道路交通安全工程（第2版）課件 第4、5章 車輛安全控制與防護技術、道路交通安全影響因素分析

1車輛安全控制與防護技術2汽車與交通安全

道路交通安全主要與“人一車一路一環(huán)境”組成的系統(tǒng)有關，汽車是這一系統(tǒng)中潛在危險性最大的環(huán)節(jié)。汽車作為交通系統(tǒng)中的主體，其結構和性能對交通安全有直接影響。車路人道路環(huán)境感知操作控制車輛3汽車與交通安全

據統(tǒng)計,2018年,全國因車輛安全性能導致涉及人員傷亡事故11090起，占全年總事故的5.13%,其中在車輛安全性事故中,制動不良事故占23.24%、制動失效事故占7.31%、照明與信號裝置失效事故占5.31%、爆胎事故占1.64%、轉向失效事故占1.03%，其它車輛事故占60.81%。以上數字與全年總數相比相對較少，但實際上許多交通事故都與車輛的性能和結構有關，只不過不是直接原因而已。4一、汽車性能與交通安全1、汽車動力性與交通安全1.1基本概念汽車的動力性定義：汽車在良好路面上直線行駛時由汽車受到的縱向外力決定的，所能達到的平均行駛速度?；靖拍睿簞恿π缘脑u價指標；汽車的驅動力與各種行駛阻力；汽車行駛的驅動—附著條件；5一、汽車性能與交通安全動力性的評價指標：最高車速加速時間最大爬坡度最高車速uamax是指在水平良好的路面上汽車滿載時能夠達到的最高行駛速度（km/h）。6一、汽車性能與交通安全最高車速uamax是指在水平良好的路面上汽車滿載時能夠達到的最高行駛速度（km/h）。7一、汽車性能與交通安全加速時間與交通安全表示汽車的加速能力。有兩種表示方法：原地起步加速時間：汽車以1檔或2檔起步，并以最大加速度換至最高檔后達到某一距離（0～402.5m/（1/4mile)或0～400m）或車速（0～96.6km/h(60mile/h)或0～100km/h）所需要的時間（s）。超車加速時間：

以最高擋或次高擋，由某一較低車速全力加速至某一高速所用的時間，單位s。8一、汽車性能與交通安全超車加速時間對交通安全有著極大影響由于汽車與被超車輛并行時，為事故的發(fā)生創(chuàng)造了有利條件，容易發(fā)生交通事故，因此，超車時間越短，行程就越短，則與其它車輛發(fā)生碰撞的概率就大大下降，在道路上行駛時就越短。9一、汽車性能與交通安全最大爬坡度與交通安全汽車的上坡能力。以1檔滿載時汽車在良好路面上的最大爬坡度表示。是極限爬坡能力。轎車：一般不強調貨車：imax=30%（約16.5°）越野汽車：imax=60%（31°）有時也以汽車在一定坡道上必須達到的車速來表示爬坡能力。如：美國對轎車爬坡要求，能以104km/h車速通過6%的坡道。坡度角hL坡度i=h/L10一、汽車性能與交通安全

最大爬坡度對交通安全也有著重要影響，特別是大貨車，如果爬坡能力不足，在一些極端道路條件和極端運行工況下，就會發(fā)生發(fā)動機熄火或后滑事故。11一、汽車性能與交通安全1.2汽車的驅動力與行駛阻力發(fā)動機變速器減速器等傳動系驅動輪驅動力滾動阻力坡度阻力加速阻力空氣阻力行駛阻力汽車行駛方程Ft=ΣF12一、汽車性能與交通安全汽車的驅動力根據驅動輪轉矩Tt與發(fā)動機轉矩Ttq的關系13

4.汽車的驅動力圖

單位ua:km/hn:r/minr:mnTtquaFt發(fā)動機外特性確定的是發(fā)動機輸出轉矩和轉速關系。經傳動系到達車輪后，可表示為驅動力與車速間的關系。14一、汽車性能與交通安全15一、汽車性能與交通安全汽車的行駛阻力汽車行駛時的各種阻力：滾動阻力——以符號Ff表示；空氣阻力——以符號Fw表示；坡度阻力——以符號Fi表示；加速阻力——以符號Fj表示；汽車行駛的總阻力為：∑F=Ff+Fw+Fi+Fj

16一、汽車性能與交通安全滾動阻力：輪胎在硬路面上滾動時，主要是輪胎變形。輪胎在硬支承路面上受徑向力時的加載和減載曲線不重合。其面積之差為能量損失，由輪胎內摩擦產生彈性遲滯損失。

遲滯損失表現為阻礙車輪滾動的阻力偶。17一、汽車性能與交通安全空氣阻力汽車直線行駛時受到的空氣作用力在行駛方向上的分力稱為空氣阻力。典型轎車CD=0.3～0.4118一、汽車性能與交通安全1.3汽車行駛的驅動-附著條件汽車的附著力（1）汽車行駛的驅動條件：Ft≥Ff+Fw+Fi

上式為汽車的驅動條件，可以采用增加發(fā)動機轉矩、加大傳動比等措施來增大汽車驅動力。汽車行駛除受驅動條件制約外，還受輪胎與地面附著條件的限制。19一、汽車性能與交通安全（2）汽車行駛的附著條件

地面對輪胎切向反作用力的極限值稱為附著力Fφ，在硬路面上與驅動輪法向反作用力FZ成正比，常寫成

FXmax=Fφ=FZ·φ

其中，FZ—作用于所有驅動輪上的地面法向反作用力；

φ—附著系數，由路面和輪胎決定。20一、汽車性能與交通安全

作用在驅動輪上的轉矩產生的地面切向反作用不能大于附著力，否則會發(fā)生驅動輪滑轉，即：

FX≤FZ·φ

對后輪驅動汽車：

FX2/FZ2=Cφ2

φ，式中，Cφ2——后輪驅動汽車驅動輪的附著率21一、汽車性能與交通安全對前輪驅動汽車：

FX1/FZ1=Cφ1

φ

將驅動條件和附著條件連起來，有：

Ff+Fw+Fi≤Ft≤FZ·φ

汽車行駛的必要與充分條件，稱為汽車行駛的驅動-附著條件。22一、汽車性能與交通安全汽車的附著力與地面反作用力汽車的附著力決定于附著系數和地面作用于驅動輪的法向反作用力。

1.附著系數由路面種類、狀況、車速等決定。平均值：良好的混凝土或瀝青路面：干燥時，φ＝0.7-0.8

潮濕時，φ＝0.5-0.6土路：干燥時，φ＝0.5-0.6

潮濕時，φ＝0.2-0.42.驅動輪地面法向反作用力與汽車的總體布置、車身形狀、行駛狀況、道路坡度有關。23一、汽車性能與交通安全1.4后備功率一般情況下，汽車維持等速行駛所需要的發(fā)動機功率不大。當需要爬坡或加速時，加大節(jié)氣門開度，使汽車發(fā)出全部或部分功率。后備功率越大，汽車動力性越好后備功率越大，汽車經濟性越差（發(fā)動機負荷率低，燃油消耗量高）緊湊型轎車各檔位的后備功率24一、汽車性能與交通安全2汽車操縱穩(wěn)定性對交通安全的影響2.1汽車操縱穩(wěn)定性定義及內容（1）定義1)操縱性指在駕駛員不感到過分緊張、疲勞的情況下，汽車能遵循駕駛員通過轉向系及轉向車輪給定的方向行駛；

2)穩(wěn)定性指汽車遇到外界干擾時能抵抗干擾而保持穩(wěn)定行駛的能力。汽車的操縱穩(wěn)定性不僅影響到汽車駕駛的方便程度，也決定高速汽車安全行駛的主要性能之一。所以人們稱之為“高速車輛的生命線”。25一、汽車性能與交通安全（2）內容

1）穩(wěn)態(tài)響應

2）瞬態(tài)響應

3）回正性

4）直線穩(wěn)定性

5）轉向輕便性

6）抗側翻能力26一、汽車性能與交通安全

轉向盤角階躍輸入下進入的穩(wěn)態(tài)響應：等速直線行駛，急劇轉動轉向盤，然后維持轉角不變，即對汽車施以轉向盤角階躍輸入，汽車經短暫的過渡過程后進入等速圓周行駛工況。

