汽车越来越多地融入人们的生活，越来越多的人出行乘坐汽车、驾驶汽车。汽车数量在近些年以不可思议的速度增长，交通安全也被更多从事汽车行业的专业人员视为重中之重。清华大学汽车工程系多年以来都在对汽车进行全方位的研究，而清华大学汽车碰撞安全国家重点试验室则主要负责汽车碰撞安全方面的研究工作。该试验室负责人，清华大学汽车工程系教授周青博士与本刊记者分享了其从事汽车安全研究过程中的心得。

AI:请问清华大学汽车工程系在汽车安全方面具体开展了哪些设计、研究、测试和验证等工作？未来的研究方向都有哪些？

周青教授：清华大学汽车工程系于1980年建立，其实从1932年清华大学成立机械工程学院起就已经开始培养汽车方面的学术人才和工程师了，至今已经有超过80年的历史。汽车碰撞安全试验室便是清华大学专门对汽车碰撞安全进行研究和验证的单位。

近十几年来，随着中国汽车行业的快速发展，很多自主品牌汽车制造商也迅速崛起。这些国内汽车生产企业在事业起步的初期，由于开发能力不足，技术水平有限等原因，需要高等院校和科研院所参与其车型的开发和研制等工作。所以近十几年，清华大学汽车工程系的研究课题主要是紧密结合企业的需要，比如将某种新材料的各个力学参数测量出来，以帮助企业在为某款汽车设计所做的冲击大变形仿真计算中取得更加准确的结果；或者是在自主汽车企业做出某项设计后，交由清华大学汽车碰撞试验室进行专业化且全面的安全性验证等工作。

清华大学汽车工程系在这些研究和试验的过程中，一方面培养了学生的能力，同时也为中国的自主汽车制造企业提供了材料的安全性参数和设计修改建议等。另外，比较可喜的是，一些自主品牌在委托清华大学汽车工程系进行课题研究时，会派员工一起进行学习，那么在下一次遇到类似的情况时，这些员工就能很大程度上独立应对相关的一些问题了，这对于中国自主汽车品牌发展正向开发能力是十分宝贵的。

图1 清华大学汽车碰撞试验室可为汽车企业提供全方位安全测试

对于未来，我希望我们能更多地从事更加前沿的课题研究，当然这需要更宽广的视野和对汽车未来发展方向的准确判断。我也希望中国的自主汽车生产企业能提出更有远见的科研需求，为中国汽车行业未来5年、10年甚至更长远的发展做好技术积累和学术积累工作。其实前沿课题的科研工作对清华大学汽车工程系研究水平的提高是有促进作用的。举个例子，某材料供应商研制出了一种全新的超高强度钢材料，希望我们的科研组帮助测试其各项参数。但对这种超高硬度材料的试验存在一定难度，首先是试验室现有测试设备的夹持工具对于新材料来讲都不适用；再就是如何在冲击力的测量中减小夹具等设备对整个试验系统的影响，使我们能准确测量到材料本身的力学属性，这些就需要我们开发出适应性更强的测试手段和试验设备，这本身也是对试验室科研水平的提高。

AI:世界上很多的汽车品牌都推出了电动汽车产品，电动汽车的安全问题也受到了关注，电动汽车的安全设计与传统汽车相比有什么特别之处？

周青教授：提到电动汽车的安全问题，目前最常被人们提起的就是动力电池在碰撞之后有起火的可能。动力电池是电动汽车的能量储存装置，全球汽车行业目前面临的动力电池可能存在起火风险的问题就好像五六十年前汽车行业曾经面临的油箱会在碰撞中起火的问题一样。那么随着对碰撞的研究和对设计的改进，现在就很少再出现燃油箱在碰撞后起火的事故了。

