理和性能測試方法的分析，以及對國外相關檢測試驗方法的解讀，歸納了AEB系統的試驗操作流程，可為我國AEB系統性能試驗方法及標準的建立提供參考。

AEB系統 制動 測試方法

在汽車產業發展進程中，一直強調被動安全技術的作用。隨著汽車主動安全方面技術的創新與突破，證明了怎樣防止車輛碰撞失控等才是根本解決事故發生的關鍵。近年來主動安全技術被行業中許多廠商看作汽車安全技術發展的核心。在擁有成熟被動安全體系的情況下，大力發展主動安全技術，并結合被動安全技術雙管齊下，通過主動安全來避免事故，再通過被動安全來提供保護，才能更好地提高汽車綜合安全性能，進一步減少交通事故及人員傷害。

車輛主動安全技術發展已久，從早期最為普遍的制動防抱死系統（ABS）、牽引力控制系統（TCS）、電子制動力分配系統（EBD），到近年來高速發展的制動輔助系統（BAS）、電子穩定控制系統（ESC）和AEB系統等等，主動安全技術日趨完善。其中，自動緊急制動系統被認為是現階段可以防止由駕駛員疏忽或者前車非正常緊急制動造成碰撞傷害最有效的功能系統之一。

一、國內外研究狀況

歐洲新車星級評價（E-NCAP）之前在歐洲進行了AEB系統的社會調查，統計數據表明裝備了AEB系統后，可以減少車輛事故發生率達27%。從2013年11月起，歐洲商用車都必須依照標準配備AEB系統，2014年開始，此項裝備被E-NCAP正式列入了汽車安全評級加分項中。可以預見，AEB系統在主動安全技術領域，將會隨著ABS、ESC等技術的普及，得到進一步的應用。

目前，國內對于AEB系統的研發和推廣并不普及，部分合資汽車企業并沒有緊跟歐美的腳步，加大對國內車型AEB系統的投入，只有部分品牌的高端車型有所裝配，數量極少。自主品牌企業及科研院校對AEB系統的研究則剛剛起步，尚停留在基礎理論和研發的初級階段，同時還受到一些國外零部件企業在產品專利方面的制約。因此與歐美的技術水平存在較大的差距，對車輛的測試大多借鑒國外先進企業和相關技術機構的試驗方法，沒有系統的試驗方法。

二、AEB系統工作原理

AEB系統主要由測距模塊、數據分析模塊和執行機構模塊3大模塊構成，其中測距模塊的核心包括微波雷達、激光雷達和視頻系統等，它可以提供前方道路全面、準確、實時的圖像與路況信息。AEB系統采用雷達測出與前車或者障礙物的距離，然后利用數據分析模塊將測出的距離與報警距離、安全距離進行比較，小于報警距離時就進行報警提示，而小于安全距離時即使在駕駛員沒來得及踩制動踏板的情況下，AEB系統也會啟動，使汽車自動制動，從而為安全出行保駕護航。

目前E-NCAP以多年來統計的事故數據作為依據，對AEB系統使用環境提出以下3種應用需求：

一般的城市交通事故大多發生在路口等待、交通擁堵等情況下，因為駕駛員注意力分散，忽視了自身的車速和與前車的距離，造成碰撞事故。城市內駕駛特點：速度慢，易發生不嚴重的碰撞。城市專用AEB系統可以監測前方路況與車輛移動情況，如果探測到潛在的風險，它將采取預制動措施，提醒駕駛員風險的存在；如果在反應時間內未接到駕駛員的指令，該系統則會自動制動來避免事故；而在任何時間點內，如果駕駛員采取了緊急制動或猛打轉向盤等措施，該系統將停止。E-NCAP的調查中定義城市專用型AEB系統在車速不超過20 km/h情況下工作，該速度下集中了城市交通事故的80%。

在高速公路上發生的事故與城市交通事故相比，其特點不同。高速公路上的駕駛員可能由于疲勞駕駛，當意識到危險時車速過快無法控制車輛。為了能保證這種行駛情況下的安全，AEB系統必須能用相應的控制策略來應對。系統在車輛高速形式狀態下工作，首先通過報警來提醒駕駛員潛在的危險。如果在反應時間內，駕駛員沒有任何反應，第二次警示系統將啟動（比如突然的制動或安全帶收緊），此時制動器將調至預制動狀態；如果駕駛員依然沒有反應，那么該系統將會自動實施制動。

除探測道路上的車輛外，還有一類AEB系統是用來檢測行人和其他公路上弱勢群體的。通過車上一個前置攝像頭傳來圖像，可以辨別出行人的圖形和特征，通過計算相對運動的路徑，以確定是否有撞擊的危險。如果有危險，系統可以發出警告，并在安全距離內，制動系統采用全制動使車輛停止行駛。實際情況下預測行人行為是比較困難的，系統控制的算法也非常復雜。該系統需要在危險發生前更迅速地做出正確判斷，更有效地做出響應，防止危險事態發生。同時也需要避免系統在特定情況下發生誤觸發。

三、AEB系統測試方法分析

E-NCAP根據AEB系統工作形式不同，將其分為：AEB結合碰撞預警功能（FCW）、單獨AEB以及單獨FCW三種情況。結合這些分類的情況，E-NCAP的試驗評價方法中將試驗方法分為以下兩種工況：

①車與車后方接近靜態試驗(CCRs)

前方目際車輛（EVT）靜態下后方測試車輛（UVT）接近狀況。根據實際調查情況，車輛事故的第一種普遍情況是前車靜態下發生的。根據系統分類和工作形式分類，定義測試流程和方法參考表1，示意圖如圖1所示：

