道路交通安全與汽車新技術(shù)

1、道路交通安全與 汽車新技術(shù)主講人：關(guān)志偉交通運輸教研室交通事故概述及我國道路交通安全狀況； 交通事故研究的方法和范圍； 汽車安全技術(shù)與法規(guī)。一、交通事故概述及我國道路交通安全狀況1. 道路交通事故的定義 道路交通事故簡稱交通事故，一般是指在人和物的運輸過程中所發(fā)生的人員傷亡和財務(wù)損毀事件。 在道路上 車輛 在運動中 發(fā)生事態(tài) 違章 過失 有后果交通事故具備的七個要素 1899年，一位行走在紐約馬路上的名叫克麗絲的婦女，被剛剛誕生的汽車撞死，成為世界上第一個死于（機(jī)動車）車禍的人。法國科學(xué)家居里美國的巴頓將軍 羅馬尼亞總理毛雷爾 巴西總統(tǒng)比契克 英國王妃戴安娜2. 我國道路交通安全狀況2.1 世

2、界總體概況 據(jù)初步統(tǒng)計，汽車交通事故造成的死亡人數(shù)在100年內(nèi)大約有2千多萬人。這個數(shù)字比第一次世界大戰(zhàn)的死亡人數(shù)1700萬超出300萬人。全球道路安全形勢十分嚴(yán)峻。目前，全世界每年死于車禍的人數(shù)達(dá)120萬人，傷殘5000萬人，直接經(jīng)濟(jì)損失5000多億美元。據(jù)預(yù)測，到2020年，道路交通死亡人數(shù)將達(dá)234萬人，道路交通傷害在人類死亡和致病原因中排名第三。值得注意的是，在所有道路交通傷害事故中，中等和低收入國家占90%以上。 英國交通研究實驗室和國際紅十字會的聯(lián)合研究報告預(yù)測，未來的交通事故將與嚴(yán)重疾病一樣成為全球主要的死亡原因之一！ 2.2 我國道路交通安全狀況 中國是世界上交通事故最嚴(yán)重的國

3、家之一。僅2002年，中國公安交通部門受理交通事故案件就達(dá)773 137起，事故共造成109 381人死亡（相當(dāng)于每天墜毀一架大型客機(jī)），在當(dāng)年發(fā)生的各類死亡事故中，交通事故死亡人數(shù)所占比重高達(dá) 。中國公路通車?yán)锍贪l(fā)展?fàn)顩r全國交通事故起數(shù)及傷亡人數(shù)發(fā)展?fàn)顩r全國高速公路交通事故起數(shù)及傷亡人數(shù)發(fā)展?fàn)顩r中國高速公路通車?yán)锍贪l(fā)展?fàn)顩r全國公路通車?yán)锍膛c事故起數(shù)發(fā)展?fàn)顩r 全國高速公路通車?yán)锍膛c事故起數(shù)發(fā)展?fàn)顩r以人為本，車路協(xié)作，預(yù)防為主 因車輛技術(shù)狀況不良引起的交通事故中，因制動不良引起的事故占該類事故的39.39% ，制動失效占24.11% ，轉(zhuǎn)向失效占9.53%，燈光失效占6.16% ，其他故障占20

4、.08%。 2.3 現(xiàn)階段我國交通安全的特點 1. 混合交通狀態(tài)嚴(yán)重 混合交通條件下發(fā)生的交通事故占總數(shù)的55.9%，同時還是主要的死亡原因（占67.2%）；當(dāng)混合交通且缺少交通控制時，造成的交通事故占總數(shù)的50.8%，死亡人數(shù)占62.4%（1998）。2.3.1 我國道路交通的特點 2. 機(jī)動車輛組成結(jié)構(gòu)畸形 2002年，全國在用機(jī)動車保有量為79,756,763輛，其中，汽車21,417,279輛，占機(jī)動車保有量的26.85%，而農(nóng)用運輸車、拖拉機(jī)、掛車等則占73.15%，由這些車輛組成的混合交通流將對交通安全構(gòu)成致命的威脅。對各種交通方式責(zé)任事故的分析可知，駕駛摩托車、拖拉機(jī)、農(nóng)用運輸車