同样的，随着电动汽车动力电池起火问题的出现，各家厂商和科研机构都会大力度地研究应对的方案。对于某项新技术，初期产品出现问题其实是好事。人们发现问题，解决问题，产品才能有发展。对于电动汽车动力电池的碰撞保护，现有的一些设计会造成电动汽车重量的增加，在电动汽车续航能力有限的前提下，过多地增加重量会导致效率的降低。我们的理念是先对不同种类的动力电池材料的力学性能参数进行测试，通过对动力电池进行不同方向、不同强度的碰撞测试仿真来预测各类动力电池受到冲击变形到怎样的程度时会发生起火。通过上述工作，可以制定出针对电动汽车动力电池“允许在碰撞中发生变形，但要降低起火风险”的保护策略，从而减轻动力电池保护结构的重量。这个设计思路与乘员保护思路中的“允许乘员在法规规定的碰撞工况下发生可恢复的受伤”相吻合。

图2 碰撞测试中用到的不同特征的试验假人
　　
AI:在安全的概念中，对人员的保护是最为重要的。清华大学汽车工程系在汽车事故中的人员保护方面做了哪些研究？

周青教授：在汽车发生事故时，对于人生命的保护始终是被放在第一位的。对于人员的保护分为车内乘员保护和外部行人保护两个领域，儿童安全座椅的保护能力就属于内部乘员保护的范畴。车内乘员的保护，说的直接一些就是在事故发生时对车内人员的约束，减小乘员身体与车辆内饰发生碰撞时的伤害。约束乘员的最主要部件是安全带、安全气囊和汽车座椅。现在大家都把注意力放在安全气囊和安全带上，清华大学汽车工程系近期正在研究通过改进汽车座椅的设计对乘员提供有针对性的碰撞保护。我们将对汽车座椅设计进行改进，把优化设计后的座椅搭配碰撞假人进行碰撞试验以验证其结果。

我们还希望能够归纳出一套具有普遍适用性的乘员体型和座椅位置及其他座椅参数关系的规律。这套规律可以被编写成算法并输入到车辆的控制单元中，将成员的体型体重数据、座椅的姿态和调整位置结合安全带收紧、安全气囊引爆时机等数据，组成一套自适应能力比较强的乘员保护系统。
　　
AI:随着汽车智能时代的来临，主动安全的概念被极大地丰富了。清华大学汽车工程系对未来的智能交通和主动安全有怎样的期待？

周青教授：在主动安全方面，倒车雷达、换道辅助、定速巡航和车道保持等功能都是有效实现主动安全的子系统。这些系统可以提示驾驶员潜在的危险，甚至帮助驾驶员降低车速以避免发生碰撞，至少是减轻碰撞的猛烈程度。另外，车内的一些电控的内饰设备也可以在检测系统意识到有可能发生碰撞时自动调整姿态，以保护车内乘员。

高度智能化的汽车搭配健全的智能交通系统可以降低交通事故发生的概率。调查显示，85%~90%的交通事故是由人为因素引起的，因此，通过车辆自行的判断，及时对驾驶员的不当操作进行提醒，甚至是介入对车的控制是减少人为错误的有效方式。我认为智能驾驶系统在未来的某种发展方向是：建立汽车对驾驶员行为的判断和学习机制。也就是说，车辆的传感器和控制单元会将驾驶员的操作方式和习惯记录下来，如果汽车在行驶中一直保持着符合数据库中记录的操作行为，车辆便会认为这是这个驾驶员的常态操作；而当数据库中没有的操作行为集中出现时，车辆则会判断为非正常驾驶状态。此时，控制单元会结合驾驶员监控摄像头采集的图像来判断驾驶员的疲劳状态，发出提示音，提醒驾驶员保持清醒或者停车休息等。

这样的安全提示体系也可以用来对一些不正确的驾驶方式发出提醒，但是这当中也有一些其他的问题。比如，如果提示过于频繁，则可能造成驾驶员的反感，迫使驾驶员关闭提示功能。那么这种提示的强度、密度、持续时长和提示方式的确定就需要根据一些驾驶行为学和驾驶心理学的研究结果来确定。