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卡车上这么多主动安全配置,到底怎么选?

2019-05-23 04:00:00 一叶知秋
卡车之家
一叶知秋卡车之家

山僧不解数甲子,一叶落知天下秋

一、什么主动安全?

随着物流时效不断提高,卡车的速度也“水涨船高”,特别是干线车辆,平均时速70以上已是司空见惯。

当动辄几十吨的庞然大物以如此高的速度发生事故时,往往后果惨不忍睹,一例例令人触目惊心的惨案已经或多或少说明传统的被动安全系统,例如安全气囊、安全带、保险杠、甚至驾驶室后移等技术在卡车事故面前已经颇显力不从心了。

卡车上这么多主动安全配置,到底怎么选?

在此背景下,各种主动安全系统得益于先进智能传感技术、高性能电控技术、计算机网络技术、雷达技术、通信技术等技术的快速发展,如雨后春笋般涌现。

不同于被动安全系统的“事后减损”,主动安全系统更侧重于“事前止损”,主动安全系统可以在车辆失控前自启动,介入驾驶动作,从而使驾驶员恢复对车辆的控制,最大限度避免意外发生。

二、主动安全配置有哪些?

相信很多人会被各种字母标识的主动安全配置弄得晕头转向,一是因为很多主动安全技术是由国外发明定义,因此是按照老外热衷的英文全称的首字母组合来命名;另外一个原因确实是主动安全系统种类繁多,功能各异。

为了方便认识和记忆,笔者根据主动安全配置的作用类型,对比较主流的主动安全系统进行法制分类,以供参考。

卡车上这么多主动安全配置,到底怎么选?

1、保证制动稳定性的主动安全控制系统

(1)ABS-防抱死系统(antilock brake system)

ABS的原理基于制动过程特性,制动过程经历纯滚动、边滚边滑和抱死纯拖滑三个阶段。

制动时,ABS通过控制车轮滑移率在10%~30%,使轮胎的获得均衡理想的附着力,保证制动效能(通过纵向附着力)和制动稳定性(通过横向附着力)。具体分析见下图:

卡车上这么多主动安全配置,到底怎么选?

聊完ABS原理基础后,下面再简单说下ABS的结构及主要部件作用。

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根据法规要求,2019年1月1日以后,几乎所有车型均强制要求加装ABS,说明ABS已经是车辆的标准配置。

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(2)EBD-电子制动力分配(Electronic Brakeforce Distribution)

电子控制制动力分配系统功能是辅助防抱死制动系统ABS完成最佳制动。在ABS的基础上增加限压阀、感载比例阀等硬件装置,并编制相应的软件程序,实现制动力分配的最佳控制。

那为何有了ABS还会需要EBD?EBD存在的原因是,车辆制动稳定性不仅与制动时轮胎是否抱死有关,还与前后、车轮抱死顺序密切相关。

而受路面、载重、车辆重心等因素影响,每个车轮所需的制动力往往不是相等的,EBD存在则能实现制动力“按需分配”,避免制动力“按计划分配”导致的供需不匹配现象。

EBD工作时,利用轮速传感器获取的数据,经过ECU计算得出前后轮的滑移率差,通过限压阀、感载比例阀等硬件控制前后轮压力。

EBD在较轻微制动时,即可启动工作,一般先于ABS工作。ABS工作后,EBD就停止工作。

(3)EBS-电控制动系统(Electronic Braking System)

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EBS系统是基于ABS系统升级而来,利用电子代替传统机械传动控制制动系统,即“电控气”,提高制动系统的反应速度。

目前EBS在欧洲已经进入了实用阶段,国内品牌只有高端车型提供EBS选配项。GB7258-2017已经要求总质量大于或等于12000kg的危险货物运输货车从2021年1月1日起装备电控制动系统。

虽然法规要求期限尚长,车型较少,但是透露出法规对商用车安全性的重视程度不可不查。因此我们有必要了解EBS的基本情况。

EBS对比ABS具备以下优点:

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除此之外,EBS还具备:

(1)缓速器控制:ECU接受制动信号传输器(脚阀)传输的制动需求,在确保安全的前提下,优先使用辅助制动,辅助制动不够情况下,再使用行车制动,尽可能多使用无磨损制动,减少摩擦片磨损,车辆维护费用。

(2)制动舒适性:车辆快停止时,制动减速度往往过大。EBS在车辆快停止时,会先解除前桥制动力,完全由后桥进行制动,同时制动强度(感觉)可以调整,防止制动点头,增加制动舒适性。

(3)制动帮助功能:在一些紧急情况下,当EBS根据驾驶员踩踏板的速率预判出需要紧急制动时,制动帮助功能将控制相应的部件输出最大制动压力进行全制动,直到驾驶员释放踏板结束制动帮助功能。该功能可以减少事故发生,增加行车安全。

EBS主要部件及作用如下:

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此外,EBS作为基础平台,在EBS系统中增加相应的模块部件,还可以拓展出其他主动安全功能,例如ESC(增加转向角传感器、ESC模块)。