5、等肇事比率占總數(shù)的21.15%，事故死亡率占總數(shù)的27.79%。 3. 非職業(yè)駕駛員肇事情況有上升的趨勢 2000年和2001年由于非職業(yè)駕駛?cè)藛T肇事所占事故總數(shù)的比例分別為35.6%、38.4%，隨著私家車數(shù)量的增加，大量非職業(yè)駕駛員的出現(xiàn)，必然導(dǎo)致交通事故量的增加。 4. 道路等級低 在我國具體的交通工程實踐中，還普遍存在著單純地為了提高道路等級，簡單地將道路路面硬化的做法。其結(jié)果只能是使駕駛員產(chǎn)生錯覺，導(dǎo)致交通事故。 2.3.2 我國道路交通安全的特點 統(tǒng)計表明，2000年在中國交通事故中受傷人數(shù)與死亡人數(shù)的比例為4.5:1，這個比例在日本和美國分別為128：1和76：1。提高道路交通系

6、統(tǒng)的安全性能，提高車輛的主被動安全性能，建立交通事故預(yù)警系統(tǒng)，提供駕駛員以充足的反應(yīng)時間；建立交通事故緊急事件保障系統(tǒng)(Rescue and First-aid Systems )，將對改善這一被動局面有積極的意義。 違章駕駛造成交通事故者占有較大的比例 2000年道路交通事故統(tǒng)計表明，駕駛員酒后駕車、疲勞駕車、超速行駛等違章操作造成的交通事故占總數(shù)的60%強，因此應(yīng)該強化駕駛員的教育、培訓(xùn)、考核和交通管理執(zhí)法的力度，提高駕駛?cè)藛T和交通參與者的整體素質(zhì)。 交通事故中死亡人數(shù)與受傷人數(shù)之比偏高 高速公路的事故率偏高 與國外相比，我國高速公路交通安全狀況有較大差距。表現(xiàn)為 重特大事故比例較大； 事

7、故救援體系不完備等。 二、交通事故的研究方法和范圍 1.事故研究的任務(wù)和目標(biāo) 事故研究的任務(wù)是借助于已有的數(shù)據(jù)進(jìn)一步回答事故的原因，探討降低事故后果的措施，從中可獲得進(jìn)一步的理論和經(jīng)驗（諸如工程技術(shù)、醫(yī)學(xué)、心理學(xué)），從而改善道路交通安全提供決策依據(jù)。 交通事故研究的內(nèi)容包括事故調(diào)查與統(tǒng)計、事故再現(xiàn)和事故分析三個方面。事故研究事故調(diào)查與統(tǒng)計事故再現(xiàn)事故分析工程技術(shù)醫(yī)學(xué)心理學(xué)計算模擬試驗?zāi)M受傷診斷參與者分析受傷治療交通教育評價、建議、措施！ 當(dāng)制動器制動力小于附著力時 當(dāng)一軸車輪即將抱死，另一軸車輪沒有抱死時 當(dāng)所有車輪抱死滑移 2.事故調(diào)查與統(tǒng)計方法 事故調(diào)查與統(tǒng)計的目的是總結(jié)事故，用統(tǒng)計方法

8、對事故數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和加工。 道路交通事故的統(tǒng)計評價可以揭示事故的重點，從而使得分析有的放矢，并且確定碰撞事故乘員受傷與事故嚴(yán)重程度的相互關(guān)系。 對于不同的機(jī)構(gòu)和不同研究目的，事故調(diào)查的項目也不同。2.1 政府道路交通事故統(tǒng)計 政府主管機(jī)構(gòu)所進(jìn)行的事故統(tǒng)計是二次事故統(tǒng)計。這些統(tǒng)計結(jié)果來源于警察的事故調(diào)查報告。這種統(tǒng)計結(jié)果供交通警察提高素質(zhì)使用。警察的事故現(xiàn)場調(diào)查數(shù)據(jù)不僅可供政府決策使用，而且也適用于解釋事故原因和澄清事故責(zé)任。 事故調(diào)查表格和調(diào)查方法是這種多目標(biāo)問題的最好方法（折中方法）。雖然有人曾經(jīng)嘗試用交通警察采集的事故數(shù)據(jù)對政府統(tǒng)計的特殊要求進(jìn)行計算，但是，由于一系列制約的存在，而缺乏說服

