清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

舒雪萍

汽車安全與節(jié)能國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室依托清華大學(xué)，是國(guó)家計(jì)委利用世行貸款建設(shè)的75個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室之一。1989年該重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)國(guó)家計(jì)委批準(zhǔn)立項(xiàng)，1993年基建工程竣工，1995年11月通過國(guó)家驗(yàn)收正式運(yùn)行和對(duì)外開放，1998年在教育部組織的高等學(xué)校國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的評(píng)估中以較好成績(jī)通過。

實(shí)驗(yàn)室組成

該國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室實(shí)行學(xué)術(shù)委員會(huì)領(lǐng)導(dǎo)下的主任負(fù)責(zé)制。學(xué)術(shù)委員會(huì)由20位國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)著名學(xué)者和資深專家組成。實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有固定人員30人，其中中青年教授、博士生導(dǎo)師14人，長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授、跨世紀(jì)人才2人，中國(guó)汽車工業(yè)杰出人才2人，還有百余名研究生、20多名博士后和訪問學(xué)者常年在此工作。

研究領(lǐng)域及成果

汽車安全與節(jié)能國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室始終圍繞汽車安全、節(jié)能、環(huán)保3大主題，瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿、國(guó)家目標(biāo)，定位于汽車工業(yè)共性關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)、汽車工程交叉學(xué)科基礎(chǔ)理論、汽車領(lǐng)域宏觀發(fā)展等基本問題，致力于綠色化、智能化的生態(tài)汽車的研究與發(fā)展。經(jīng)過多年來的艱苦努力，逐步形成了自己的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域和研究特色。主要包括：汽車主動(dòng)與被動(dòng)安全性（碰撞安全性、制動(dòng)安全性、主動(dòng)避撞與智能交通）、新能源汽車（純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、燃料電池電動(dòng)汽車以及代用燃料汽車）、汽車環(huán)保技術(shù)（汽車排氣污染控制、汽車噪聲控制、汽車綠色設(shè)計(jì)與制造）。

汽車安全與節(jié)能國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自1995年經(jīng)國(guó)家驗(yàn)收合格正式開放運(yùn)行以來，始終堅(jiān)持“開放、流動(dòng)、聯(lián)合、競(jìng)爭(zhēng)”的運(yùn)行方針，已批準(zhǔn)開放基金課題50余項(xiàng)，支持了一批國(guó)內(nèi)優(yōu)秀科研人員和學(xué)者開展前瞻性基礎(chǔ)研究。從1999年起，在教育部高訪學(xué)者項(xiàng)目支持下，接受了來自美國(guó)、日本和國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)造詣高的中青年科技專家10人來實(shí)驗(yàn)室工作。實(shí)驗(yàn)室還積極開展與世界著名大學(xué)、研究院所和汽車公司的學(xué)術(shù)交流與合作。例如，與德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)研究生；與通用、大眾、豐田、五十鈴等汽車公司，以及美國(guó)普渡大學(xué)、日本國(guó)立交通安全環(huán)境研究所等科研院所保持緊密的合作關(guān)系。

該國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自成立以來積極承擔(dān)國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目和部委、企業(yè)的科研項(xiàng)目，在國(guó)家“八五”和“九五”計(jì)劃中共承擔(dān)科技攻關(guān)項(xiàng)目20項(xiàng)，部委課題和橫向合作課題100多項(xiàng)。“八五”期間，作為總體協(xié)調(diào)負(fù)責(zé)單位與一汽、二汽等單位共同承擔(dān)了“汽車電子控制技術(shù)”國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目。“九五”期間，又承擔(dān)了“汽車電子控制技術(shù)”攻關(guān)項(xiàng)目中有關(guān)電控柴油噴射、ABS及安全氣袋等5個(gè)攻關(guān)課題。在“電動(dòng)車關(guān)鍵技術(shù)研究”“八五”攻關(guān)項(xiàng)目中，該實(shí)驗(yàn)室是6個(gè)聯(lián)合攻關(guān)單位的總負(fù)責(zé)單位，此項(xiàng)目在“九五”期間又列為國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目。2001年度，共承擔(dān)各類科研項(xiàng)目74項(xiàng)，科研經(jīng)費(fèi)達(dá)1500萬元。

目前，該實(shí)驗(yàn)室在國(guó)家“863”《電動(dòng)汽車》重大專項(xiàng)中，作為牽頭單位承擔(dān)了“燃料電池城市客車”項(xiàng)目，該項(xiàng)目以開發(fā)新一代燃料電池汽車技術(shù)平臺(tái)、實(shí)現(xiàn)在北京公共交通運(yùn)行示范為目標(biāo)。全國(guó)有近30家單位參加該項(xiàng)目，項(xiàng)目進(jìn)展順利。此外該實(shí)驗(yàn)室還作為主要單位參加了“863”電動(dòng)汽車重大項(xiàng)目中“混合動(dòng)力電動(dòng)汽車開發(fā)”和“純電池電動(dòng)汽車開發(fā)”項(xiàng)目。還承擔(dān)了“863”智能交通領(lǐng)域1個(gè)課題和資源與環(huán)境領(lǐng)域3個(gè)子課題。作為建議單位之一參與的1個(gè)“973”能源領(lǐng)域項(xiàng)目已獲批準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)室在其中承擔(dān)了3個(gè)子課題。在汽車學(xué)科科研取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展的同時(shí)，根據(jù)國(guó)家航天和國(guó)防工業(yè)發(fā)展的需要，該實(shí)驗(yàn)室將研究領(lǐng)域適當(dāng)向國(guó)防和其它運(yùn)載工具領(lǐng)域延伸，承擔(dān)了“神州號(hào)”飛船回落撞擊試驗(yàn)與仿真研究等4項(xiàng)國(guó)防軍工課題。此外，還有10多項(xiàng)國(guó)際合作項(xiàng)目正在進(jìn)行。