②車與車后方接近移動試驗（CCRm）

前方EVT勻速移動狀態下后方UVT接近狀況。根據實際調查情況，車輛事故的第二種情況是在前車勻速移動的狀況下發生的。根據系統分類和工作形式分類，定義相應的測試流程和方法參考表2，示意圖如圖2所示：

③車與車后方接近制動試驗（CCRb）

前方EVT移動中突然制動狀態下后方UVT接近狀況。根據實際調查情況，車輛事故的第3種情況是在前車移動中突然制動的狀況下發生的。根據系統分類和工作形式分類，定義相應的測試流程和方法參考表3，示意圖如圖3所示。

以上3種測試方法，是根據前方EVT的狀態變化，后方UVT在不同車速下對AEB系統進行全面的性能測試。其中，CCRs和CCRm試驗根據上述表1、表2中提供的車速區間，從小到大用5 km/h或者10 km/h的車速間隔進行試驗。CCRb試驗則是在兩車都以50 km/h速度行駛，兩車間隔為12 m和40 m的兩種情況下，前車模擬實際狀況，分別進行2 m/s2和6 m/s2的減速度進行制動，以此來測試系統的性能。

CP工況主要分為以下3種情況。

①CP1：清晰狀態下遇到行人從左側人行道進入車道；

②CP2：隱蔽狀態下遇到行人從左側人行道進入車道；

③CP3：清晰狀態下遇到行人從右側人行道快步進入車道。

目前，車與行人工況還未正式加入測試規范中，試驗方法和規范也正在研究過程中，現行的試驗方法未能很好地表達實際路況下的事故狀況。CP工況可能根據研究狀況增加試驗要求，如夜晚走在路邊的行人狀態，以及車輛轉向之后行人進入車道的狀態等等。

根據上述測試方法，可把試驗評價流程歸結如圖4所示。

四、AEB系統性能測試方法難點及解決方法

為了評價AEB系統的有效性，需要對AEB的測試方法進行研究，而AEB系統的研發和性能測試在國內基本處于起步階段，若想要利用上述測試方法來進行測試，在試驗過程中會遇到不同的困難和阻礙。問題及解決方法建議如下。

AEB系統性能測試需要在高精度的測量狀態下得到相應的數據和驗證結果，這樣才能保證試驗結果的真實性和可靠性。試驗中對部分重要參數的測試精度進行了定義（如表5所示）：

由于測試把兩車看成一個系統，需要考慮到兩車之間各種變量的關系，從而強調測試過程中的控制問題，依據規范提出的參數精度要求，控制精度的高低直接決定了測試結果是否真實有效。現階段通過國外先進的車輛高級駕駛輔助系統，能夠解決此類問題，但是在設備選型和調試方面需要格外嚴格。

試驗中根據兩車需要模擬前后碰撞的試驗理念來看，碰撞是不可避免的過程。實車模擬在試驗過程中存在潛在的風險。根據AEB系統性能試驗的不同試驗方式，可以通過不同的虛擬目標來保證測試車輛和人員碰撞后的損傷。而虛擬目標的設計則必須要滿足能夠觸發測試測量AEB系統工作的要求。針對AEB系統的原理，必須要足以對激光雷達和毫米波雷達發出的電磁波進行反射，要達到和真實路況下前方車輛一樣的效果。虛擬碰撞目標的開發至今沒有統一的標準。實際路況下，事故車輛種類繁多，為了保證測試驗證的可靠性，虛擬車輛碰撞目標的開發確實需要在現今基礎上，繼續積累經驗并加以改進，虛擬行人的開發也需要在行走速度和外形尺寸等技術參數上著重考慮。

AEB系統是為了防止車輛在某些極限狀態下出現碰撞事故。對于駕駛者來說，必須擁有專業駕駛技巧，在極限狀態下對車輛的控制要求更為精準。如今國外的先進輔助駕駛測試設備，可以通過精確控制幫助駕駛員達到試驗要求，可是在一部分極限狀態下的車輛狀況，必須由駕駛人員本身來做出正確的判斷，在適當的時候保證人員、車輛以及設備的安全。從此角度來說，國內專業駕駛人員相對匱乏，需要通過大量培訓，接觸國外先進的駕駛理念，來保證測試的精確度以及試驗過程中的安全，也為主動安全技術測試方面的主觀評價能力打好基礎、積累經驗。

五、總結

現階段的AEB系統測試方法形式主要是根據實際情況下積累的事故發生率統計而來，要求在特定情況下車輛AEB系統能夠達到減輕和避免事故發生的目的。試驗過程中測試工況、車速和距離的定義一方面能夠很好地模擬車輛狀態，驗證AEB系統的實際功能，另一方面也暴露出除了試驗工況外無法全面覆蓋真實道路狀況千變萬化的缺陷。從試驗角度來說，已經達到了驗證AEB系統功能的目的；從實際角度出發，主動安全方面的技術，必須通過實際路況下數據的不斷累積，進一步提高試驗方法的實際應用價值。

國內對于AEB系統的測試評價技術相對國外存在明顯差距，本文通過對AEB系統性能測試方法的分析，希望能對國內AEB系統自主研發能力提升、性能測試技術水平提高，起到一定的借鑒作用。

Based on the analysis of current research,principle,and performance test methods of Autonomous Emergency Braking System(AEB Systems),as well as the interpretation of the relevant testing methods abroad,the article summarizes the test process of AEB system,which provides references for domestic AEB system performance test methods and the establishment of standards.

AEB System;Break;Test methods

（作者單位：國家機動車產品質量監督檢驗中心）