歐盟大型客車的安全性設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及發(fā)展
在主動(dòng)安全性方面,代表客車技術(shù)最前沿的歐盟法規(guī)對(duì)大型客車設(shè)計(jì)的基本要求是:車身骨架有足夠的強(qiáng)度,一旦發(fā)生交通事故(碰撞或側(cè)翻)時(shí),骨架變形后應(yīng)保證留給乘客一定的生存空間,盡量減少乘客被擠傷或壓傷;車內(nèi)座位布置應(yīng)留有一定寬度的過道及行走空間,便于乘客走向車門或安全出口;發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)安裝火災(zāi)報(bào)警器;要求制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具備行車制動(dòng)、駐車制動(dòng)、應(yīng)急制動(dòng)及緩速器(或第四制動(dòng)系統(tǒng))四種系統(tǒng)。為了提高制動(dòng)穩(wěn)定性,應(yīng)裝備ABS、ASR及廣泛采用制動(dòng)效能更高的盤式制動(dòng)器;在行走系統(tǒng)上采用鋁(鎂)合金車輪及無內(nèi)胎子午線輪胎以減少爆胎事故等。
在被動(dòng)安全性方面,其基本要求是:采用安全玻璃,風(fēng)窗玻璃采用夾層玻璃,即使發(fā)生事故時(shí)玻璃碎片因被膠片粘著而不會(huì)飛散打人;側(cè)車窗應(yīng)是銅化玻璃,破碎后成為無銳角的小碎片。車身上設(shè)有一定數(shù)量的安全出口(安全門、車頂安全窗或車側(cè)窗),供乘客發(fā)生交通事故或火災(zāi)時(shí)迅速就近撤離客車。避免乘客座椅結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及座椅與車身的聯(lián)接強(qiáng)度不足而導(dǎo)致座椅擠傷乘客,產(chǎn)生二次傷害;車門在應(yīng)急狀態(tài)下可以從車內(nèi)手動(dòng)打開;車內(nèi)要配置滅火器材,內(nèi)飾應(yīng)軟化無尖角,材料應(yīng)具有阻燃性能等。這些技術(shù)和配置均可避免或減輕交通事故對(duì)乘客的二次傷害。
一、設(shè)計(jì)開發(fā)初期應(yīng)考慮的內(nèi)容
在產(chǎn)品開發(fā)初期,就應(yīng)充分重視大型客車安全性。針對(duì)客車容易發(fā)生的事故,具體應(yīng)考慮以下幾個(gè)問題:1、基本性能??蛙嚨姆€(wěn)定性、制動(dòng)性能、轉(zhuǎn)向性能、機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等。2、操縱性能和防止錯(cuò)誤操作的警示。3、安全保護(hù)裝置和事故防止裝置,保養(yǎng)維修時(shí)的安全措施。4、安全監(jiān)視報(bào)警裝置和安全標(biāo)識(shí)。5、改善駕駛員視野。6、防止火災(zāi)和輪胎氣壓過低。
主要涉及的主要安全配置設(shè)計(jì)有:
1、制動(dòng)系
隨著人們對(duì)汽車安全性能要求的不斷提高,ABS逐漸成為汽車主動(dòng)安全系統(tǒng)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件。目前歐、美汽車發(fā)達(dá)國家已將該系統(tǒng)普遍用于轎車、客車和重型載貨車。目前,我國生產(chǎn)的絕大部分轎車均安裝ABS系統(tǒng),但是在客車上安裝該系統(tǒng)的技術(shù)還剛剛起步。按照我國建設(shè)部CJ/T162—2002《城市客車分等級(jí)技術(shù)要求與配置》中,大型客車超2級(jí).超1級(jí).高級(jí)都要裝備ABS和緩速器;交通部JT/T325-2002《營運(yùn)客車類型劃分及等級(jí)評(píng)定》中大型客車、高三級(jí)、高二級(jí)、高一級(jí)必須安裝ABS和緩速器,否則不予評(píng)定高等級(jí)。ABS的最大優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)時(shí)仍然能實(shí)現(xiàn)前輪轉(zhuǎn)向,避開障礙物,避免發(fā)生車禍。ABS系統(tǒng)附加于原來的制動(dòng)系統(tǒng)之上,即使發(fā)生故障不能工作,原來的普通制動(dòng)系統(tǒng)仍能照常工作。經(jīng)試驗(yàn)證明,在客車突然出現(xiàn)緊急情況時(shí),駕駛員都會(huì)緊急制動(dòng),在短時(shí)間內(nèi)大力踩下制動(dòng)踏板;但是從開始制動(dòng)到達(dá)到最大制動(dòng)力需一定時(shí)間或者不能達(dá)到最大制動(dòng)力,而且可能在初次碰撞平息后駕駛員會(huì)過早地松動(dòng)制動(dòng)踏板,這樣很容易出現(xiàn)制動(dòng)距離加長的現(xiàn)象。為解決這些問題,國外汽車上安裝了輔助制動(dòng)系統(tǒng)。輔助制動(dòng)系統(tǒng)是使行駛中車輛(特別是下長坡車輛)速度減低或穩(wěn)定在一定速度范圍,但不是用以使車輛停駛的機(jī)構(gòu),輔助制動(dòng)系統(tǒng)有發(fā)動(dòng)機(jī)排氣制動(dòng)、電渦流緩速器、液力緩速器、永磁式緩速器等。