2、保证操稳定性的主动安全控制系统

(1)ESC-车身稳定控制系统(Electronic Stability Control)

ESC系统功能与乘用车的ESP相同,主要可以实现转向稳定及防侧翻。转向稳定性主要针对低附着力路况,加装的转向角传感器及ESC模块检测计算对比转向角与横向角速度差距。

通过EBS系统调整相关单独车轮制动力分配(转向不足)或限制发动机扭矩(过度转向),控制车辆按照驾驶员需要驾驶行驶,防止车辆出现转向失控,提高车辆在转弯时的稳定性。

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(2)RSC/RSS-防侧翻稳定系统(Roll Stability Control/System)

RSC系统是ESC系统其中一部分功能,主要解决高附着路面由于车速过高导致转弯时车辆侧翻问题。

通过对比车辆转弯时横向加速度与系统内部限值,当实际横向加速度大于系统内部限值,车辆就会有侧翻风险,此时ECU通过控制执行机构,进行制动控制,保证车辆过弯稳定性。

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(3)ASR-驱动(轮)防滑系统(Acceleration Slip Regulation)或TCS-牵引力控制系统(Traction Control System)

驱动(轮)防滑系统或者牵引力控制系统作用是防止车辆特别是大马力车辆,在较恶劣路况起步、加速、转弯时驱动轮打滑现象,保证车辆获取最佳牵引力,维持稳定行驶。

转速传感器获取车轮转速信号,回传ECU后,计算出驱动轮的滑移率,如果滑移率超出了目标范围,控制器通过确定控制方式(主要通过对发动机输出扭矩进行控制和制动力扭矩控制,简单理解就是,减少动力和增加制动力),输出控制信号使执行器动作,将驱动轮的滑移率控制在目标范围内。

ASR与ABS对比相同点是,都是用来控制车轮相对地面的滑动;不同点是ABS控制所有车轮,而ASR只控制驱动轮。ABS在低速是一般不起作用,ASR当车速很高时一般不起作用。ASR是在ABS的基础上的扩充,两者相辅相成,同时ASR也可以在EBS基础上拓展。

(4)HAC-上坡辅助系统(Hill-start Assist Control)

车辆在坡道上起步时,驾驶员从制动踏板切换至油门踏板车辆时,如果动作不够迅速精准,车辆可能向后下滑,导致起步困难。

上坡辅助系统可以保证车辆在松开制动踏板后仍能保持几秒时间的制动力,可以给驾驶员留出充足时间切换至油门踏板,解决坡道起步困难问题。

(5)TPMS-轮胎压力监测系统(Tire Pressure Monitoring System)

目前主流的轮胎压力监测系统是通过每个轮胎内安装的电子式压力传感器,获取轮胎压力数据,然后进过无线接收显示实时监控轮胎气压。

对气压过低、过高以及快速漏气等异常情况及时发出警报,提示驾驶员及时处理排除爆胎事故的隐患,同时通过胎压监控使轮胎时刻保持标准压力,还有助于降低整车油耗,延长轮胎寿命。

(6)PSI-轮胎自动充气系统

轮胎自动充气系统除了能够自动检测轮胎气压,还能利用储气筒中压缩空气对气压不足的轮胎进行自动充气,使轮胎一直处于系统设定的工作压力。

轮胎自动充气系统与轮胎检测系统相同点是均具备检测胎压功能,不同点是,胎压检测系统应用范围更广,乘用车、商用车都可以安装,轮胎自动充气系统更适用配置储气筒的商用车。

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3、保证安全车距与速度控制的主动安全控制系统

(1)AEBS-自动紧急制动控制系统(Advanced Emergency Braking System)

AEBS通过毫米波雷达探测前方车辆或者障碍物的相对距离、相对速度等信息,结合自车的行驶速度、横摆角速度等状态信息判断是否可能发生碰撞,并根据碰撞风险等级触发前向碰撞预警、 紧急制动辅助或自动紧急制动等功能,辅助驾驶员避免碰撞或者减少碰撞伤害。

卡车上这么多主动安全配置,到底怎么选?

第一阶段:向前碰撞预警,系统根据车辆行驶路径上发生碰撞的可能性, 通过视觉、听觉或触觉等方式提醒驾驶员可能的碰撞危险, 驾驶员需要及时采取措施,以避免碰撞事故的发生。

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第二阶段:紧急制动辅助,当驾驶员踩下制动踏板后,系统会实时计算驾驶员的制动力是否足以避免碰撞,如果制动力不足,系统会自动补充制动压力,以避免或减缓因制动力不够造成的碰撞事故。

第三阶段:系统判断出碰撞已经无法人为避免(考虑人的反应时间),而驾驶员仍未采取任何避撞措施(制动或转向等),系统会自动进行紧急制动,以避免或者减缓碰撞。

目前AEBS核心技术部件还是以进口品牌为主,例如下图毫米波雷达为大陆的,车载传感器是博世的,而且均不是国内工厂生产,因此成本比较高。国内AEBS系统厂家目前主要以外购核心硬件、自主研发算法方式进行前期市场的摸索。

卡车上这么多主动安全配置,到底怎么选?