轉向盤角階躍輸入下的瞬態(tài)響應：等速直線行駛和等速圓周行駛兩個穩(wěn)態(tài)運動之間的過渡過程所對應的瞬間運動響應。

穩(wěn)態(tài)轉向特性：不足轉向、中性轉向、過度轉向。轉向盤保持一個固定轉角不變，緩慢加速或以不同車速等速行駛時，不足轉向的汽車轉向半徑逐漸增大，中性轉向的汽車轉向半徑不變，而過度轉向的汽車轉向半徑逐漸減小。27一、汽車性能與交通安全汽車的橫向穩(wěn)定性的喪失-翻和橫向滑移28一、汽車性能與交通安全2.2操縱穩(wěn)定性對道路交通安全的影響（1）汽車穩(wěn)態(tài)響應特性汽車設計時如果不考慮汽車的穩(wěn)態(tài)轉向特性，對于過多轉向的汽車，在轉向時，駕駛人如果不能及時調整轉向盤并降低車速，則會造成汽車失控事故；（2）汽車瞬態(tài)響應特性汽車的瞬態(tài)響應變化不及時，會造成轉向盤已經轉到，但車輛卻遲遲沒有反應，就不能準確響應駕駛者的“轉向指令”，當遇到緊急情況時，就會因轉向不靈二導致事故發(fā)生；（3）汽車轉向系統(tǒng)各部件之間的間隙過大時，就會使前輪定位失準，懸架和轉向機構不協(xié)調，直線行駛的汽車就會出現“擺頭”現象。這不僅加劇了零部件的磨損，駕駛人操縱疲勞，更主要的是使駕駛人行駛安全感極差，產生慌張情緒。29一、汽車性能與交通安全

（4）汽車轉向輕便性為了減輕駕駛員的勞動強度，要求汽車具有轉向輕便性。要求轉向力要在規(guī)定的范圍內，若轉向力過大，會增加駕駛員的勞動強度，在急彎或緊急避讓時會造成轉向困難或不能完成轉向動作，對汽車安全行駛有很大影響。若轉向力過小，會使轉向發(fā)飄，駕駛員路感降低，對安全運行也不利。（5）汽車的回正性汽車在完成變道、避讓、轉彎等行為后要進行回正，即汽車能夠在駕駛人松開轉向盤時，轉向盤迅速回正，回歸到原來直線行駛的狀態(tài)。30一、汽車性能與交通安全2.3提高汽車操縱穩(wěn)定性的主要途徑（1）增加輪胎的側偏剛性當增加后輪輪胎側偏剛度有利于汽車的不足轉向，同時在裝載時，適當增加前輪的載荷，會使重心前移，產生不足轉向，改善車輛的操縱穩(wěn)定性。（2）轉向主銷后傾和內傾轉向柱的注銷后傾和內傾都會增加車輪自動回正的作用，但后傾過大，又會引起轉向沉重，內傾過大，會增加輪胎與地面的磨損。31一、汽車性能與交通安全（3）減小前輪前束值減小前輪前束可以降低前輪的擺振，從而減輕汽車的擺頭現象，提高車輛的操縱穩(wěn)定性。（4）加裝轉向助力裝置既可以降低駕駛人的操縱強度，又不會在高速由于轉向盤過輕而產生極度不安全感。32一、汽車性能與交通安全3汽車制動性能對道路交通安全的影響3.1定義汽車制動性是指汽車行駛時能在短距離內停車且維持行駛方向穩(wěn)定性和在下長坡時能維持一定車速的性能。汽車制動性是汽車的主要性能之一。33一、汽車性能與交通安全3.2制動性包含的內容及評價（1）制動效能：指汽車在良好的路面上，以一定速度制動到停車的制動距離或制動時汽車的減速度。它是制動性能最基本的評價指標。（2）制動效能的恒定性：主要是指抗熱衰退性能。（3）制動時汽車的方向穩(wěn)定性：是指汽車在制動過程中維持直線行駛或按預定彎道行駛的能力。34一、汽車性能與交通安全3.3制動性對道路交通安全的影響（1）制動距離太長；（2）緊急制動時發(fā)生側滑；（3）前輪失去轉向能力等情況有關；（4）制動系統(tǒng)熱衰退。35一、汽車性能與交通安全車速40km/h60km/h80km/h100km/h120km/h反應距離13m20m27m34m40m制動距離9m20m36m56m81m停車距離22m40m63m90m121m36一、汽車性能與交通安全3.4影響制動性能的因素及改善措施（1）提高制動效能:用較小的制動踏板力就能得到必要的制動力或制動減速度。（2）提高制動效能的恒定性：主要指改進制動器結構和制動器摩擦副的材料。（3）提高制動時的方向穩(wěn)定性：前輪抱死，轉向失效；后輪抱死，車輛側滑。理想情況是制動時防止任何車輪抱死，前后輪均滾動。37二、汽車結構與交通安全1汽車輪胎對交通安全的影響1.1輪胎結構及特點按簾布層結構可分為普通斜交輪胎和子午線輪胎。38二、汽車結構與交通安全1.2子午線輪胎優(yōu)點：（1）使用壽命長（2）滾動阻力小（3）附著性能好（4）緩沖性能好（5）負荷能力大39二、汽車結構與交通安全1.3輪胎胎面花紋胎面花紋可分為：普通花紋輪胎、越野花紋輪胎，混合花紋輪胎。40二、汽車結構與交通安全（1）普通花紋普通花紋細而淺，花紋塊接地面積較大，耐磨性好，附著性較好，適合在比較清潔、良好的硬路面上使用。分為：橫向花紋、縱向花紋、組合花紋。（2）越野花紋越野花紋特點是花紋溝槽寬而深，花紋接地面積比較小，適合于較差的路面或無路地區(qū)使用。41二、汽車結構與交通安全（3）混合花紋是普通花紋和越野花紋之間的一種過度。特點是胎面中部具有方向各異或縱向為主的窄花紋溝槽，而在兩側則具有以方向各異或以橫向為主的寬花紋溝槽。既能適應良好硬路面，也能適應碎石路面、雪泥路面和松軟路面。42二、汽車結構與交通安全1.4輪胎與道路交通安全（1）輪胎負荷與氣壓（2）輪胎的高速性能（3）輪胎的側偏性能（4）輪胎的水滑效應（5）輪胎的耐磨耐穿孔性43二、汽車結構與交通安全2汽車的相關結構及裝置對交通安全的影響2.1駕駛視野駕駛視野是駕駛員行車時的視線范圍。汽車視野包括：直接視野、間接視野及夜間視野。（1）直接視野：指駕駛員通過車窗直接看到外界空間范圍，包括汽車的前方視野、側方視野。（2）間接視野：指通過內、外后視鏡看到的汽車側后方的區(qū)域。44二、汽車結構與交通安全2.2汽車燈光汽車燈光作用是為汽車行駛提供照明，并將其行駛狀況向其他交通參與者發(fā)出信號。包括：前照燈、霧燈、牌照燈、倒車燈、儀表燈、轉向信號燈、制動燈、前位等和后位燈和危險警告信號燈。45二、汽車結構與交通安全2.3指示裝置（1）溫度表和溫度報警信號裝置（2）燃油表（3）車速里程表（4）轉速表（5）機油壓力表及警報信號裝置（6）制動系統(tǒng)故障信號裝置（7）制動防抱死系統(tǒng)故障信號裝置（8）轉向指示燈操縱件及信號裝置（9）前霧燈操縱件及信號裝置（10）后霧燈操縱件及信號裝置46二、汽車結構與交通安全2.4汽車車身結構對交通安全的影響（1）減輕車外人員的傷害；（2）減輕車內人員的傷害；（3）乘員的約束保護。47三、車輛被動安全技術1車輛被動安全概述1.1車輛被動安全性定義（1）指事故發(fā)生時保護乘員和步行者，使直接損失降到最小的性能。（2）還包括防止事故車輛火災以及迅速疏散乘客的性能。由于汽車的被動安全性總是與廣義的汽車碰撞事故聯(lián)系在一起，故又被稱為“汽車碰撞安全性”。48三、車輛被動安全技術1.2乘員與汽車內部結構的碰撞分析一次碰撞：汽車與汽車或汽車與障礙物之間的碰撞為一次碰撞；二次碰撞：一次碰撞后汽車的速度下降，車內駕駛員和乘員受慣性力的作用繼續(xù)以原有的速度向前運動，并與車內物體碰撞，稱為二次碰撞。49三、車輛被動安全技術

汽車發(fā)生碰撞時，乘員的傷害主要是由以下幾種原因造成的：

①在碰撞時，汽車結構發(fā)生變形，汽車構件侵入乘員生存空間，使乘員受到傷害。②碰撞時，由于汽車結構破壞等原因，使得乘員的部分身體或全部身體暴露在汽車外面受傷。③在碰撞作用下，汽車的速度急劇減小，這使乘員由于慣性作用繼續(xù)前移與汽車內部結構碰撞而造成傷害。50三、車輛被動安全技術1.3車輛被動安全性分類汽車被動安全性可以分為汽車外部安全性和車內安全性。汽車外部安全性：從減輕在事故中汽車對行人、自行車和摩托車乘員的傷害方面提高汽車被動安全性的能力。決定汽車外部安全性的因素有：發(fā)生碰撞后汽車車身變形的狀態(tài)；汽車車身外部形狀。51三、車輛被動安全技術車內安全性：指汽車所具有的在事故中使作用于乘員的加速度和力降低到最小。在事故發(fā)生以后提供足夠的生存空間，以及確保那些對從車輛中營救乘員起關鍵作用的部件的可操作性等的能力。車內安全性的決定性因素有：車身變形狀態(tài)、客廂強度、當碰撞發(fā)生時和發(fā)生后的生存空間尺寸、約束系統(tǒng)、撞擊面積（車內部）、轉向系統(tǒng)、乘員的解救及防火。52三、車輛被動安全技術

