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“刹车顺畅”的安全驾驶
作者:Stuart Birch
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传动/转向/制动系统展厅
变速箱, 离合器, 制动系统...
随着人们对无事故驾驶的要求日益增长,EuroNCAP正在大力推行自动紧急刹车系统(Autonomous Emergency Braking,AEB),希望通过对它的广泛采用,避免制动过晚或制动力不足造成的意外事故。

自动紧急刹车系统(AEB),是汽车安全领域最重要的研发之一,是一个注定要使安全气囊、防抱死刹车甚至电子稳定控制黯然失色的装置,英国Thatcham研发机构研发总监Andrew Miller对以上论断深信不疑。AEB有望成为近十年欧洲所有新车的标准装备:“这就意味着汽车制造商们需要面临的,不仅有将此项技术集成起来的复杂设计和工程挑战,还必须符合未来可能正式立项的标准的要求。”

在欧洲,汽车界最具权威的安全认证机构——欧盟新车评估组织(缩写为EuroNCAP),正在大力敦促汽车制造商们采用AEB技术,力求使其得到快速、广泛的认可。从2014年开始,车辆必须在针对AEB系统的每个评定项目中,都达到最高或非常高的分数,才有可能获得EuroNCAP的最高5星级。

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作为国际研究中心汽车修理集团(RCAR)的重要成员以及AEB集团的主席,Thatcham是EuroNCAP组织内针对AEB系统研发的主要机构。《国际汽车工程》最近有报告称:EuroNCAP非常认可AEB系统在汽车安全领域起到的重大作用。

AEB热度不断升级

欧洲的OEM及相关供应商已有使用或正在开发的自动紧急刹车系统了。最新面市的2013车型年大众高尔夫Mk VII车型,就装有城市紧急制动系统,已成为此车型系列中多个版本车的标准配置。新出的福特Fiesta,首次实现了城市主动城市停车功能。而沃尔沃也在2007年在其XC60车型上引入了AEB系统,以实现城市安全制动性能。现在,绝大多数的沃尔沃车型都已配置了这种技术。尽管未有明确的证据,但沃尔沃的AEB系统确实可以实现转向保护,降低交通路口处的事故风险。

预计,梅赛德斯-奔驰公司还将在短期内将整个AEB技术广泛应用到其各种车型中。它们当前应用的与基于雷达的巡航控制相连的Distronic系统,可以实现将车辆制动到静止。

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AEB系统使用了激光、雷达、摄像头等设备,将这些技术整合起来,可以检测车辆缓慢移动、迅速减速等情况,或对车辆前端进行定点扫描,通过自动刹车警告驾驶员采取适当的减速处理,从而彻底避免碰撞或减轻碰撞的严重性。当涉及行人(包括小孩子)时应用这个技术,也会出现类似结果。根据Thatcham研究机构调查出的数据,仅在英国一地,广泛使用AEB系统,每年有可能避免2700个行人的伤亡。

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Miller认为,汽车制造商和供应商所要面临的是AEB系统开发速度极快、系统集成复杂却又至关重要这个挑战。已经有新技术被研发出来了,比如,提高了分辨率和处理能力的立体摄像头在不断涌现。现有一些技术可能很快就会过时:“这些要素——新的技术进展和旧的过时技术——需要实现一定的性能且价格适中。这会使研发工程变得极为困难,特别是行业检测标准体系还没有完全架构好的时候。”

来自美国的真实世界数据(消息来源:美国公路安全保险研究所)表明:沃尔沃XC60是世界上第一批安装了此技术的量产车之一,之后,与其有关的第三方碰撞减少了27%。通过这项及其他种种真实世界的数据,再结合第一手的研发经验,Thatcham与英国保险公司协会(缩写为ABI)一起,努力将AEB系统作为车辆保险评级的标配。这就意味着有可能减少需要赔付给最终用户的保险费。

碰撞目标的制作

Thatcham机构现已自主开发出基于AEB技术的测试方案和设备。Miller说:“自动紧急刹车系统很可能是这一领域最具创新性的工作了,相关各种设计看起来似乎可以成为EuroNCAP评级系统的框架。”

“自动紧急刹车系统将首次出现在欧洲NCAP 2014评级中,会设定一个关于低速(时速50公里)、后方纵向车对车碰撞(城市测试)评估系统的新协议。”

明年该机构还将引进一项自动紧急刹车城市间测试体系(缩写为IUT),适于中到高时速(时速80公里以上) ,避免或缓解追尾碰撞的伤害。这项测试可以评估AEB的功能以及前方碰撞警告(缩写为FCW)的优势。2016年,可能会对AEB系统的行人碰撞项目进行评估。

Miller透露,Thatcham机构已经开始着手开发针对车对车追尾以及车对行人碰撞的碰撞目标。希望实现轻量和可重复使用的试验目标,采用一定的传感器,来表现真正的车与人的反应。