9、力。 這種交通事故統(tǒng)計方法主要適用于分析現(xiàn)行交通安全狀態(tài)和地區(qū)乃至全國的事故現(xiàn)狀。2.2 統(tǒng)計局事故數(shù)據(jù) 發(fā)達(dá)國家例如美國、日本、聯(lián)邦德國一般都逐月或每年匯總，并發(fā)布一次全國交通事故的詳細(xì)統(tǒng)計結(jié)果，它包括50至100個有關(guān)參數(shù)，諸如季節(jié)、地點、道路狀況和種類、視線情況、天氣條件、事故原因、駕駛員違章、車輛缺陷、事故類型、事故種類以及直接物質(zhì)損失和人身傷亡的一般事故數(shù)據(jù)。 上述兩類都屬于政府統(tǒng)計的性質(zhì)。由于其數(shù)據(jù)面廣，數(shù)據(jù)的精度受到了影響，誤差首先受下述兩個方面的影響：不是所有的事故真正被警察所采集處理（即官方未掌握的事故數(shù)據(jù)）。由于政府統(tǒng)計調(diào)查的特點，對事故報告統(tǒng)計不準(zhǔn)確（報告誤差）。 從事故

10、研究的觀點出發(fā)，官方事故統(tǒng)計不準(zhǔn)確還受到下述方面的影響：對于事故研究十分重要的一些事故特征（例如碰撞形式、是否系安全帶等），在各國政府的統(tǒng)計中根本沒有涉及到；政府統(tǒng)計中某些調(diào)查特征（例如受傷嚴(yán)重程度）的定義不精確，也不適用于某些目的的事故研究；受傷嚴(yán)重程度的分類和描述僅分為三組：輕傷（標(biāo)準(zhǔn)為門診處理），重傷（住院治療）和死亡（當(dāng)場死亡或直接原因受傷間隔一段時間后死亡，各國不同取值不同，分別為1天、3天、7天、1個月或不限制天數(shù)）。 3.事故再現(xiàn) 事故再現(xiàn)的基本目的在于研究一個事故的特殊性，從空間和時間上確定事故每個階段的過程，并對它進(jìn)行評價。 警察調(diào)查事故的目的主要是依據(jù)交通法規(guī)追究事故當(dāng)事人

11、的責(zé)任，另外，警察的事故調(diào)查結(jié)果也適用于判斷事故重點的一般安全問題和某些事故原因的因果關(guān)系。 對于特殊事故的調(diào)查，大多數(shù)事故鑒定專家依據(jù)事故的專門調(diào)查結(jié)果，然后進(jìn)一步分析醫(yī)學(xué)、心理學(xué)、工程技術(shù)以及法律問題。 為了對事故的運動過程進(jìn)行再現(xiàn)，需要有關(guān)于位移和地點（如碰撞點、方向、分離方向）、速度（比如事故開始速度和碰撞速度）以及時間（如反應(yīng)時間）的數(shù)據(jù)。事故再現(xiàn)需要的可描述數(shù)據(jù)事故再現(xiàn)需要的可測數(shù)據(jù)事故再現(xiàn)需要由計算或試驗確定的平均值 4.事故分析 事故分析的任務(wù)是對導(dǎo)致相似傷害和損失的事故原因進(jìn)行研究。事故分析必須包含所分析的事故總體中的每起事故的再現(xiàn)結(jié)果。因此，事故分析是對事故樣本進(jìn)行研究，而

12、事故再現(xiàn)是對具體事故個體進(jìn)行研究，以解釋一起事故的原因和澄清事故責(zé)任。將事故分析的綜合結(jié)果用一定的統(tǒng)計方法進(jìn)行計算就是事故分。事故再現(xiàn)和事故分析的區(qū)別是特殊與一般的關(guān)系，也就是說，事故分析包括事故再現(xiàn)，而事故再現(xiàn)是事故分析工作的基礎(chǔ)。三、汽車安全技術(shù)與法規(guī)1. 汽車安全技術(shù)的主要內(nèi)容汽車安全技術(shù)主動安全技術(shù)被動安全技術(shù)預(yù)防安全技術(shù)（正常行駛時）事故安全技術(shù)（事故前）碰撞安全技術(shù)（事故當(dāng)時）抑制安全技術(shù)（事故后） 汽車主動安全性 事故將要發(fā)生時操縱制動或轉(zhuǎn)向系，防止事故發(fā)生的能力，以及汽車正常行駛保證其動力性、操縱穩(wěn)定性、駕駛舒適性、信息性正常的能力。也叫事故前汽車安全性。汽車被動安全性 事故發(fā)