車輛的被動安全系統(tǒng)：安全車身結構和乘員保護系統(tǒng)兩大類。安全車身結構：為了減少一次碰撞帶來的危害乘員保護系統(tǒng)：為了減少二次碰撞造成的乘員損傷或避免二次碰撞。53三、車輛被動安全技術2車身結構安全技術2.1車身結構安全設計的原則

為了提高汽車的被動安全性，汽車外部設計應把碰撞的不良后果減輕到最低程度（涉及車外的人和汽車自身的碰撞）作為基本目的。完成如下功能：（1）必須盡可能地緩和吸收車輛及乘員的運動能量，以緩解乘員受到的沖擊；（2）在確保乘員的有效生存空間的同時，還必須保證碰撞后乘員易于逃脫和容易進行車外救護。車身的安全設計水平，在很大程度上決定了車輛的被動安全性能。54三、車輛被動安全技術2.2車身的變形特性碰撞事故的三種形式：

1.前碰撞

2.側面碰撞

3.追尾碰撞另外還有車撞行人與翻車等情況。55三、車輛被動安全技術

汽車發(fā)生前碰撞（包括偏置碰撞和正面碰撞）的概率在40％左右。56三、車輛被動安全技術車身理想變形特性線57三、車輛被動安全技術正面碰撞在正面碰撞中，動能被保險杠和車身前部變形所吸收，在劇烈碰撞時還要涉及乘客區(qū)前部（前圍）。車橋、車輪（輪惘）和發(fā)動機限制了可變形區(qū)的長度，所以需要有適當的可以變形的長度和某些允許產生位移的部件以減低車廂的加速度。對于車身前部的前圍板區(qū)域的撞擊變形會引起轉向系、儀表板、踏板和前圍板的錯位；車底部的變形會引起座椅下沉或翻倒；前側部結構的變形會產生事故后不能打開車門的現象發(fā)生。58三、車輛被動安全技術側部撞擊側部撞擊是第二種最常發(fā)生的事故類型，由于裝飾件和結構件所能吸收的能量有限，因而引起的車內的嚴重變形對汽車乘客傷害的危險性很高。對于絕大部分車輛而言，當其遭受側撞時幾乎沒有可利用的緩沖吸能區(qū)間，也即其理想的側撞特性應是足夠大的剛性，車門和立柱不應發(fā)生大的變形。另外，考慮到側撞時乘員很可能會撞擊到車門內板，車門內板應柔軟。59三、車輛被動安全技術追尾碰撞汽車的追尾碰撞，其理想碰撞特性應與前部相同，但由于一般追尾碰撞時，相對碰撞速度較低，并且尾部一般也有足夠多的碰撞吸能區(qū)間（除短尾車外），所以車輛尾部的碰撞吸能設計相對前部并不那么重要尾部碰撞時車輛乘員受到的最主要傷害是頸部沖擊損傷，因此，車輛尾部區(qū)段應盡量軟化。由于轎車燃油箱一般布置在車身后部，應保證發(fā)生后面碰撞時，行李箱蓋邊緣不能穿過后窗而撞人車廂內，并盡量保證燃油系統(tǒng)的完整性。60三、車輛被動安全技術車身理想力傳遞特性正面碰撞側部撞擊追尾碰撞61三、車輛被動安全技術碰撞安全法規(guī)碰撞安全法規(guī)主要規(guī)定了車輛對車內乘員、路上行人的保護性能。目前，美國、歐洲、日本和澳大利亞的汽車碰撞安全法規(guī)針對的主要碰撞事故類型是前碰撞（包括正面碰撞與偏置碰撞等）和側面碰撞，但發(fā)展的方向會將行人碰撞保護包括在內，目前碰撞安全法規(guī)主要是針對轎車而制定的，并將逐步擴大到輕型載貨汽車、多用途客車等車型上。62三、車輛被動安全技術2.3車身結構安全設計汽車碰撞安全法規(guī)是汽車碰撞安全設計與改進的依據。車身結構應以如何最大限度地滿足或降低法規(guī)所規(guī)定的傷害指標為設計目標。63三、車輛被動安全技術車身的碰撞安全措施車身的碰撞安全措施：汽車結構中加的緩沖與吸能裝置，保證汽車有良好的能量吸收持性。（1）汽車的前后部結構要盡可能多地吸收撞擊能量，使作用于乘員上的力和加速度降到規(guī)定的范圍內；（2）控制受壓各部件的變形形式，防止車輪、發(fā)動機、變速器等剛性部件侵入駕駛室。64三、車輛被動安全技術

通過控制一次碰撞減小二次碰撞的劇烈程度可以減少人體損傷的程度。通過汽車結構的緩沖與吸能作用，使作用于乘員上的力和加速度降到規(guī)定的范圍內，以控制一次碰撞。65三、車輛被動安全技術汽車乘員安全區(qū)和緩沖區(qū)示意圖從汽車的碰撞安全性考慮，將汽車分為兩類區(qū)域，即乘客安全區(qū)（A區(qū)）和緩沖吸能區(qū)（B區(qū)）。側撞加強區(qū)極高強度鋼乘員保護區(qū)超高強度鋼承載骨架區(qū)高強度鋼66三、車輛被動安全技術B區(qū)必須設計成“外柔內剛”的結構，即B區(qū)與A區(qū)交界處設計成具有較大剛性的結構，而在B區(qū)外圍設計成具有較小剛性和較好緩沖吸能的結構。由于汽車的結構特點所限，B區(qū)抗側向和上方的碰撞能力較差，但抗前撞和抗尾撞的能力相對較好。由于汽車受到輪胎的作用和汽車底部結構剛性較大的保護，汽車抗擊來自下方的沖擊能力是很強的，除非汽車墜崖，來自下方的碰撞沖擊力一般也較小，所以一般不考慮針對下方沖擊載荷的緩沖與吸能。67三、車輛被動安全技術理想的安全汽車結構變形示意圖（陰影線部分是希望撞車產生變形的區(qū)域）68三、車輛被動安全技術2.4車身結構上應采取的被動安全措施（1）前保險杠目的是減輕一次碰撞的傷害程度。在發(fā)生低速碰撞時，既能夠對行人起到保護作用，又能避免汽車重要部件的損壞，減少了因撞車造成的維修費用。最初保險杠被設計成剛性的，現在多采用吸能保險杠。69三、車輛被動安全技術（2）后保險杠用于車身后部的防撞裝置，減輕倒車時對行人的碰撞傷害、與障礙物碰撞以及其他車輛碰撞時保護車身后部。所用材料同前保險杠。70三、車輛被動安全技術（3）側圍保險杠用于車身側面的防撞裝置，防止會車時及與側面障礙物之間的擦傷，減輕側面碰撞沖擊，所用材料同前保險杠。71三、車輛被動安全技術（4）減輕撞擊行人的彈性裝置在發(fā)動機上部及前風窗玻璃周圍布置彈性材料，減輕行人撞擊后再次沖擊的程度。（5）吸能車架結構利用車架的變形來吸收碰撞能量，保證乘員必要的生存空間。在邊梁上設置凸、凹臺。72三、車輛被動安全技術（6）翻車安全對策在車輛行駛中，駕駛員由于緊急情況而急打轉向盤等會導致車輛翻車，為確保乘員有足夠的生存空間，主要措施有：1）加強車頂縱梁及立柱的強度和剛度，這些措施在側面碰撞防護中同樣有效2）在車頂設置翻車保護杠73三、車輛被動安全技術3車輛座椅安全技術3.1汽車座椅在事故中的作用所謂座椅的安全性是指汽車座椅能有效的防止汽車事故的發(fā)生及發(fā)生事故后能有效的減輕對駕駛員及乘員傷害的能力。在汽車座椅的安全性設計中，強度特性是影響安全性的主要因素。而在強度特性研究中，靜強度和沖擊強度特性對座椅的安全性影響尤為突出。(1)保證乘員處于自身生存空間之內，并防止其他物體進入這個空間；(2)使乘員保持一定的姿態(tài)，以便其他系統(tǒng)發(fā)揮作用；(3)在“二次碰撞”時，減少對乘員的傷害。74三、車輛被動安全技術某些座椅設計不當造成的影響（1）座椅脫離車體（2）座椅設計剛度太大或不足（3）座椅輪廓設計不當-----”潛水”現象（4）頭枕設計不當-----頸部傷害（5）座椅靠背強度不夠。75三、車輛被動安全技術座椅的構成：靠背頭枕坐墊固定部件76三、車輛被動安全技術3.2座椅安全設計靠背：柔性吸能式在低速追尾碰撞中，座椅的靠背應盡量保持柔性，以減少由于靠背剛性給人體帶來的不必要的傷害。例如：乘員身體沿靠背上滑、靠背對乘員產生回彈以及乘員以非正常坐姿乘坐等。剛性吸能式然而在高速追尾碰撞中，靠背應盡量保持剛性。因為，剛性靠背能夠將加速度分布到人體的背部以至全身，這時人體可在胸部承受35g以上的加速度。77三、車輛被動安全技術坐墊：坐墊一般不會對乘員造成直接的沖擊傷害，但其結構可以影響到乘員的運動過程，以及約束力施加到乘員身體上的方式和外部載荷的絕對值大小。一般在滿足乘坐舒適性的前提下，車速越高其駕駛員座椅的坐墊傾角就越大。78三、車輛被動安全技術頭枕：頭枕的設計應當以低速碰撞防護為主。在發(fā)生后部碰撞時，引起的頭部與胸部加速度差值，對于頸部尤其是脊柱以及神經系統(tǒng)的影響卻是不可忽視的。頭枕應能夠自動實現水平、垂直位置的的調整，以適應乘員位置的變化。79三、車輛被動安全技術3.3兒童安全裝置根據試驗顯示，一個20kg的兒童，在發(fā)生碰撞時，其體重可達2t，是根本抱不住的。根據研究顯示，正確使用兒童安全帶和兒童座椅可使0~1歲的幼兒死亡率減少69%，1~4歲的兒童死亡率減少47%，5歲以上的兒童死亡率減少45%，減少中到重傷50%。通用公司在1968年推出特殊設計的兒童安全坐墊，在1969年推出嬰兒安全緊固系統(tǒng)。80三、車輛被動安全技術3.4乘員自我保護技術汽車碰撞事故中，乘員與車內結構件之間發(fā)生的二次碰撞是造成傷害的主要原因，而人體的常規(guī)姿勢卻是將身體各部位充分暴露于車內，與車內結構件的可能接觸面積很大。為了保護乘員在汽車事故中不要受到太大的傷害，如何降低人體暴露的表面積將是本研究的主要內容。81三、車輛被動安全技術（1）汽車碰撞中人體自我保護最佳姿態(tài)的機理人體生理學研究指出：人體卷曲姿態(tài)是人類的一種自然屬性，當人在受到傷害時，肢體將自發(fā)做出屈曲反應，以圖保護自己免受傷害。關節(jié)的屈肌收縮被稱為屈肌反射，對人類自身的保護具有重要意義。82三、車輛被動安全技術