该试验目标需要是一个充气结构,在受到冲击时不会被损坏,也不会对测试车辆造成损坏。这个碰撞目标在形状和尺寸上会以普通的欧洲车型为参照,还会有车牌、灯、后挡风玻璃等关键零部件的特征。此外,该目标还在外形上具有一定的车型特征,可以让被测试车辆内的传感器获取正确的视觉特征以及雷达反射信号。在城市测试中,碰撞目标只需要固定,但是自动紧急刹车城市间测试(IUT)中,还涉及针对移动车辆的模拟情景,测试目标要安装在一辆车的后面,从而模拟出真实但是安全的测试情景,最高测试速度可达80km/h。

模拟行人的测试目标,要力求准确地代表成年男性和儿童身高比例,这个特别难,目前还在开发中。Thatcham也参与到该项目研发中,确定行人的关键特征,以确保测试设备可以代表真正的行人且足够结实,可用于多次重复测试。假人会安装在移动平台上,以垂直测试车行使路线的方向移动,而测试车辆的行使速度可以达到50km/hg。此外在一些情况下,行人的移动可以是无遮挡的,也可以是被停在边上的车辆遮挡。

为了在测试周期内最大程度地保证可重复性,可以使用驾驶机器人和车辆动态测试仪器来控制汽车。Miller表示:“Thatcham机构已经确定了这些测试内容,包括在一个反馈回路中通过转向和加速机器人来控制测试目标和测试车辆的行使路径及速度。制动机器人会控制测试目标减速,并对测试车辆中的前车碰撞警示系统作出反应。”

在这些测试目标和测试车辆上还安装了通过GPS校准的惯性测量单元,用于测量各自的动态行驶情况。车辆之间的通信系统会给出相对速度、位置等实时测量结果。

克服不同

为确保不同的车型和AEB系统间的性能对比的准确性和可重复性,设定的允许公差要做到最低。在车对车的追尾测试中,测试目标会沿着一条直线运行,然后刹到停止,测试目标的公差为:时速±1km/h;与直线偏离±0.10m;横摆角速度±1.0°/s;必须不断减速并维持在一个特定的行驶道内。而测试车辆靠近测试目标的公差为:额定测试时速±1km/h;转向轮速度±15°/s;油门踏板位置±2%;与直线偏离±0.10m;横摆角速度±1.0°/s;车辆间距+1.0m。

Thatcham的研发负责人Matthew Avery解释说:“在不同制造商的自动紧急刹车系统上,有不同的基本性能区别。此外,此领域的技术进步发展很快。我们的目标是将测试场景设置为‘与具体技术无关’,这样我们就可以更单纯地检测性能。要实现这一目标,我们的测试必须非常准确,并具有可重复性。在测试周期开始之前,我们必须确保每辆车都已准备就绪,燃料充足、标定完毕,可以用完全相同的方式完成一个测试周期。”

EuroNCAP已最终确定了对城市测试和自动紧急刹车城市间测试(IUT)的一些规则。现在该组织的技术开发评估团队仍在研究行人测试项目。他们有可能采用Thatcham的研究成果和专业技能,作为未来防撞击和碰撞缓解性能开发的关键突破点。

在城市测试中,测试车辆以10km/h的幅度逐渐增加至50km/h的速度,向静止目标靠近。如果出现碰撞,将相应降低5 km/h的速度(以5km/h的幅度增加)重复测试,从而保证性能曲线的形成。EuroNCAP为避免自动紧急刹车碰撞,设置了满分的奖励。而在碰撞缓解下,奖励的分值会根据车速降低的实际效果按比例给予。前方碰撞预警(FCW)则不考虑在内。

更复杂的自动紧急刹车城市间测试(IUT)将在以下三种情况下评估AEB和FCW系统的性能:静止目标、缓慢移动目标和减速目标。静止目标测试情况用于评估FCW系统的性能,车辆行使的车速范围为30-80km/h,通过对机器人的设定来对碰撞预警作出反应,然后在1.2s延时情况下对车型实施刹车动作,以此来模拟真实情况下驾驶员为避免碰撞作出的反应。

对于目标缓慢移动的测试场景,目标以20km/h的速度移动,测试车辆以50~7km/h速度接近目标,这之间有30~50km/h的速度差。在减速目标测试中,目标和测试车辆均稳定保持在50km/h速度,开始的间距是12m或40m。然后,测试目标以2m/s?减速(这是人们每天驾车的常见操作),或以6m/s?减速(这是紧急情况下的操作)。目标缓慢移动和减速情况下可以实现对AEB和FCW系统的测试。如果出现碰撞,会在原时速基础上减少5公里(以5km/h的幅度增加)重复测试,以获得性能曲线,碰撞分值奖励机制与城市测试相同。

“行人评估”测试仍在研发中。目前通常以60公里的时速进行测试,然后以10km/h的幅度增加,然后再以一次5km/h的递增幅度重复一次,从而获得性能曲线。当最终确定后,该测试会包含行人是否被遮挡两种情况,从车辆附近接近车辆行使的路线。

未来十年,AEB将成为各类汽车的标准配置,甚至还有可能向着许多人梦想的方向更进一步:实现零事故道路驾驶。
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (8/14/2013)
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