許暉

無論是生活還是工作,人們總希望自己能工掌握實情的主動權,不要被動去接受,只有當一個人掌握了主動權的時候,才能為自己爭取到最大的利益,汽車安全亦然。
曾經有讀者提出,主動安全技術與被動安全技術,兩者到底誰才是真正對駕乘者起到保護的主流技術。事實上在當下主流技術當中,并無任何論據可以證明其中一方較另外一方具有明顯的優勢。只不過主動安全屬于防患于未然,作用于避免事故的發生,而被動安全則是避無可避的時候如何減輕成員傷害。汽車主動安全技術發展到目前,已經出現了許許多多的專用系統,這些系統分管著汽車每一處可能引發事故的部分。同時車企自身技術經過不斷積累,部分系統已經有了更為先進的替代(包含)系統,它們彼此之間看似獨立,卻又有著千絲萬縷的聯系。

汽車的基本功能便是行駛,而運動之中的汽車作為一個復雜的運動整體,時刻受到理論力學之中的動力學所影響,隨時處于縱向、側向、垂向以及側傾、橫擺和俯仰等六種運動姿態之中。如何保證飛速行駛的汽車不論在加速或是減速的時候,時刻保持必要的穩定性一直以來都是從車企到車主的追求。而這里面最為功不可沒的就是ABS,EBD,ESP和TCS這四位了。

出現在上世紀80年代的ABS(Anti-LockBrakingSystem),現在幾乎已經是所有車輛的標配主動安全系統。顧名思義,其主要作用在于解決緊急制動時候,特別是如抓地力較差的濕滑路面上,車輪被剎車盤鎖死所造成的失控打滑,令車輛保持在原有的行進軌跡之中并為駕駛員提供轉向控制能力。系統之中的車輪轉速傳感器,將車輪的轉速轉變為電信號,輸送給控制器,以使控制器能準確判斷制動時車輪是否被抱死,能及時控制制動力的大小。

ABS系統的出現雖然改善了整車的制動能力,提高了行車安全性,但是對于四條輪胎所附著地面狀況不同這種極端情況仍然有點力不從心,為此催生了EBD電子制動力分配系統。作為ABS系統的輔助,EBD的設計目的便是自動調節前后軸的制動力分配比例,通過對每個車輪上施加或多或少的制動壓力來提高制動效能,如果輪胎之間的負載不均勻,它也會鎖定制動器。當汽車具有EBD時,它將以較小的載荷減小輪胎的制動力,從而避免打滑和鎖死車輪。這在一定程度上還可以縮短制動距離。所以EBD通常會配合ABS系統出現。這也解釋了為什么有EBD系統的車輛均配有ABS系統(稱為ABS+EBD),而具有ABS系統的車輛未必會標配EBD。


TCS/ASR/TRC等多個名稱其實本質上而言均代表著牽引力控制系統,只不過在不同廠家宣傳資料里面,被包裝成各種各樣的解釋而已。如奔馳叫ASR,豐田叫TRC,寶馬叫DTC,凱迪拉克叫TCS等等。該系統的出現進一步為控制車輛行駛姿態提供了信心。其通過判斷驅動輪及從動輪的轉速,來判定驅動輪是否發生打滑現象,當前者大于后者時,抑止驅動輪轉速以達到防滑控制。特別是當車輛在起步或加速時車輪空轉打滑的情況下,避免由于打滑造成的加速緩慢或方向失控,提高了加速性能和安全性能.此項功能對于車輛在冰雪或其它濕滑路面上起步、加速有很大的實用性。也補全了前兩項系統偏重作用于減速狀況而非起步與加速時期的穩定性。需要強調的是,牽引力控制系統在工作原理上與ABS有著不少共通之處,因而兩者經常組合使用,構筑成具有制動防抱死和驅動輪防滑控制系統。

兩個看似僅差一個字母的系統,前者來自于德國著名零部件商博世,而后者則來自目前隸屬于采埃孚的TRW。實際上類似的系統還有豐田的VSC、本田的VSA以及寶馬的DSC等等,這其中共同所有的S 代表了Stability,即是穩定的意思。不管叫什么名字,這些系統的基本工作原理以及所起到作用幾乎是一樣的。均是通過電子控制單元監控汽車運行狀態,對車輛的發動機及制動系統進行干預控制。
與其說ESP是一套系統,倒不如說它是一組整合程序。ESP以ABS制動防抱死系統為基礎,通過外圍的傳感器收集方向盤的轉動角度、側向加速度等信息,這些信息經過微處理器加工,再由液壓調節器向車輪制動器發出制動指令,來實現對側滑的糾正。因此,ESP整合了ABS和TCS牽引力控制系統,不僅能防止車輪在制動時抱死和啟動時打滑,還能防止車輛側滑。當然部分情況下ESP并非萬能的,有時候反而過于智能讓困境更為窘困,譬如當車輛陷入了沙地或是泥地,當車輛需求激烈操控或者漂移,當輪胎安裝了防滑鏈的時候,反而需要關閉ESP系統以應對其介入帶來的不便。目前最廣為消費者熟知的莫過于博世最新的ESP9.3版本。

