约束系统的未来发展趋势

乘员约束系统在车体加速度的激励下，实际是起到一个加速度的放大作用。对图4.1所示简化单自由度模型，约束系统就像一个动力放大系统。假设车体给乘员的输入是ESW，则乘员胸部加速度G为

式中，DAF为动力放大因子，相当于约束系统的传递函数［2］。

式中，

t*是乘员和约束系统开始接触的时间。由式（4.144）可见，如果乘员与车体是一体的，t*=0，就不会有动力学的任何放大效应，乘员的加速度完全等于车体的加速度，但正是由于约束系统的间隙和弹性存在，才造成了这种“二次碰撞”效应。对于现有技术，约束系统都是通过对碰撞能量的感知而引发作用的，注定滞后于碰撞事件的发生，因此到目前为止，二次碰撞是不可避免的。如果说被动安全技术还有发展空间的话，避免二次碰撞和“绿色气囊”应当是很有潜力的新兴技术。

为避免二次碰撞伤害，在发生碰撞之前乘员就必须被安全带预紧器、气囊牢牢地固定在车体上。这种“预作用系统”需要有“碰撞预知传感”技术的支持。假设两辆以60km/h行驶的车辆相向碰撞，相撞前要求气囊已经展开到位。“预起爆式”气囊起爆时间应当长于现有气囊系统，以获得更低的爆出速度（慢速起爆），减少气袋弹出致伤。现将其设为现有气囊的二倍，即60ms，则意味着在两车之间的距离为2m时气囊必须开始起爆。根据车辆动力学响应和驾驶员正常反应速度，我们假设相距6m是一个不可挽回的距离，那么在气囊起爆之前的4m距离时间内，即在碰撞事件发生的120ms之前，传感器必须做出点火确认判断。目前经常使用的传感器有雷达、激光测距仪、超声传感系统、可见光传感系统等，各有优缺点，必须通过上述传感信息的融合才能达到事故前120ms的预判断。文献［8］提出了一种很有潜力的大于1.4μm波长，对视觉安全的电磁波传感器，这种传感系统能可靠判断物体接近速度，并能在雾、雨、雪等气候环境下比驾驶员视觉穿透更远的距离，也是一种很有潜力的选择。

所谓“绿色气囊”，是指气体发生器火工药剂用量更小、燃烧温度更低、质量更轻的气体发生器新技术。如果降低气体喷出温度，会带来一系列连带的正面效应。首先，为保护气袋尼龙织物免受烧蚀的硅胶图层不用像现在这样厚重、降低气袋的质量，以后还会大大降低气袋对人体的冲击伤害，以及大大减小气袋打击人体的动量，这对非正常坐姿乘员的保护非常有利，可以免却现在使用的各种乘员分类与坐姿探测系统。在各种“绿色气囊”方案中，吸气式气体发生器是一种非常有希望的新技术，具体内容见7.1的介绍。

参考文献

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【注释】

[1]1in=25.4mm。