在汽車碰撞過程中，巨大的減速度導致乘員來不及采取自我保護姿態(tài)，使得乘員的自我保護效果非常有限。如果能夠借助于人體自身的動能或外部的動力，在碰撞瞬間將腿部向上抬起并保持在座位上，是這種趨勢得以增強或加大，形成一種有利于乘員人體自我保護的姿態(tài)，使人體與車內結構件的接觸面積最小。83三、車輛被動安全技術人體卷曲保護姿態(tài)84三、車輛被動安全技術

對于最易受傷的頭部受力情況，腿部加速上擺使頭部的減速度大約降低30%左右，人體下潛使其頭部位置降低而避免了與異物的直接沖擊，這樣就保證了額骨、頂骨、顱骨等均不會受到較大的沖擊載荷。此外，卷曲的人體轉動后，人體頭部在后，臀部在前，無疑有利于薄弱環(huán)節(jié)的保護，減少了外部損傷的可能性，提高了人體的耐撞性。85三、車輛被動安全技術

人體卷曲后，身體與車內物體的接觸面積是最小的，將人體簡化為幾個橢球體，當人體卷曲后，所有小的橢球體組成了一個大橢球，大橢球暴露的表面積約為人體站立時的一半。人體暴露表面積的總和：86三、車輛被動安全技術

通過幾何分析計算可知，在人體卷曲姿態(tài)下，人體暴露的表面積是最小的，故可以使人體與車內結構件的接觸面積最小，故受傷的可能性也就降低了。而且，在人體卷曲姿態(tài)下，其暴露部分幾乎全部由背、臂、手、腳和腿組成，而這些部位對撞擊的承受能力相對較強，故可以降低對人體的傷害程度。87三、車輛被動安全技術(2)乘員自我保護最佳姿態(tài)的實現為了形成一種有利于乘員人體自我保護的卷曲姿態(tài)，專門設計了一種人體卷曲運動驅動機構，其原理如圖所示。88三、車輛被動安全技術（3）汽車碰撞中人體自我保護最佳姿態(tài)的仿真仿真分析結果表明：人體卷曲姿態(tài)可明顯降低頭部和胸部的縱向水平減速度值、位移量及傷害指標值，從而降低了致命傷害的概率。與不啟動人體卷曲機構相比，乘員的HIC值降低22.1%、頭部水平方向減速度的最大值降低3.8%、頭部合成減速度最大值降低6.5%、胸部水平方向的最大減速度值降低39.1%。89三、車輛被動安全技術（4）實車碰撞試驗試驗表明：人體卷曲驅動機構對人體的保護作用有限。這是由于只有當人體呈卷曲姿態(tài)，且其卷曲運動過程與汽車正向前碰撞運動過程相匹配的情況下，才對乘員自我保護起到最佳效果。90三、車輛被動安全技術（5）乘員自我保護最佳姿態(tài)研究結論1）人體卷曲姿態(tài)是汽車碰撞中乘員自我保護的最佳姿態(tài)；2）人體卷曲姿態(tài)能夠使導致致命傷害的概率減至最??；3）卷曲姿態(tài)可通過機構來實現，不合理的人體卷曲驅動機構并不能真正起到保護作用；4）只有當卷曲運動過程與汽車正面碰撞過程相匹配時，才能取得最佳的乘員保護效果。91三、車輛被動安全技術4乘員約束保護技術

安全帶和安全氣囊是重要的汽車乘員約束保護裝置，能有效地減輕二次碰撞給人體造成的傷害。安全帶最早應用于賽車場上（1922年），1955年，美國福特汽車裝用了安全帶，世界上安全帶的標準形式是尼爾斯發(fā)明的三點式安全帶，這種汽車安全帶開始為人接受始于1967年。

《道路交通安全法》第五十一條規(guī)定：機動車行駛時，駕駛人、乘坐人員應當按規(guī)定使用安全帶。92三、車輛被動安全技術統(tǒng)計數據表明，座椅安全帶的佩帶可使碰撞事故中乘員傷亡率減少15％-30％。事故分析表明，不使用安全帶時，即使的低速碰撞（20km/h）也可能出現乘員死亡，而如果使用三點式安全帶，在95km/h以下無死亡事故，也沒有甩出車外的事故。93三、車輛被動安全技術4.1座椅安全帶的作用與原理汽車座椅安全帶的作用是將乘員的身體約束在座椅上，在汽車發(fā)生碰撞時，避免乘員飛離座椅與汽車內飾件發(fā)生劇烈的二次碰撞，使傷亡減到最低的程度。94三、車輛被動安全技術4.2汽車座椅安全帶分類按照安全帶的固定安裝方式來分，大致可分為：1）兩點式安全帶2）三點式安全帶3）全背式安全帶95三、車輛被動安全技術

三點式安全帶既能限制乘員軀體向前移動，又能限制其上軀體過度前傾。三點式安全帶有連續(xù)三點式和分離三點式兩種。連續(xù)三點式安全帶是兩點式安全腰帶和安全肩帶的組合；分離三點式安全帶是將防止上體前傾的安全肩帶連接在兩點式腰帶上的任意點而成。三點式兼有兩點式安全腰帶和安全肩帶的優(yōu)點并且消除了缺點，對乘客保護效果良好，實用性高，應用較為廣泛。96三、車輛被動安全技術4.3安全氣囊安全氣囊的設計思想是：在車輛發(fā)生碰撞后，乘員預車內構件碰撞前，迅速在二者之間打開一個充滿氣體的氣墊，使乘員不致與車內構件直接剛性接觸，以緩沖并吸收能量，從而達到減輕乘員傷害程度的目的。97三、車輛被動安全技術