現代汽車技術的發展,主動安全技術除了依靠各類監控運動部件的車載傳感器,所提供的數據變量進行必要的物理制衡以外,更將攝像頭、雷達等車載智能傳感器技術擴展至駕駛人員所能感知的范圍。做到比駕駛人員更早感知車距、 臨時障礙物、實時路況改變,并通過聲光電等方式及早對駕駛者提出預警,當達到一定闕值時候,主動介入到剎車等動作之中。

攝像頭成為aws系統必不可少的傳感器之一

通過各種傳感器的探測優勢實現預警功能
數據顯示,超過93%的碰撞事故來自于人為錯誤、駕駛員分心是主要原因。AWS碰撞預警系統的出現,很大程度上由此而來。整套系統涵蓋了三個主要功能,分別是前碰撞預警(FCW)、車道偏離警告(LDW)以及車距監測與預警(HMW),目前走在技術前列的部分公司產品,更將行人防撞警示(PCW)列入其中,形成更為完善的安全預警功能。AWS系統原理是通過攝像頭和雷達等傳感器,預先偵測與前方碰撞障礙物間距離,通過特定算法計算出預碰撞時間,并以聲光電等形式告知駕駛者及早進行制動或是規避動作。較為完善的系統除了攝像頭以及雷達以外,還加入GPS定位,以求通過大數據得到更為廣闊的超視距范圍情況,也令預警準確率以及提前量大大提升。當下已經出現更為高級的AWS系統,即如果駕駛者沒做出如減速、規避等動作時,AWS系統可向更高階的車輛操控系統提出預警,令車輛自動降速或是規避。值得一提的是,這套系統其實是另外一個更為讓人熟悉系統的核心——ADAS高級駕駛輔助系統(AdvancedDrivingAssistanceSystem)

LCA系統的工作原理

通過雷達傳感器檢測變道盲區來車
有預警總比沒預警好,AWS系統做到了,但是預警監控的是縱向的路況,就算是車道偏離的LDW也僅僅是通過檢測地上車道線來實現,那么真正需要變道的時候,如何解決橫向盲區問題,LCA系統給出了解決辦法。由于視覺系統無法解決被遮蔽的障礙物,為此該系統通常使用毫米波雷達感應工作。在車輛實施變道期間,如方向盤轉動的時候,雷達將會監控側向區域,在一定范圍之內探測臨近車道上其他車輛所處位置、行駛速度以及行駛方向,倘若計算出當前臨近車道狀況不適合變道,同樣以聲光電形式對駕駛員做出預警,減免因為視覺盲區所造成的變道事故。通常而言,LCA系統不干涉車輛的行駛情況,并且可以人工打開與關閉。其工作范圍大致在車速超過60km/h,并且當前道路曲率半徑大于170m才會工作。更為高級的LCA系統同樣可以結合車輛操控系統進行強制干預,并且可升級為主動適時變道功能。

道路的各種信息已經越來越早被車輛所感知

通過檢測限速牌進行車速警示

ISA功能已經成為部分車輛標配
首先需要說明的一點是,SAS系統長期以來因為縮寫的問題,往往會被解釋成為各種各樣的系統,譬如來自于凱迪拉克的座椅震動預警功能,同樣屬于具有主動安全的細分項之一。本文所討論的是SAS車速輔助控制系統(SpeedAssistSystem)。如果遵循更為嚴格的歐洲NCAP而言,SAS系統之中的核心是ISA智能速度輔助(IntelligentSpeedAssistance),也可以理解為具有SLIF限速信息功能(SpeedLimitInformationFunction)的MSA手動速度輔助(ManualSpeedAssistance)主動安全技術。ISA通過攝像頭以及GPS定位技術,收集當前有關道路的信息來控制所需的車速。可從車輛實時位置或路線規劃之中獲取信息,同時考慮到該位置已知的速度限制,并通過了解道路特征(例如攝像頭識別路牌標志和符號)來獲得信息。在車輛進入新的速度區或實施不同的速度限制時檢測并警告駕駛員。功能較強的速度輔助系統還提供有關行駛危險和由速度和交通信號燈甚至測速攝像頭等限制信息。力求幫助駕駛員始終保持安全合法的速度。不過這套系統十分依賴道路建設的完善、統一的標識以及及時更新的數據庫,否則會存在一定的誤報幾率。
主動安全技術無疑是汽車安全必不可少的技術分類,隨著汽車智能化的發展,主動安全技術也在不斷整合進化之中。但需要強調的是,隨著自動駕駛技術之中,車輛控制權從人類逐步漸進至機器自身。這些可以無限發展并加載的技術,并不意味行車就可以絕對安全,先進的安全配置能夠降低車禍意外發生的機率及傷害的程度,但是路上行車更需要來自于駕駛者的主動安全意識。