2、轉(zhuǎn)向系
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)是大型客車底盤設(shè)計(jì)中很重要的環(huán)節(jié)之一。它不僅影響安全性、操縱舒適性和可靠性,而且還影響使用經(jīng)濟(jì)性。大型客車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,涉及面廣,對(duì)零部件的可靠性要求較高,也是大型客車底盤設(shè)計(jì)中難度大、技術(shù)含量較高的部分。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向搖臂和轉(zhuǎn)向橫拉桿等。其中涉及到安全性的研究主要集中在轉(zhuǎn)向柱和轉(zhuǎn)向盤領(lǐng)域。
(1)轉(zhuǎn)向柱的設(shè)計(jì)
通過對(duì)大量事故的調(diào)查發(fā)現(xiàn),在正面碰撞發(fā)生時(shí),客車前部變形往往會(huì)影響到轉(zhuǎn)向系統(tǒng),使轉(zhuǎn)向柱和轉(zhuǎn)向盤向駕駛員方向移動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)是相當(dāng)危險(xiǎn)的,于是出現(xiàn)了安全轉(zhuǎn)向柱的概念。在;中擊力大于某一值時(shí),安全轉(zhuǎn)向柱結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生軸向壓縮變形,從而減小對(duì)駕駛員的沖擊。新型安全轉(zhuǎn)向柱以小球式轉(zhuǎn)向柱的出現(xiàn)為標(biāo)志,并作為一種較成熟的技術(shù)一直沿用至今。其結(jié)構(gòu)是在套筒之間放置幾排小球,其直徑稍大于放置空間。當(dāng)轉(zhuǎn)向柱軸向壓縮時(shí),金屬球引起套筒的塑性變形,吸收能量。這種安全轉(zhuǎn)向柱可以安裝到不同的車型上,而整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的外形幾乎無需作任何調(diào)整。通過小球位置的排列,可以加強(qiáng)轉(zhuǎn)向柱縱向抗彎剛性,避免”彎曲”的出現(xiàn),這在安全柱的設(shè)計(jì)中是十分重要的。
(2)轉(zhuǎn)向盤的設(shè)計(jì)
近年來,通過大量的試驗(yàn)和事故分析,研究人員發(fā)現(xiàn)駕駛員的受傷程度與碰撞方向、碰撞嚴(yán)重程度、駕駛員與轉(zhuǎn)向盤的位置對(duì)正程度以及身體各部位的不同承受能力有關(guān)。國外研究人員在對(duì)轉(zhuǎn)向盤研究過程中提出“自對(duì)正轉(zhuǎn)向盤”的概念,從一系列的臺(tái)架試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),自對(duì)正方向盤對(duì)駕駛員的保護(hù)性能相對(duì)最好。
3、安全氣囊的設(shè)計(jì)
客車正面碰撞安全氣囊一般藏于轉(zhuǎn)向盤內(nèi)、副駕駛員正前方或車門內(nèi)側(cè)。如安裝到轉(zhuǎn)向盤內(nèi),則對(duì)轉(zhuǎn)向盤的結(jié)構(gòu)提出了新的要求,應(yīng)優(yōu)化考慮轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱的力學(xué)特性如何與安全氣囊匹配,以及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)如何與安全帶及座椅共同設(shè)計(jì)的問題。
二、改善操縱性能的設(shè)計(jì)及安全保護(hù)裝置
1、改善客車操縱性能的設(shè)計(jì)