欧洲AEBS市场及技术相对成熟,欧洲主流卡车品牌已经可以选配AEBS系统,且欧盟一般安全法规661/2009/EC,已经明确未来卡车需要安装AEBS系统,预计2020年就会强制要求安装。目前国内尚无这方面消息,但应该是未来趋势。

需要提醒的是,AEBS作为一种辅助性驾驶系统,它的作用效果是避免追尾事故或是减少追尾事故做造成的伤害,而不是绝对能避免追尾事故。它能在最危险的情况下辅助驾驶员,但是不能代替驾驶员对车辆的控制。

因此,并不是有了AEBS系统就能掉以轻心,仍需要集中精力。以下几种情况AEBS系统功能会降低或者不起作用:

●  恶劣天气,如大雨、下雪等,会导致系统功能下降。在这种情况下相关目标将无法被系统探测到或被探测到的时间过晚,驾驶员务必谨慎驾驶并随时准备控制车辆。

●  AEBS无法识别行人,并且对迎面而来的车辆和横向行驶的车辆不做出反应。

●  AEBS对目标做出反应的前提是,该目标必须在雷达的视野中并且被识别到。 对于切入目标、自车变道后才探测到的目标以及急转弯道路中的目标,系统性能将受到很大限制。

●  雷达探测器表面有障碍物,例如清洁不到位等,也会导致AEBS系统性能下降。

(2)LDWS-车道偏离报警系统 (Lane Departure Warning System)

LDWS系统是通过感知道路标识线来预测车辆偏离车道并向驾驶者发出警示的系统。由于车道偏离而引发的事故可以说是高死亡率的事故,尤其在高速公路上行驶时,人们都偏向于保持直线状态悠然驾驶,这时LDWS就发挥了极大作用。

LDWS系统通过安装在车辆前部或侧面摄像头采集车辆和道路图像,利通车辆偏离评估算法计算车到车道标识线距离,与设定的报警距离相比较,判断是否进行报警。

卡车上这么多主动安全配置,到底怎么选?

LDWS系统能提醒过度疲劳或解决长时间单调驾驶引发的注意力不集中问题,且通过纠正变道不打转向灯不良驾驶习惯。

目前LDWS系统常与驾驶员防疲劳驾驶系统(利用红外技术对人脸表情进行识别,通过闭眼、打哈欠、低头等动作发生频率判断是否进行报警的系统)组合使用。

(3)ACC-自适应巡航系统(Adaptive Cruise Control)

ACC自适应巡航系统利用车载雷达等传感器监测车辆前方道路环境,一旦发现当前车道前方有其他车辆时,ECU根据传感器获取的信号情况(与前车的距离、相对速度等信息),通过油门和刹车两个执行单元对车辆纵向速度进行控制,以保证与前车的安全距离。

卡车上这么多主动安全配置,到底怎么选?

自适应巡航是在定速巡航基础上发展而来。定速巡航一旦开启,不论前方是刀山还是火海,车辆都会“义无反顾勇往直前”。

而自适应巡航更加智能,可对周边物体进行判断,控制车辆速度。如果说定速巡航把驾驶员脚从油门踏板上解放出来,那么自适应巡航则把驾驶员从油门踏板和刹车踏板上都解放出来,能较好的减轻驾驶者的疲劳。

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三、这么多种主动安全系统,到底怎么选?

在选择主动安全系统之前,首先得有个基本认知定位。不像传统被动安全系统那样是完全服务于驾驶者,保障驾驶者安全。

主动安全系统发明的初衷并不是供人类驾驶者使用的,而是给机器或者说车辆自身使用保证车辆独立行驶——也就是现在大热话题“自动驾驶”。

只不过受限诸多因素,自动驾驶尚需时日,人类驾驶者需要与这些系统“搭档”开车,但是相信这个初衷不会改变。

因此与被动安全系统相比,主动安全系统并不是显得那么不可或缺,在选择时除了法规因素之外,笔者认为:

①明确自身需求,真正做到物尽其用:驾驶员根据个人驾驶习惯、驾驶行为进行选择;车队或者物流公司要根据线路特点、货物结构、车队管理水平等方面进行选择,真正能让配置充分发挥作用的钱花得才是最合理的。

例如:LDWS-车道偏离报警系统显然更适合经常跑高速这类较好路况、车速较快、单人驾驶为主。

②系统兼容性:这点对于物流公司或者大车队来说颇具意义,良好的系统兼容性,可以降低车辆管理成本,提高车辆管理效率。

③系统升级潜力:主动安全系统不仅需要很多电控元件,更需要复杂的软件系统支撑,因此选择系统时候要充分考虑系统升级潜力,否则以如今智能化设备更新换代的速度,升级潜力差的老产品被淘汰的速度也会很快。

④售后服务能力:主动安全系统一旦出现故障,以电子、电路问题为主,此类问题检测、维修往往比较复杂,因此选择主动安全系统,一定要注重所选品牌的售后服务能力。(文/卡车之家特约作者:一叶知秋)

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