13、生時保護(hù)乘員和步行者，使直接經(jīng)濟(jì)損失降到最小的能力，以及事故后，防止事故車輛火災(zāi)以及迅速疏散乘客的能力，也叫事故后汽車安全性。汽車安全保障體系人法規(guī)管理道路環(huán)境車輛2. 現(xiàn)代汽車安全保障體系 道路交通系統(tǒng)由人-車-路三要素構(gòu)成，人、車、路三要素要和諧統(tǒng)一。建立“以人為本、車路協(xié)作、預(yù)防為主”的交通安全理念。3. 汽車的被動安全技術(shù)斜面撞擊正面撞擊偏移撞擊3.1 汽車碰撞的類型柱桿撞擊鉆擊撞擊12%11%16%7%7%7%6%6%5%6%5%13%轎車正面/偏移碰撞形式100對心碰撞，實際事故占25%。模擬碰撞主要測試乘員約束系統(tǒng)性能。3050偏置碰撞，實際事故占25%。模擬碰撞主要測試車身安全

14、性能。 3050偏置碰撞，實際事故占50%，模擬碰撞主要測試車身安全性能。負(fù)荷類型:正面碰撞轎車不同座位受傷的分布 由于高度差的存在，轎車的保險杠不起作用。貨車裝備安全防護(hù)裝置FUPD對比不同的碰撞形成對汽車車身和縱、橫向加速度的影響大梁扭曲大梁彎曲剛性小的部件變形橫向移動縱向加速度波動縱向加速度緩慢波動橫向加速度波動正面撞擊斜面撞擊偏移撞擊柱桿撞擊鉆擊撞擊翻車保險杠乘員保護(hù)系統(tǒng) 座椅安全帶對于乘員碰撞保護(hù)發(fā)揮了很好的作用，世界各國已廣泛強制裝用。安全氣囊作為輔助約束裝置成為選裝設(shè)施。通過對前撞、側(cè)撞或后撞信息檢測，如確認(rèn)已發(fā)生碰撞，乘員保護(hù)系統(tǒng)將展開充氣約束氣囊，以更多地降低乘員在各向碰撞時

15、的乘員減速度值和傷害。 PPD傳感器(Passenger Presence Detect) 安裝在助手席座椅坐墊中，以傳感器檢測到的重量變化判斷有無乘客乘坐。檢測到約15kg重量時，判斷為有乘客乘坐。傳感器拆卸圖座椅安全系統(tǒng)ESC：Energy-absorbing Steering Column能量吸收式轉(zhuǎn)向柱當(dāng)車輛發(fā)生事故尤其是正面碰撞時，人的胸部及頭部由于離轉(zhuǎn)向盤較近，因此很容易就會撞到轉(zhuǎn)向盤，甚至車身撞擊潰縮之后轉(zhuǎn)向盤向后擠壓，很容易傷及駕駛員因此，法規(guī)上對于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)都有安全上的規(guī)范以美國聯(lián)邦安全法規(guī)FMVSS為例，對于轉(zhuǎn)向盤及轉(zhuǎn)向柱所組成的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有兩項規(guī)定一項是當(dāng)用假人以約25 km

16、/h的相對速度撞擊轉(zhuǎn)向盤時，于假人的胸部產(chǎn)生的沖擊力不得大于1134 N的力的規(guī)定另一項是當(dāng)以約48 km/h的車速實車正面撞擊時，轉(zhuǎn)向盤的后移量不得超過12.7 cm。由此可見，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)乃是一項非常重要的安全系統(tǒng)3.2 汽車與行人的碰撞行人與汽車碰撞初始接觸部位圖注：1 腳和小腿2 大腿3 骨盆4 胸部5 頭部全碰撞部分碰撞擦邊碰撞主動發(fā)動機(jī)罩（AH）AH是英文Active Hood的縮寫，其中文含義是主動發(fā)動機(jī)罩。AH技術(shù)就是指當(dāng)發(fā)生人-車碰撞時，發(fā)動機(jī)罩能夠立即自動升起，使行人頭部接觸到可變形的（減緩撞擊力）柔性表面。同時，主動發(fā)動機(jī)罩還能防止行人撞向風(fēng)窗玻璃的底部區(qū)域。 4. 汽車的主