安全氣囊必需與安全帶配合使用，才能達到保護乘員的目的。否則不但不能對乘員起到保護作用，還有可能會對乘員有嚴重的殺傷力。有些人認為，車內配備安全氣囊，就沒必要系安全帶了。單純依靠安全氣囊也是十分危險的。因為氣囊的爆發(fā)力非常大，安全氣囊彈開充氣的速度可高達320公里／小時

，如果沒有安全帶的牽引緩沖而直接撞到正在爆發(fā)的氣囊上，對身體也會有嚴重的損傷。98三、車輛被動安全技術

安全氣囊系統(tǒng)作為乘員的安全保護裝置。只有與安全帶配合使用才能大大提高其保護作用。據調查，單獨使用安全氣囊可使事故死亡率降低18%左右，單獨使用安全帶可使事故死亡率下降42%左右，而當安全氣囊與安全帶配合使用時可使事故死亡率降低47%左右。99三、車輛被動安全技術4.4安全氣囊的不足之處（1）汽車在很低車速行駛而發(fā)生碰撞事故時，乘員和駕駛員系上安全帶即可，展開氣囊不僅會造成不必要的浪費，甚至還可能因安全氣囊的展開加重碰撞傷害。（2）氣囊的啟動會對乘員造成傷害。安全氣囊很可能對乘員造成沖擊傷害；產生的灼熱氣體也會灼傷乘員和駕駛員。（3）當乘客偏離座位或座位上無人或兒童乘坐時，氣囊系統(tǒng)的啟動不僅起不到應有的保護作用，還可能會對乘員造成一定的傷害。100三、車輛被動安全技術5轉向系統(tǒng)防護技術由交通事故統(tǒng)計資料和汽車碰撞試驗結果的分析表明：汽車正面碰撞時，轉向盤、轉向管柱是使駕駛員受傷的主要元件。采取的主要措施：在汽車發(fā)生碰撞時，使轉向系的有關零部件產生塑性變形或彈性變形；讓某些零件相互分開使其不能傳遞運動和力；利用零部件之間摩擦等來實現吸收沖擊能量，以減少駕駛員的傷害程度。101三、車輛被動安全技術5.1轉向柱管與正面碰撞的關系一次碰撞：碰撞能量使汽車前部發(fā)生塑性變形；轉向中間軸在碰撞力的作用下向后運動。要隔絕首次碰撞的影響，可由轉向中間軸來完成。102三、車輛被動安全技術二次碰撞：碰撞繼續(xù)發(fā)展，碰撞力作用在轉向柱的下端，使轉向柱向后移動；同時駕駛員在本身的慣性作用下沖向轉向盤。盡管駕駛員本身有安全帶、氣囊的約束，仍有一部分能量要傳遞給轉向柱系統(tǒng)。所以，吸收二次碰撞能量和駕駛員的部分慣性能量，是能量吸收式轉向柱設計要解決的問題。103三、車輛被動安全技術5.2轉向系統(tǒng)防護機構為滿足相應標準要求，需要在轉向系中安裝能防止或者減輕駕駛員受傷的機構，以有效地吸收汽車正碰撞時的碰撞能量。104四、車輛主動安全技術1車輛主動安全技術概述汽車主動安全技術是汽車上提高汽車的安全性能，以確保行駛安全的各種技術措施統(tǒng)稱，目的是“防止事故”。汽車主動安全技術旨在主動安全技術包括:行駛安全、環(huán)境安全、感覺安全和操縱安全等幾個方面。（1）行駛安全來自車輛懸架、轉向、制動的協(xié)調和整車設計制造，它反映了汽車的最佳動態(tài)性能，同時要求汽車上與行駛安全有關的系統(tǒng)要有很高的可靠性。（2）環(huán)境安全特指汽車乘員的“小環(huán)境”的安全。以降低疲勞，使駕駛員心情舒暢的安全行駛。（3）感覺安全可以確保駕駛員得到必需的駕駛信息。（4）操作安全指的是優(yōu)化設計駕駛員的工作條件，使駕駛操作方便。降低駕駛員工作時的緊張感，從而提高運行安全。105四、車輛主動安全技術2汽車制動安全技術2.1汽車制動防抱死技術（ABS）它通過傳感器偵測到的各車輪的轉速，由計算機計算出當時的車輪滑移率，由此了解車輪是否已抱死，再命令執(zhí)行機構調整制動壓力，使車輪處于理想的制動狀態(tài)（快抱死但未完全抱死）。對ABS功能的正確認識：能在緊急剎車狀況下，保持車輛不被抱死而失控，維持轉向能力，避開障礙物。在一般狀況下，它并不能縮短剎車距離。106四、車輛主動安全技術2.2電子制動力分配系統(tǒng)（EBD）它必須配合ABS使用，在汽車制動的瞬間，分別對四個輪胎附著的不同地面進行感應、計算，得出摩擦力數值，根據各輪摩擦力數值的不同分配相應的剎車力，避免因各輪剎車力不同而導致的打滑，傾斜和側翻等危險。107四、車輛主動安全技術2.3緊急剎車輔助系統(tǒng)（EBA）電腦根據剎車踏板上偵測到的剎車動作，來判斷駕駛員對此次剎車的意圖，如屬于緊急剎車，則指示剎車系統(tǒng)產生更高的油壓使ABS發(fā)揮作用，從而使剎車力更快速的產生，縮短剎車距離。108四、車輛主動安全技術2.4制動輔助系統(tǒng)常規(guī)制動系統(tǒng)是通過“摩擦”將運動動能轉換為熱量的方式來減小運動動能的，為了加快這一轉換過程只有加大制動強度，其結果是車輪抱死：輪胎早期不均勻磨損以及制動車輛失去穩(wěn)定性。為了防止這種現象，采用了ABS／TCS或VSC等制動控制系統(tǒng)。不過ABS的使用雖然有控制車輛制動的穩(wěn)定性、減輕輪胎胎面磨損的功效，但又將加速制動摩擦蹄片的磨耗，尤其在長下坡制動時，不能避免出現制動熱衰退和制動效能下降等危險狀態(tài)。109四、車輛主動安全技術

現在，我國大中型車輛駕駛人在車輛下長坡行駛時還主要依靠頻繁或高強度使用車輛主制動系統(tǒng)制動來控制下坡行駛車速，當坡度較大及坡長較長時，如果不對制動器淋水，其結果必然是車輛制動器溫度快速升高（尤其是在超載狀態(tài)時），車輛主制動系統(tǒng)制動力發(fā)生明顯衰減直至制動完全失效。110四、車輛主動安全技術

為了解決能及時有效地控制高速車輛的運動動能，達到平穩(wěn)制動停車的目的，一般是在常規(guī)制動系統(tǒng)的基礎上增設輔助制動系統(tǒng)。典型的輔助制動系統(tǒng)有：發(fā)動機輔助制動排氣制動緩速器減速制動系統(tǒng)。111四、車輛主動安全技術（1）發(fā)動機輔助制動發(fā)動機制動的好處包括減少輪胎、制動器的磨損，提高行車安全性和運營效率等，采用正確的駕駛方法能充分發(fā)揮作用。按照原理的不同，發(fā)動機輔助制動系統(tǒng)大致可分為三大類型：泄氣式制動壓縮式制動排氣蝶閥制動。112四、車輛主動安全技術113四、車輛主動安全技術

國內最常見的就是蝶閥制動了，在國內絕大部分的卡車的排氣管上都能看到這樣的蝶閥。蝶閥制動的原理和結構也相對要簡單一些，駕駛員使用蝶閥制動后，蝶閥轉動將排氣管堵死，在發(fā)動機氣缸內形成可控的背壓力，以增加發(fā)動機排氣行程的功率消耗，迫使發(fā)動機降低轉速，從而達到在短時間內降低車速的目的。排氣蝶閥結構相對簡單，性價比較高，制動效果最低。114四、車輛主動安全技術（2）排氣制動排氣制動基本工作原理排氣緩速式輔助制動系的基本工作原理是利用設置在排氣通道內的排氣節(jié)流閥阻塞發(fā)動機排氣通道，以增加發(fā)動機內進氣、排氣、壓縮等行程的功率損失，迫使發(fā)動機降低轉速，從而達到在短時間內降低車速的目的。115四、車輛主動安全技術

