全球法规
在欧盟诸国,据统计由机动车造成行人死亡占交通死亡事故的1/5,这相当于每年约死亡8000人。在日本,每年有2700个行人丧身于车轮下,占全部交通死亡事故率的30%。在美国,死亡事故率约低于所有机动车辆碰撞事故的15%。这是由美国国家统计与分析中心(US National Center for Statistics and Analysis)提供的信息。
据欧洲委员会(EC) 指令2003/102/EC称,从2005年10月开始的第一阶段中,所有在欧盟销售的新车必须符合新的行人碰撞法规。重量在2.5t或小于2.5t的所有新乘用车和轻型厢式车必须通过三项试验,以满足车辆前部碰撞时保护行人免受头部和腿部伤害的法规要求。包括这三项试验将保险杠和发动机罩的冲击碰撞的内容。其他试验还包括前风窗玻璃只有在自愿基础上对该项试验加以监视。这些试验规程用以测定对行人腿部或头部当与时速达到40km/h的车辆的保险杠或发动机罩碰撞时的冲击力。车辆前部防撞强度设计必须保证冲击力不超过其一定的极限值。例如,较低腿部的弯曲角必须保持在21°以内(从膝部测量时)。此外,HPC(Head Performance Criterion)即头部性能标准,应由头部成型冲击器进行测算的头部性能标准不应超过1000(该数值表征保护能力,发动机罩顶部的面积的2/3需要满足数值1000,而其余的1/3只满组HPC2000的头部性能标准值)。
在2010年开始的第二阶段,欧盟计划要求对不断加强的碰撞严重程度具有5种试验,其中2项试验覆盖头部伤害,另外3项则重点置于腿部和骨盆伤害。有关成年人与儿童的标准也必须达到。
在新的试验中,头部成型冲击器将与车速40km/h的发动机罩相撞,代替在第一阶段的35km/h车速试验工况。这就意味着冲击能量增加30%。法规的本阶段在未反对情况下没有被明确界定,这是因为产业集团、整车制造商和欧盟将继续讨论最后规则,以便通过修改现有法规。有关行人保护的新法规的预备性草案提案已于2005年6月24日出版。这一新法规也适用于带有制动助力系统的强制性装备在所有小于2.5t的新车型上,并在出版公布后的9个月生效。
新日本安全性标准也在本年度生效。在日本要求该标准应用于从2005年9月底投向市场的新车并覆盖头部伤害的有关内容。
整车制造公司的相应措施
整车制造公司和零部件供应公司从不同角度观察如何满足法规要求。其中对车身进行重新设计并采用“主动发动机罩”。他们正在讨论采用制动助力系统以进一步降低行人(或其他人)死亡数。以下是已经付诸实用的设计改变实例。
车辆碰撞行人的最前端部分就是保险杠。通常是最初碰撞力伤害行人腿部。所以为了降低对腿部的伤害而改变设计。在2001年车型年的本田思域(Civic)以及2004年车型年的大众高尔夫就是采用典型的良好的保险杠实例,有效采用改进的保险杠结构以满足较低腿部的安全要求。
车辆碰撞行人的第二个部分是发动机罩。结合运动型车身造型和改善的空气动力学性能,减轻发动机罩重量是至关重要,使其更薄和更加精确,以使发动机罩位置更低、更靠近发动机。此外,现代发动机总体布置尺寸继续增加,这就意味着发动机罩与发动机缸体之间的空间压缩到只有几千毫米。碰撞发动机罩的任何物体,例如人的头部,几乎与发动机缸体相接触(不是直接地)。这种作用力不仅与发动机有关,而且与所有其他硬点部位,例如减振阻尼系统有关。
这就是要采用可调节式、伸展式发动机罩的缘故。诸如TRW(天合)公司等汽车安全系统专业制造商,正在寻找发动机罩与坚固硬件之间增加间距的方法。这种系统对前部碰撞力有灵敏传感作用.并瞬时为使发动机罩提供一个碰撞保护区域,在这个区域,行人头部运动能够在一个很短距离内迅速变慢而不使超过头部性能标准(HPD)限值。
可调节式(主动式)发动机罩
TRW(天合)公司正在开发多种具有执行升降功能的发动机罩型式。这包括发动机罩,它具有用弹簧机械升高的功能,或者具有瞬时烟火式增加发动机罩与发动机机体之间的距离、其他正在探索或考虑的技术包括发动机罩和前风窗玻璃之间的安全气囊的充气可能性。有些装置能够很方便“调换”,而有些则要求作出更多的努力。
可伸展式发动机罩系统要求有二项关键技术:检测冲击力的传感器和保证快速展开的发动机罩。
在可伸展的充气式发动机罩的操作原理方面虽然说非常简单,但还有许多挑战课题。
前部保险杠的接触式传感器向电子控制单元(ECU)提供有关碰撞冲击力信息,而电控单元利用安全算法决定是否展开发动机罩。而执行过程也是另一个令人感兴趣的挑战性课题,因为操作过程的关键是如何产生一个快速的、可靠而又有效的响应。有效胜任这些功能的执行方法是:
弹簧组合系统——TRW公司在电机上作了试验后.找到了一种基于弹簧组合系统的以便有效展开发动机罩。这种方法的优点是,这种弹簧组合系统是可逆的或者说是可以重新调节的一一发动机罩可以重新配置和重新利用(是一种可逆性装置)。或者在重新调节该展开装置的初期维护工作之前回复到为保证安全驾驶运行的原设计部位。这种系统的可调节的简便性是该系统的关键技术之一。
烟火气体发生技术(pyrotechnics)这一烟火气体发生装置与汽车安全气囊气体发生器用的和座位安全带(带有预紧器)的装置相似,也是TRW公司的核心竞争技术。气体发生器执行装置只能够在发动机罩打开后需要进修理厂维护保养时才使用。尽管存在明显不足,但是TRW公司继续从其技术战略出发,开发这种气体发生器执行装置。这是因为整车制造公司尚未选定如何开启发动机罩的专项技术战略。上述两种方法,亦即弹簧组合系统装置或烟火气体发生器目前正在研讨过程中。
对今后展望
当今,在世界上对汽车安全运行,特别近年来对行人的安全保护关注提到紧迫位置。其中TRW公司,作为全球系统集成供应商正在与整车公司合作.提供传感器和可调节式发动机罩,并且与其他零部件供应商一起探讨加强车身前端安全性设计的新方法。迄今大多数的工作均处于概念设计阶段。而下一步是获取系列批量生产的必需知识和业已开始提出设想的制造工艺流程。美国整车制造公司通过TRW了解有关安全性技术在欧洲市场上发展动向。可以预计在2007年或2008年的车型上,有关安全性技术将获得应用。
另一个正在为汽车产业界和政府交通安全法规部门考虑的有关保护行人的技术就是制动助力系统。
这些制动助力装置有望在不远将来付诸实用,就如欧洲委员会在其关注下提出的大多数现行安全提案中,涉及装备这些制动技术。随着这些措施的施行,行人保护技术从被动保护向主动安全保护转变。
在将来,其他诸如车用雷达和摄象机将提供更好的目标识别能力,以改进相应系统响应性的能力。对行人保护所作出的不断努力将进一步为车用雷达和摄象机之类的视频装置推广应用提供了必要性。