17、動安全技術(shù)4.1 安全預(yù)防技術(shù) 據(jù)統(tǒng)計，高速公路上發(fā)生傷亡事故中50以上是駕駛疲勞原因引起的。為解決這個問題，可用監(jiān)視轉(zhuǎn)向盤輸入和車輛位置的辦法,檢查駕駛員是否打磕睡或注意力是否集中，并通過“刺激”方法給予駕駛員警告，以便及時糾正行車狀態(tài)。 奔馳公司為客車和載貨車設(shè)計了一種防睏系統(tǒng)。通過儀器監(jiān)視車輛行駛路線，計算機(jī)能夠識別行車道上的標(biāo)記。如果磕睡中的駕駛員要把車駛向路溝，警報系統(tǒng)就會發(fā)出響聲來喚醒駕駛員。4.1.1 駕駛員疲勞的警報系統(tǒng)眼睛跟蹤系統(tǒng)，它可以測定駕駛員的呼吸情況、眼睛睜得大小和眨眼的頻率，從而測定駕駛員的警覺程度和疲勞程度，如果發(fā)現(xiàn)駕駛員處于疲勞駕駛狀態(tài)，汽車就會發(fā)出警告以確保安

18、全。打瞌睡或注意力不集中駕駛警報系統(tǒng)的對比4.1.2 火災(zāi)隱患或輪胎氣壓過低的警報系統(tǒng) 在發(fā)動機(jī)倉內(nèi)或駕駛倉內(nèi)，由于某些原因可能存在火種。為了在著火早期發(fā)現(xiàn)并避免引起大火，應(yīng)該實行必要的監(jiān)視；輪胎氣壓過低，會導(dǎo)致汽車行駛性能變環(huán)，輪胎早期破損和翻車。在這兩種情況下，都應(yīng)給駕駛員發(fā)出警告信號，以確保安全。4.1.3 視覺增強系統(tǒng)盲區(qū)盲區(qū) 由于車輛結(jié)構(gòu)的不同，即使物體在視野范圍內(nèi)，有些地方駕駛員無法看到，這是因為車身結(jié)構(gòu)遮擋了駕駛員視線，在車輛周圍形成了視線的死角區(qū)，稱為盲區(qū)。BLIS盲點信息系統(tǒng)可以利用數(shù)字?jǐn)z像技術(shù)來監(jiān)視駕駛員視野中出現(xiàn)的盲點。該技術(shù)是由VOLVO公司推出的。 林肯領(lǐng)航者汽車在幫

19、助提高司機(jī)的感知能力。多個小攝象頭和三個可切換的視頻顯示屏為司機(jī)提供了全面的前、后視線。這樣既方便泊車操作，又可在擁擠的交通中提高行駛的安全性。在汽車兩側(cè)安裝的前向攝象系統(tǒng)，使司機(jī)能夠繞過大型車輛，提前看到隱蔽處的汽車或行人。在典型的行駛條件下，司機(jī)在擁擠的車流中左轉(zhuǎn)彎時，可更容易查知對面的車輛。4.1.4 夜間目標(biāo)檢測和警報系統(tǒng) 夜間行駛視野條件比白天差得多，容易發(fā)生交通事故。為避免交通事故發(fā)生，應(yīng)檢測在規(guī)定的車輛接近區(qū)域內(nèi)是否存在目標(biāo)物或行人，并通過直觀顯示信號警告駕駛員，以便于提前采取適當(dāng)操作措施。 日本馬自達(dá)公司采用掃描激光雷達(dá)和超聲波傳感器檢測前方是否有行人和在斜角方向上是否有駛來的