排氣制動操縱方便，簡單有效。在冰雪及較滑的泥水路面行駛時，使用排氣制動，可以減少側滑；在下長坡時，使用排氣制動可以減少行車制動的次數，降低制動鼓的溫升，提高制動的可靠性。使用排氣制動時，能減少發(fā)動機油料的供給以至斷油，能節(jié)省燃料。116四、車輛主動安全技術排氣制動使用中應注意的問題

a.、由于排氣緩速式輔助制動系的工作原理是利用排氣阻力，以增加發(fā)動機進、排氣和壓縮等行程的功率損失來使汽車減速的，因此發(fā)動機必須與傳動系統(tǒng)處于動力傳遞狀態(tài)中，也就是說，踩下離合器(發(fā)動機與變速器分離)或變速器在空檔位時，排氣緩速式輔助制動系不起降低車速的作用。117四、車輛主動安全技術b、在排氣緩速開關接通，排氣緩速指示燈點亮，顯示排氣緩速式輔助制動系在工作狀態(tài)時，如果駕駛員踩下加速踏板或離合器踏板，則電磁閥7電流被臨時切斷，排氣節(jié)流閥開啟，排氣緩速作用中止;當上述踏板被釋放，則排氣緩速式輔助制動系又重新工作。因此，在使用該系統(tǒng)時絕不能踩下加速踏板或離合器踏板;在不使用該系統(tǒng)時一定要及時關閉排氣緩速開關，排氣緩速指示燈應處于熄滅狀態(tài)。

c、在雨、雪天，道路附著系數較低的情況下，在下坡路段行駛，需要一般減速的路況下(如前方車輛擁擠或彎道等)，合理使用排氣緩速制動可以減少行車制動系統(tǒng)的工作頻率，從而減少行車制動系材料的磨損消耗和輪胎因制動而增加的磨耗，并能減少制動跑偏現象的發(fā)生。118四、車輛主動安全技術排氣制動和發(fā)動機制動具有如下特性：①所產生的阻力功率取決于車輛發(fā)動機最大功率：發(fā)動機持續(xù)制動阻力功率一般只能達到車輛發(fā)動機最大功率的20～30%，排氣制動阻力功率能達到車輛發(fā)動機最大功率的50～60%。②能夠產生的制動扭矩與所使用的擋位有密切關系，為獲得大的制動扭矩，變速器擋位必須很低。③能夠產生的持續(xù)制動效力與車輛比功率（發(fā)動機最大功率/車輛總重）成正比。119四、車輛主動安全技術（3）緩速器緩速器具有較高的制動阻力矩（可以達到1500牛米左右），車輛裝用緩速器后，其下坡運動能量可由緩行器的阻力來抵消耗散，不需要頻繁使用主制動系統(tǒng)即可控制（穩(wěn)定）下坡行駛車速于安全范圍，從而使車輛能夠始終保持良好的減速停車制動能力。120四、車輛主動安全技術目前主要有兩種形式的緩速器產品：（1）電渦流緩速器—價格便宜（0.8～1.5萬元/臺，售價10萬元以上的車輛即可接受），結構簡單（我國可以生產），但持續(xù)工作時間短（15分～30分鐘）。（2）液力緩速器—

可以長時間持續(xù)工作，可靠賴用，但結構復雜，價格昂貴（5～7萬元/臺，售價30萬元以上的車輛才有可能吸收該成本）。121四、車輛主動安全技術電渦流緩速器制動原理

緩速器加裝在傳動系統(tǒng)中，緩速器轉子與傳動軸相連，緩速器的工作原理，可以形象的理解為通過轉子“抱”傳動軸來使車輛減速。

定子相鄰兩個線圈的極性設置為相反，當緩速器各線圈繞組接通直流電流時，各線圈繞組就會產生磁場，轉子總成隨車輛傳動部分高速旋轉切割磁力線，產生反向力矩，產生的阻力通過差速器平均分配到兩個后輪上，從而達到使車輛減速的目的。122四、車輛主動安全技術液力緩速器制動原理緩速器工作時，壓縮空氣經電磁閥進入儲油箱，將儲油箱內的變速器油經油路壓進緩速器內，緩速器開始工作。轉子帶動油液繞軸線旋轉；同時，油液沿葉片方向運動，甩向定子。定子葉片對油液產生反作用，油液流出定子再轉回來沖擊轉子，這樣就形成對轉子的阻力矩，阻礙轉子的轉動，從而實現對車輛的減速作用。工作液在運動過程中使進出口形成壓力差，油液循環(huán)流動，通過熱交換器時，熱量被來自發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的冷卻水帶走。123四、車輛主動安全技術

德國福伊特驅動技術系統(tǒng)有限公司曾使用奔馳大貨車從意大利到德國做了一個相關試驗：總里程3000多公里，在整個行車過程中，沒有安裝（液力）緩速器的貨車的駕駛員踩剎車（行車制動器）的次數為1839次，換擋1890次，平均時速為70.4公里/小時；安裝有（液力）緩速器的貨車的駕駛員踩剎車（行車制動器）的次數為627次，換擋1196次，平均時速為74.5公里/小時。即，安裝有（液力）緩速器的貨車的剎車（行車制動器）次數降低了70%，換擋次數降低了36%，平均時速提高了5.9%。充分證明，安裝使用緩速器在長途交通運輸過程中可以取得減少行車制動器制動片損耗、降低換擋次數（減輕駕駛員勞動強度）、并可節(jié)油（平均車速提高）的效果。124四、車輛主動安全技術三種輔助制動系統(tǒng)的比較發(fā)動機制動效力最低——當下坡車速為最高車速的60%時，能夠維持穩(wěn)定的下坡坡度僅為2.6%，且必須使用很低擋位{如下7%的長坡，其穩(wěn)定車速僅為最高車速的7%（此時必須是1擋）}。排氣制動效力高一些——當下坡車速為最高車速的60%時，能夠維持穩(wěn)定的下坡坡度為4%，且必須使用較低擋位{如下7%的長坡，其穩(wěn)定車速為最高車速的19%（此時必須是3擋以下）}。最有效力的持續(xù)制動裝置是緩速器——當下坡車速為最高車速的60%時，能夠維持穩(wěn)定的下坡坡度為7%，且可以使用較高擋位（如下7%的長坡，其穩(wěn)定車速可為最高車速的60%）。125四、車輛主動安全技術3電子穩(wěn)定程序系統(tǒng)（ESP）

ESP綜合了ABS（防抱死制動系統(tǒng)）、BAS（制動輔助系統(tǒng)）和ASR（加速防滑控制系統(tǒng)）三個系統(tǒng)，功能更為強大。這一組系統(tǒng)通常是支援ABS及ASR（驅動防滑系統(tǒng)，又稱牽引力控制系統(tǒng)）的功能。它通過對從各傳感器傳來的車輛行駛狀態(tài)信息進行分析，然后向ABS、ASR發(fā)出糾偏指令，來幫助車輛維持動態(tài)平衡。ESP可以使車輛在各種狀況下保持最佳的穩(wěn)定性，在轉向過度或轉向不足的情形下效果更加明顯。126四、車輛主動安全技術ESP一般需要安裝轉向傳感器、車輪傳感器、側滑傳感器、橫向加速度傳感器等。ESP可以監(jiān)控汽車行駛狀態(tài)，并自動向一個或多個車輪施加制動力，以保持車子在正常的車道上運行，甚至在某些情況下可以進行每秒150次的制動。127四、車輛主動安全技術

當汽車發(fā)生轉向不足時（左），車身表現為向彎外推進，此時ESP系統(tǒng)將通過對左后輪的制動來遏制車輛陷入險境；而當汽車發(fā)生轉向過度時（右），此時ESP系統(tǒng)則通過對右前輪的制動來糾正危險的行駛狀態(tài)。128四、車輛主動安全技術

在ABS、BAS及ASR三個系統(tǒng)的共同作用下，ESP最大限度地保證汽車不跑偏、不甩尾、不側翻。據統(tǒng)計，有25％導致嚴重人員傷亡的交通事故是由側滑引起的，更有60％的致命交通事故是因側面撞擊而引起的，其主要原因就是車輛發(fā)生了側滑，而ESP能有效降低車輛側滑的危險，從而降低交通事故的數量以拯救生命。

ESP最重要的特點就是它的主動性，它可以做到防患于未然。129四、車輛主動安全技術其它的車輛主動安全技術:ACC（巡航系統(tǒng)）LDWS(車道偏離預警系統(tǒng)）胎壓監(jiān)控倒車警告/倒車影像/車外攝像頭芯片防盜系統(tǒng)自動感應大燈和/或夜視輔助系統(tǒng)四輪轉向控制技術130四、車輛主動安全技術衛(wèi)星導航與車距控制系統(tǒng)自動剎車系統(tǒng)LWDS車道偏離預警系統(tǒng)LNVS夜視系統(tǒng)FCWS前碰撞預警系統(tǒng)HMWS車距監(jiān)控系統(tǒng)道路交通安全影響因素分析一、道路條件與交通安全1、道路幾何線形與交通安全

1.1不合理的道路設計經過對我國近幾年造成交通事故的原因調查發(fā)現：其中因道路設計不合理（或缺陷）造成的交通事故占交通事故的10％-15％。不合理的道路設計主要包括如下幾種情況：A）：道路的線形及線形組合

