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第二十七届“冯如杯”学生创意大赛论文 汽车外置安全气囊 ——基于电磁活塞缓冲技术 摘要 汽车的安全设施主要是为保护车内人员的安全设计的，而许多交通事故发生在汽车与行人、汽车与非机动车之间，当汽车与行人或骑自行车的人发生碰撞时，后两者是没有任何安全保护的弱势一方，这种情况下受到的伤害更大，我突然想到，应当为车外的交通参与者提供一定的安全保护，这样他们万一被汽车碰撞，也能尽量减轻伤害。那么，什么样的装置能减轻交通事故中受到碰撞一方的伤害呢？我首先想到的是气囊，如果在汽车的前保险杠部位增设主动式安全气囊，当汽车在急刹车也无法避免碰撞时，在碰撞前的一瞬间能主动弹出气囊，在车头与被撞者之间形成一个气垫，这样碰撞时接触人身体的就不是钢铁做成的坚硬的车头，而是柔软的气垫，利用气垫的缓冲作用，减轻对被撞者的冲力和对肇事汽车的反作用力，就能减轻对被撞者及肇事汽车的伤害。 关键词：安全气囊，外置 一、引言 1.1 作品背景及创意来源 交通事故一直是人们在日常生活中难以避免的一种危险。交通事故的严重后果从统计资料看，世界上每年大约因道路交通事故造成 50万人死亡，1000 万人受伤，造成的经济损失相当于国民经济生产总值的 1%～2%。我国的情况更是不容乐观，每年死亡 914 万人左右，平均每天死亡 250 多人，相当于每天坠毁一架大型客机，损失之大，不言而喻。交通事故对生命与财产的吞噬，已经给肇事者自身、受害人家庭和社会带来了巨大危害。所以在防范交通事故方面进行一些创新是十分有必要的。上应急救援课时看到的各种车祸现场视频给了我一些启发。 1.2 国内外研究现状 经查阅资料，国外已经有设计成熟的减震设备。有一些厂商考虑将发动机罩抬高以增加这个缓冲距离，这就是主动式的发动机罩行人保护系统（active pedestrian protection system)。目前 APPS 系统，有行人保护气囊（如 V40）和行人保护举升机构。有行人保护气囊和行人保护举升机构。但是由于二次伤害不易处理的原因，该机构目前只应用于车前盖上，用于减少二次撞击对行人头部的伤害。而暂时无法解决一次冲击带来的直接伤害。安全气囊目前已经是汽车最重要的安全配置，能够在碰撞发生时保护车内乘员，减少损伤。不过，虽然车内人员安全得到了保障，但对于路上的行人和车辆本身来说，却仍是“硬碰硬”。对此，车辆安全专业人士想出了一个大胆的点子——将气囊装在车辆外部，完全包裹车体。如此一来，既能够在碰撞发生时保护车辆本身，而且还可以为行人提供缓冲。研究者总结认为，外部安全气囊可以将侧向碰撞冲击力削减30%左右。一家日本科技公司Toyoda Gosei将会在东京车展公布一款名为Flesby的小型概念车。这款汽车的最大的亮点就是安全气囊在汽车外面，采用外置设计，当汽车发生剧烈碰撞时，安全气囊将会从车身之外弹出。除了外置安全气囊设计外，Toyoda还将会在本次车展上公布多项安全性技术，比如说Signal Cockpit link技术。通过SCL技术，驾驶员可以利用LED灯在车内构建车外环境全景图像，方便及时掌握车外环境。同时，该技术还可以感知驾驶员的情绪状态和体态姿势，并通过改变车内环境使得驾驶员达到最佳状态，比说调节车内的灯效、音乐等等。据悉，这款采用安全气囊外置设计的Flesby概念车会在本月29日在东京车展正式亮相，不过得等到2030年才能在市场上进行推广。沃尔沃V40以率先采用外置安全气囊，该气囊位于车辆前发动机舱内，主要用于行人保护，会在车辆传感器检测到可能与行人发生碰撞时自动弹出。目前，ZF和TRW正在探索其他可能。 1.2.1 挡风玻璃外置安全气囊 1.3 系统主要组成及功能概述 1.3.1 信息接收器 国外目前针对此的难点便是因为触发需要靠行人身体撞击保险杠，在行人受到冲击时弹出的气囊会对行人造成二次伤害。所以信息接收器必须做到在行人撞到车上前就能接收到“撞击”信号。 1.3.2 减震气囊 汽车保险杠的内部填充有塑料泡沫，其目的之一就是在撞击时减少对行人的伤害，但它还不够软。所以安全气囊将安装在保险杠的位置，并隐藏在车头内部。 1.3.3 电磁缓冲装置 考虑到减震装置足够的缓冲性能和可控性的需求。采用电磁减震装置 1.4.4 超声波预警装置 为能在车祸发生前激活装置，采用超声波预警装置。信号经过预置计算机处理，分析出汽车与人相撞的概率。当概率大于一定数值时启动装置。 二、技术支持 2.1 超声波预警装置 2.1.1超声波预警原理 车头部分安装超声波发射和接收装置，获得超声波发射和返回时的频率数据。通过多普勒效应，在预置计算机中通过计算得出汽车与人相撞的概率，大于平均值便触发。传感器电路分为距离传感器、速度传感器、加速度传感器三部分，分别用来采集汽车与被撞者的距离、汽车行驶速度