20、車輛。如有，駕駛員可及時采取相應(yīng)措施，以避免發(fā)生交通事故。一定發(fā)現(xiàn)我了沒有出現(xiàn)行人 近光照在行人身上反射回來的光線比遠(yuǎn)光光線弱，轎車駕駛員便看不到行人了，但行人還誤以為雙方車輛都發(fā)現(xiàn)了自己。4.1.5 引導(dǎo)系統(tǒng)4.2 事故避免技術(shù)車距警報系統(tǒng) 該系統(tǒng)為跟蹤車輛傳送到前導(dǎo)車輛的距離信號，同時使跟蹤車輛自動地進(jìn)行制動和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輸入轉(zhuǎn)向信號，以避免車輛接觸。 除此以外，日本大發(fā)公司、三菱公司等也利用激光雷達(dá)作傳感器。馬自達(dá)公司利用正在行駛路徑估計判斷同前面車輛有否碰撞危險。這種估算是借助于車輛行駛偏離程度和車速實現(xiàn)的。鈴木公司的方案是，同時將距離狀態(tài)傳給氣囊控制器，以幫助氣囊及時展開。4.2.2 車

21、輛行駛路線改變的事故避免系統(tǒng) 當(dāng)車輛從車道1向車道2改變行駛路線時，常因后面車輛車速太高或駕駛員不注意而發(fā)生碰撞事故。為解決這類事故，一些公司研究開發(fā)的系統(tǒng)可以檢測,并警告車輛的駕駛員。 車輛行駛路線變更事故避免系統(tǒng)4.2.3 行駛路線偏離警報系統(tǒng) 由于某種原因，在駕駛員未操作轉(zhuǎn)向信號的情況下，車輛開始偏離自己的原來路線，系統(tǒng)便用聲音信號警告行駛路線位置偏移車輛的駕駛員。 三菱公司利用錄像機(jī)檢測白色路線標(biāo)記，如駕駛員無意識偏離自己的原來路線，系統(tǒng)便用音響信號警告駕駛員。馬自達(dá)公司利用CCD攝像頭識別道路標(biāo)線。當(dāng)用直觀信號發(fā)出警報后，駕駛員沒有使車回到原來行駛“路線”，系統(tǒng)便自動地使車回到原來路

22、線。4.2.4 碰撞自動檢測與防護(hù)系統(tǒng)行車環(huán)境監(jiān)測位于車輛前部的激光掃描雷達(dá)能夠分辨出車輛前方物體的距離和方位，與附有路面情況傳感器共同承擔(dān)環(huán)境檢測功能防碰撞分析防碰撞分析系統(tǒng)對前后障礙物的距離和方位以及路面信號進(jìn)行分析，提取有用數(shù)據(jù)，進(jìn)行危險性判斷，輸出必要的警示信號或應(yīng)急車輛控制信號。該系統(tǒng)根據(jù)防碰撞系統(tǒng)輸出信號的控制，實現(xiàn)對制動系統(tǒng)（ABS）或轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行自動操作。自動操作系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時，如駕駛員的操作制動力大于自動控制系統(tǒng)提供的制動力，則駕駛員的操作有效，這樣可保證自動操作系統(tǒng)失靈時，駕駛員控制的制動系統(tǒng)仍然起作用。車輛控制防碰撞傳感器防碰撞傳感器有：CCD（光電荷藕合器）攝像元件掃描式激光雷達(dá)超聲波傳感器電磁波傳感器PS是英文Precaution Safety的縮寫，中文含義是預(yù)警安全系統(tǒng)。為了預(yù)測汽車碰撞，預(yù)警安全（PS）系統(tǒng)移植了軍事上廣泛采用的毫米波雷達(dá)裝置，由于毫米波雷達(dá)裝置具有比激光雷達(dá)更高的檢測性能，因此，即使在雨天，毫米雷達(dá)也能檢測出公路遠(yuǎn)處的障礙物。預(yù)警安全（PS）系統(tǒng)5. 汽車安全技術(shù)法規(guī) 20世紀(jì)60年代中期，美國的拉爾夫.內(nèi)德發(fā)表了一份在任何速度下行駛都是危險的的報告，提出在減少汽車事故方面，與其加強對駕駛員教育、訓(xùn)練的方法，不如在機(jī)械、經(jīng)濟(jì)和行政法規(guī)方面改善汽車的安全性。內(nèi)德的報告發(fā)表后，本來沒有受到太大的重視，但是其內(nèi)容涉及各