研究?jī)?yōu)勢(shì)

1.汽車被動(dòng)安全性研究

開發(fā)汽車碰撞用圖像運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)等測(cè)試技術(shù)。圖像運(yùn)動(dòng)分析技術(shù)是攝影測(cè)量技術(shù)、圖像處理技術(shù)以及人工智能技術(shù)等交叉的一門邊緣科學(xué)技術(shù)，即對(duì)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)用圖像處理的方法進(jìn)行解析，實(shí)現(xiàn)定性分析和定量動(dòng)態(tài)攝影測(cè)量。實(shí)驗(yàn)室將此技術(shù)引入汽車被動(dòng)安全性碰撞試驗(yàn)中，開發(fā)的多媒體圖像序列運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)已經(jīng)完成了圖像攝取、采集、再現(xiàn)、后處理和數(shù)據(jù)分析的全部流程。

2.整車碰撞安全性試驗(yàn)研究

自1995年以來，進(jìn)行了多次實(shí)車碰撞試驗(yàn)研究。研究的項(xiàng)目有：汽車正面障礙壁碰撞、移動(dòng)壁側(cè)面碰撞、小車被追尾、小車追尾卡車碰撞等。研究汽車結(jié)構(gòu)變形、方向盤后移量、燃油系統(tǒng)完整性、假人頭部傷害指標(biāo)、胸部及腿傷害指標(biāo)等方面內(nèi)容。結(jié)合BJ2020S吉普車出口美國(guó)的任務(wù)，按照中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)FMVSS法規(guī)，進(jìn)行了正面障礙壁碰撞試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了該車在碰撞安全性、燃油系統(tǒng)泄漏性方面的問題，通過模擬計(jì)算，提出了改進(jìn)方案，并對(duì)結(jié)構(gòu)改進(jìn)后的汽車先后進(jìn)行了4次實(shí)車碰撞。通過研究，已經(jīng)形成了一套完整的碰撞測(cè)試技術(shù)，包括電測(cè)量和高速圖像分析技術(shù)，獲得了一大批試驗(yàn)數(shù)據(jù)，開發(fā)了數(shù)據(jù)分析和序列運(yùn)動(dòng)圖像處理軟件。

3.汽車輪胎力學(xué)的研究

該實(shí)驗(yàn)室在輪胎力學(xué)研究中，基于嚴(yán)密的理論分析，在國(guó)際上提出了利用輪胎的試驗(yàn)?zāi)B(tài)參數(shù)對(duì)輪胎直接建模的方法，能最大程度地避免人為因素的影響，且模型高度解析，可大大減少繁雜的試驗(yàn)。用這種方法建立的輪胎垂直特性、滾動(dòng)特性、偏離特性和靜包容特性模型，使整車模擬預(yù)測(cè)結(jié)果與一些經(jīng)驗(yàn)性規(guī)律定性一致。對(duì)汽車輪胎力學(xué)的研究實(shí)驗(yàn)室共發(fā)表論文30多篇，其SCI論文5篇，EI論文12篇；同時(shí)，與香港理工大學(xué)的合作課題“輪胎滾動(dòng)阻力特性的研究”獲得香港特區(qū)政府基金資助。2002年12月“利用試驗(yàn)?zāi)B(tài)參數(shù)對(duì)輪胎建模的研究”獲國(guó)家教育部科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

4.汽車振動(dòng)與噪聲研究

在這方面的研究范圍包括：汽車轉(zhuǎn)向輪擺振、制動(dòng)器和動(dòng)力傳動(dòng)系的振動(dòng)與噪聲、整車的振動(dòng)與噪聲、相應(yīng)的各動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的減振設(shè)計(jì)理論與技術(shù)、汽車高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的車外噪聲場(chǎng)及其分析理論與控制方法等。研究的主要目的是為了提高汽車的行駛平順性、乘坐舒適性、零部件耐久性和系統(tǒng)可靠性等動(dòng)態(tài)品質(zhì)，以利于保證汽車的主動(dòng)安全性，也有保護(hù)環(huán)境的積極作用。在1997？ 2002年間，完成了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、跨世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃基金項(xiàng)目、以及國(guó)內(nèi)外合作研究項(xiàng)目等20余項(xiàng)，在專業(yè)領(lǐng)域權(quán)威刊物上發(fā)表論文54篇，被SCI和EI檢索共26篇。

5.關(guān)于汽車制動(dòng)器噪聲的研究

繼1997年前成功地解決了北京吉普車鼓式制動(dòng)器尖叫噪聲之后，該實(shí)驗(yàn)室又建立了盤式制動(dòng)器尖叫模態(tài)綜合分析模型，建立了一套抑制噪聲的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析方法。對(duì)桑塔納轎車盤式制動(dòng)器的尖叫問題的研究，達(dá)到了基于理論分析一次實(shí)踐就解決問題的水平。1999年國(guó)家機(jī)械局組織的鑒定認(rèn)為此研究成果在理論上和實(shí)踐上都達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，2000年獲中國(guó)汽車工業(yè)科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。中德合資的上海制動(dòng)器廠已決定采用該項(xiàng)研究成果。

……

汽車安全與節(jié)能國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室還計(jì)劃結(jié)合國(guó)際汽車技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，加強(qiáng)汽車工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略問題的研究和汽車工程交叉學(xué)科的基礎(chǔ)研究，努力形成自己的特色，力爭(zhēng)在一些領(lǐng)域保持與世界水平同步發(fā)展，以優(yōu)異的成果回報(bào)國(guó)家和社會(huì)。