B）：道路的平面交叉口

C）：道路的交通特性

D）：路基路面的穩(wěn)定

E）：道路中的安全設施及附屬等。一、道路交通條件與交通安全1.2道路線形設計原則

線形是路線的基礎、汽車安全行駛的關鍵；（1）線形不可急劇轉變，例如避免長直線連接轉彎；

（2）不得已設急轉彎時，應設于駕駛員易辨認處；

（3）道路交角避免在10‘

以下，不得不設小交角時，應充分加長曲線長度，防止駕駛員產生曲率較大的錯覺；

（4）直線與圓曲線之間應插入回旋曲線，并充分考慮行駛力學與視覺上的條件；

（5）設計平面線形時還要注意與縱斷面線形密切配合，盡量形成良好的立體線形以達到行駛安全、順適的目的。

一、道路條件與交通安全1.3平面線形對行車安全的影響平面線形可分為直線、圓曲線、緩和曲線三種線形。

一、道路條件與交通安全（1）直線對行車安全的影響

車輛在長直線上行駛常常會導致駕駛員反應遲鈍、感知力下降，同時降低調節(jié)車輛狀態(tài)的能力。從駕駛員心理上，心情比較急躁希望盡快走出長直線，會潛意識或者無意識的加速前行，心理上放松警惕；高速行使的車輛和心理上無意識的放松警惕會使駕駛員的動視力下降，有效視野范圍大大降低，能夠清晰識別交通標志標牌的能力也大大下降；在長直線上駕駛時間過長還會產生催眠現象，從而導致行車中的判斷失誤，對出現的各種情況會驚惶失措或者處理不當而引發(fā)交通事故。直線長度以不大于20倍行車速度（km/h）為宜。一、道路條件與交通安全

長直線段容易對駕駛員產生催眠作用，使駕駛員感到單調、易瞌睡，同時直線長度也不宜過短。

A、當設計速度≥60km/h時，同向曲線間最小直線長度(m)不小于行車速度(km/h)的6倍為宜；B、反向曲線間最小直線長度(m)不小于行車速度(km/h)的2倍為宜。C、對于城市道路來說，采用通視良好的直線線形，對駕駛員有利。一、道路條件與交通安全（2）圓曲線對行車安全的影響圓曲線是一種使用頻率僅次于直線的公路線形，它可給與駕駛人適當的行車危險感。1）曲線半徑會加大事故率一般而言，當平曲線半徑較小時，交通安全狀況較差；隨著平曲線半徑的增大，交通安全狀況趨于良好。

一、道路條件與交通安全一、道路條件與交通安全2）曲線對山區(qū)公路安全的影響

對于山區(qū)公路而言，較小的平曲線半徑將促使駕駛人以低速低檔行駛，能夠充分發(fā)揮發(fā)動機輔助制動的效能，避免行車制動器制動效能的大幅衰減，有利于提高公路的運營安全性；但當公路平曲線半徑方差較大，且每一路段平曲線半徑與整個路段平曲線半徑均值之差絕對值的方差較小時，會使車速頻繁突變，增加了行車制動器的使用頻率，將會降低行車制動系統(tǒng)的制動效能，加劇了制動失效發(fā)生的可能性，不利于公路的運營安全。公路線形和事故統(tǒng)計

一、道路條件與交通安全3）短直線容易給司機造成較大的視錯覺：當曲線間夾有短直線的時候，當司機行駛在第一個曲線的時候，會把短直線誤以為第一曲線或者第二個曲線，將直線曲率看作曲線曲率。由于直線較短當司機走出曲線而發(fā)覺以前操作失誤時，汽車已經嚴重的偏離行駛軌跡而引發(fā)交通事故。這種線形組合，由于駕駛員不能夠很直接的判斷出下一步的路線走向及操作而產生急躁不安的情緒。一、道路條件與交通安全4）曲線對駕駛人的心理影響平曲線半徑較小造成的行車視距不足，超高不適造成的車輛行駛失穩(wěn)等。平曲線對車輛行駛安全影響比較大，對駕駛員心理影響也較深。當設計速度V≤60Km/h時，若平曲線間組合不當如長直線后接小半徑的平曲線等，多數交通事故因駕駛員在轉彎之初未能及時降低車速而使車輛行駛狀態(tài)發(fā)生突變，造成交通事故的發(fā)生；一、道路條件與交通安全（3）緩和曲線對行車安全的影響緩和曲線是設置在直線與圓曲線之間或圓曲線與圓曲線之間的一種曲率連續(xù)變化的曲線。在道路中增加緩和曲線，會使車輛在正常轉彎行駛時減少對道路摩擦力的需求，增強道路交通的安全性。相關研究表明：當曲線半徑小于200m時，在直線與圓曲線之間添加緩和曲線，道路安全性會大大提高，交通事故率會大幅降低；而對于曲線半徑大于200m的路段，緩和曲線的設置與否，對道路交通安全的影響并不明顯。一、道路條件與交通安全（4）超高對行車安全的影響為了減少彎道路段離心力對行車安全的不利影響，道路工程部門在設計與施工中，則把彎道的外側提高，使路面在橫向朝內一側，有一個橫坡度(即橫向傾斜程度)，來抵擋離心力的作用，即道路超高,以避免車輛發(fā)生側翻、側滑事故。道路超高規(guī)定在2%～6%之間。一、道路條件與交通安全

汽車的橫向加速度值大，就產生顯著的橫向擺動，給人以不舒適的感覺，而且會促使車輛失穩(wěn)，所以盡量把超高i取大一些。汽車以低于設計速度的速度行駛時，會在重力作用下，沿橫斷面斜坡向內側下滑。發(fā)生向內側滑移，甚至翻車，所以其超高又不能太大。一、道路條件與交通安全（5）橫斷面設計對行車安全的影響橫斷面的設計主要是保證道路的行車視距。當平曲線轉彎半徑較小的時候，由于受諸多因素影響，能夠彌補行車視距不足的方法可以在橫斷面設計過程中通過增加視距平臺的方法來滿足行車視距，從而減少交通事故的發(fā)生。一、道路條件與交通安全內（外）輪差對行車安全的影響一、道路條件與交通安全1）橫斷面的加寬汽車在彎道上安全行駛所需要的路面寬度，較直線段上要寬些，所以彎道上的路面應當加寬。

R為平曲線半徑，L為汽車前擋板至后軸的距離，單車道路面所需要增加上的寬度W為：一、道路條件與交通安全

對于雙車道路面，則將單車道加寬值加倍，再加上與車速有關的經驗數值公式，即雙車道拐彎處路面所需增加的寬度為：加寬值W是加在彎道的內側邊沿，并按拋物線處理。

一、道路條件與交通安全2）曲線轉角一、道路條件與交通安全

由上圖可知，小偏角曲線容易導致駕駛員產生急彎錯覺、不利于行車安全。駕駛員在正常行車狀態(tài)下，坐直、頭正、目視前方，此時駕駛員的視點一般均集中在10cmXl6cm(高X寬)的矩形范圍內。當轉角值在15度—25度之間時，駕駛員看到的曲線恰好落于上述矩形范圍內，事故率最低，交通安全狀況最好。一、道路條件與交通安全1.4縱斷面對行車安全的影響（1）縱坡度與坡長對交通安全的影響豎曲線的設計不當對交通安全主要因素有如下幾種情況：變坡點處的曲率、坡度、坡長、行車視距等。同樣的平曲線當坡度大于3％時，交通事故會驟增，坡度變大容易使駕駛員在下坡時為省油而空檔遛車；坡長過長會因為汽車在長時間內受自重的斜坡分力加速度影響而車速越來越快而造成車輛失控導致交通事故發(fā)生。一、道路條件與交通安全

汽車在下坡行駛過程中，主要受保守內力和耗散內力做功，所受的保守內力為重力，重力做功將使汽車的勢能減少；所受的耗散內力有滾動阻力、空氣阻力、發(fā)動機輔助制動阻力、行車制動阻力，耗散內力做功將使汽車的機械能轉換為熱能。而能量的轉換不僅與坡度有關而且更加依賴于坡長與坡度的乘積。一、道路條件與交通安全（2）豎曲線半徑對行車安全的影響

豎曲線半徑的大小在縱斷面上影響著駕駛員的行車視距。當凸曲線設置的半徑較小的時候由于豎曲線兩頭都是下坡，駕駛員第一階段是在做爬坡運動，他的視野朝斜上方觀察前方來往車輛，當汽車快到凸曲線頂部的時候，駕駛員就會行車行駛過程中的視野盲區(qū)，這時候的行車視距僅幾米或者十幾米，一旦對方出現逆行車輛或者其他情況，來往車輛都處在措手不及的狀態(tài)而引發(fā)交通事故；一、道路條件與交通安全