根據(jù)統(tǒng)計(jì),高速公路上50%的傷亡事故是由駕駛員過度疲勞或注意力不集中而造成的。為解決這一問題.可設(shè)計(jì)監(jiān)視系統(tǒng)如用監(jiān)視儀輸入車輛位置的辦法,檢查駕駛員是否打瞌睡或者注意力不集中并通過”刺激”方法給予駕駛員警告,以便及時(shí)糾正。戴一克公司為客車和載貨車設(shè)計(jì)了一種防磕睡系統(tǒng),其計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別行車道上的標(biāo)記,并通過儀器監(jiān)視車輛行駛路線。如果瞌睡中的駕駛員要把車駛向路溝,警報(bào)系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出響聲來喚醒駕駛員?,F(xiàn)在法國的一些研究機(jī)構(gòu)在聯(lián)手研制一種監(jiān)測駕駛員注意力下降的系統(tǒng),它可以通過聲音或光信號(hào)提醒駕駛員。負(fù)責(zé)這項(xiàng)技術(shù)開發(fā)的法國圖盧茲西門子·威迪歐汽車公司希望能在2006年底給汽車安裝上這套裝置。其中的一個(gè)視頻傳感器用來不斷測量并分析汽車與旁側(cè)車道白線間的距離,另外幾個(gè)傳感器提供關(guān)于轉(zhuǎn)向盤的活動(dòng)情況等。因此,設(shè)計(jì)的監(jiān)測系統(tǒng)富有個(gè)性化,能夠根據(jù)每位駕駛員的特性作出反應(yīng),并將這些信息存儲(chǔ)起來,當(dāng)更換汽車駕駛員的時(shí)候,個(gè)性化的發(fā)送器或者一個(gè)形象識(shí)別系統(tǒng)就可以根據(jù)駕駛員的情況發(fā)出相應(yīng)的信息。
2、安全保護(hù)裝置
(1)車距警報(bào)系統(tǒng)
此系統(tǒng)傳送跟蹤車輛到前導(dǎo)車輛距離信號(hào),同時(shí)使跟蹤車輛自動(dòng)地向制動(dòng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輸入信號(hào),以避免車輛接觸。日本豐田大發(fā)等公司利用激光雷達(dá)作傳感器,并利用風(fēng)窗玻璃顯示器上的蜂鳴器警告駕駛員。美國為了使車輛之間保持合適距離,其雷達(dá)系統(tǒng)每秒鐘可發(fā)出50個(gè)脈沖信號(hào)探測前面信息。為了控制橫向距離,自動(dòng)化公路上海隔1m設(shè)有一磁性傳感器。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)可利用這些裝置防止汽車過于偏向道路的某一側(cè)。
(2)行駛路線偏離警報(bào)系統(tǒng)
由于某種原因,在駕駛員未操作轉(zhuǎn)向的情況下車輛開始偏離自己的路線,系統(tǒng)使用聲音信號(hào)警告駕駛員。日本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(shí)偏離自己的原來路線,系統(tǒng)使用聲音信號(hào)警告駕駛員。日本馬自達(dá)公司利用CCD攝像機(jī)識(shí)別道路白線,當(dāng)用直觀信號(hào)發(fā)出警報(bào)后,駕駛員沒有使車回到原來行駛路線,系統(tǒng)便自動(dòng)地使車回到原來路線。
(3)行人保護(hù)系統(tǒng)
首先,應(yīng)該采取主動(dòng)措施盡量避免車撞行人。然而碰撞有時(shí)也是不可避免的,一旦發(fā)生,則設(shè)法降低人的傷害程度。豐田公司在發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)設(shè)置了氣囊,當(dāng)碰撞傳感器確認(rèn)車輛同行人發(fā)生碰撞時(shí).該氣囊便在車前張開,以減少行人同車碰撞后頭部傷害程度。
(4)緊急門鎖釋放機(jī)構(gòu)
當(dāng)車輛發(fā)生碰撞后,為使乘員易從被撞車輛中出來,車門應(yīng)容易打開。豐田和三菱公司開發(fā)的感受碰撞的自動(dòng)門鎖釋放系統(tǒng)特點(diǎn)是當(dāng)碰撞傳感器確認(rèn)已發(fā)生碰撞時(shí),系統(tǒng)立即自動(dòng)地釋放門鎖。
(5)乘員逃逸系統(tǒng)
就目前國產(chǎn)客車來看,有的安全門前座椅擋道,且不能迅速翻移,致使通道狹窄;有的安全門沒有方便開啟的手柄,安全門開啟后無警報(bào)裝置,最大開啟角度不能保持,出口沒有臺(tái)階等;有的甚至未按規(guī)定設(shè)安全門,而用側(cè)窗兼做安全出口等。這些客車設(shè)計(jì)中的安全隱患,一旦遇到緊急情況,如撞車、火災(zāi)或傾翻等,乘客很難安全迅速地撤離,極有可能造成嚴(yán)重后果。因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)客車安全門。
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