對于凹形豎曲線設計，一般情況下它的行車視距能夠滿足行車的要求，主要的危險存在夜間行車的時候。當夜間行車的時候，駕駛員一般都是要開啟大燈，這樣能夠發(fā)現較遠方的來車或路障，從而減速或避讓。但是凹曲線的兩側都是下坡，一方面駕駛員為了沖上對面的上坡會提前加速前行，而對方車輛在下坡路段燈光會貼近地面而減少行車視距。一、道路條件與交通安全1.5線形協(xié)調對行車安全的影響（1）技術標準應相互協(xié)調

道路全線的各項技術標準最好能夠一致，這意味著道路全線均可滿足同一最大的行車速度值，車輛在道路上行駛就比較安全可靠，易于操作。如果必須變更標準，應該在兩種標準之間設置過渡路段，使駕駛員能夠逐漸適應變化。一、道路條件與交通安全（2）線形連接應協(xié)調

①在高填方的曲線路段沿曲線外側加設護欄、視線誘導標和路警樁、誘導視線。

②應避免兩個同向曲線之間插入一個短直線的斷背曲線。

③直線不宜過長。

④應避免采用由很多短坡路段連在一起的線形。一、道路條件與交通安全（3）平曲線與豎曲線的組合①避免在凸形豎曲線頂部或凹形豎曲線底部設小半徑平曲線起點。②避免在凸形豎曲線頂部和凹形豎曲線底部設反向平曲線拐點。③避免在長直線路段上采用凹形豎曲線。④在一個平曲線內的幾個變坡點，或一個豎曲線內的幾個平曲線處，會使視線不平衡，駕駛員容易產生錯誤判斷。⑤線形的連接和平曲線與豎曲線組合一、道路條件與交通安全2視距與交通安全

視距是駕駛員在道路上能夠清楚看到的前方道路某處的距離。一、道路條件與交通安全2.1停車視距對行車安全的影響停車視距:駕駛員在行駛過程中，看到同一車道上前方的障礙物時，從開始制動至到達障礙物前安全停車的最短距離。停車視距＝反應距離+制動距離+安全距離一、道路條件與交通安全一、道路條件與交通安全2.2會車視距對行車安全的影響兩輛汽車在同一條車道上相向行駛，發(fā)現時來不及或無法錯車，只能雙方采取制動措施。使車輛在相撞之前安全停車的最短距離，稱為會車視距。會車視距一般為停車視距的兩倍。一、道路條件與交通安全2.3錯車視距對行車安全的影響汽車在行駛中發(fā)現同迎面車輛在同一條車道上行駛，立即靠右行駛，而從來車左邊繞至另一車道并與對面來車在平面上保持安全距離時，兩車所行駛的最短距離稱為錯車視距。

一、道路交通條件與交通安全

錯車視距包括第一輛車的反應距離(J1)及讓車繞行距離(J2)、對向第二輛車在此時間內行駛的距離(J3

、J4)和安全距離(J0)。一、道路交通條件與交通安全2.4超車視距對行車安全的影響在雙車道道路上，汽車繞道到相鄰車道超車時，駕駛員在開始離開原行車路線能看到相鄰車道上對向駛來的汽車，以便在碰到對向行駛的車輛之前能超越前車并駛回原來車道所需的最短距離，稱為超車視距。超車視距有兩種情況：

1)不等速超車視距

2)等速超車視距一、道路條件與交通安全一、道路條件與交通安全4路面與交通安全

路面按力學特性分為柔性和剛性兩類。各種瀝青路面與碎石都屬于柔性路面。具有一定的抗剪和抗彎能力，在重復荷載作用下容許有一定的變形。水泥混凝土路面屬于剛性路面，它具有較大的剛性與抗彎能力，是能直接承受分布車輛載荷到路基的路面結構。一、道路條件與交通安全

為了獲得良好的舒適性與安全性，對路面的平整度、抗滑性的要求越來越高。路面平整度主要是車輛對路面質量的要求，路面抗滑性則是交通安全的迫切要求，抗滑性差常常導致交通事故。英國調查表明因路滑造成的事故占全年事故次數的24％；日本抽樣調查顯示因路滑造成的事故占全年事故次數的25％。一、道路條件與交通安全4.1路面平整度平整度是路面表面的平整程度，是路面質量的重要指標之一，它直接影響到行車平穩(wěn)性、乘客舒適性、路面壽命、輪胎磨損和運輸成本。路面粗糙度可用車輛縱向緊急制動距離、縱向摩擦數和橫向摩擦系數來表示。一、道路條件與交通安全4.2路面抗滑性

當道路表面的抗滑能力小于要求的最小限度時(縱向摩擦系數，水泥混凝土路面為0.5-0.7，瀝青凝凝土路面為0.4--0.6，瀝青表面處及低級路面為0.2—0.4，干燥路面數值取高限，潮濕時取低限)，車輛行駛中稍一制動就可能產生側滑而失去控制。特別是道路表面潮濕或覆蓋冰雪時，發(fā)生側滑的危險性增大，在彎道、坡路和環(huán)形交叉處，尤其容易發(fā)生滑溜事故。路面的表面結構對抗滑能力也有一定的影響，如果路面集料已被車輛磨得非常光滑，道路抗滑能力降低，即使在干燥路面上，也會出現滑溜現象。另外，渣油路面不僅淋濕后會很滑，氣溫高時，路面泛油變軟，也會很滑。一、道路條件與交通安全

路面抗滑性能對交通事故有很大的影響。

公路開通初期路面摩擦系數較大，由此引發(fā)的事故極少。但使用一段時間后，路面由于磨損，摩擦系數下降較多，由此引發(fā)了的事故也逐漸增多。特別是在彎道、坡道處，常發(fā)生嚴重交通事故，這種路面雨天事故率明顯升高。提高這些路面的摩擦系數，有利于減少交通事故。一、道路交通條件與交通安全一次死亡10人以上道路交通事故地區(qū)比較二、道路結構物與交通安全1道路道路橫斷面與交通安全1.1橫斷面及車道數對行車安全的影響二、道路結構物與交通安全1.2行車道寬度對行車安全的影響根據美國和英國研究的結果，車道較寬時則事故較少。（1）機動車2車道路面如寬度大于6m，其事故率較路面寬度為5.5m的道路要低得多。（2）車道過寬，例如大于4.5m，則由于有些車輛試圖利用富余的寬度超車，反而會增加事故。（3）劃有車道標線的公路，由于規(guī)定車輛各行其道，其故率會降低。二、道路結構物與交通安全1.3路肩對行車安全的影響

路肩是指行車道外緣到路基邊緣，具有一定寬度的帶狀部分。路肩的作用：①保護及支撐路面結構。②供車輛臨時停放之用，有利于防止交通事故和避免交通紊亂。③能增進駕駛的安全和舒適感，這對保證設計車速是必要的，尤其在挖方路段，還可以增加彎道視距，減小行車事故。

④提供道路養(yǎng)護作業(yè)、埋設地下管線的場地，對未設人行道的道路，可供行人及非機動車等使用。⑤精心養(yǎng)護的路肩，能增加公路整體的美觀。二、道路結構物與交通安全

路肩寬度對駕駛人的緊張度有著顯著影響。隨著路肩寬度的降低，駕駛人的行車緊張度有逐步增加的趨勢，對于大型車輛更加明顯。適度緊張有利于提高駕駛員覺醒水平,而過度緊張不僅加大駕駛人的工作強度，促進了駕駛疲勞的出現，而且還會增加駕駛操作反應的失誤率，從而極大地危害行車安全。二、道路結構物與交通安全2交通安全設施與交通安全2.1交通安全設施的概念公路交通安全設施是指護欄、交通標志、交通標線、隔離柵、橋梁護欄、防眩設施、輪廓標、交通靜華設施、活動護欄等對行車安全起誘導和防護作用的設施。二、道路結構物與交通安全

公路交通安全設施的設置應當堅持“安全、環(huán)保、舒適、和諧”的理念，體現“體現以人為本，安全至上”的指導思想。而且應結合路網與公路條件、交通條件、環(huán)境條件進行總體設計，交通安全設施之間、交通安全設施與公路主體工程和其他設施之間應相互協(xié)調，配合使用。二、道路結構物與交通安全2.2交通標志、標線與交通安全交通標志，就是將交通指示、交通警告、交通禁令和交通指路等交通管理和控制法規(guī)，用文字、圖形或符號形象化地表示出來，設置于路側或道路上方的交通安全設施。道路交通標線是由各種路面標線、箭頭、文字、立面標記、突起路標和道路邊線輪廓標等構成的交通安全設施。二、道路結構物與交通安全（1）交通標志、標線的設計思想1）應體現公路及周邊路網的特點，使駕駛員準確確