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安全带:汽车社会的“生命带”

来源:《北京日报》  发布时间:2021-04-19

   在前不久国新办举行的国务院政策例行吹风会上,公安部副部长刘钊透露,下一步要推动机动车后排乘坐人员也就是全员使用安全带。汽车安全带,无疑是人类最伟大的发明之一,它在近半个世纪里拯救了至少一百万人的生命。

  1.安全带早于汽车出现

马车事故在17世纪的欧洲时有发生。

  无论乘坐哪种交通工具,发生意外总是难免的。

  在汽车尚未问世之前,马车是人们出行的主要交通工具。别以为乘坐马车就很安全,在急速行进过程中或者突然拐弯时,车上的乘客仍有可能被甩出去。我国历史上有文字记载的最早的一场车祸:“甲午,王往逐兕(sì)。小臣甾(载)车,马硪(wò),迫王车,子央亦坠。”讲的是商王武丁乘马车打猎,一小臣驾车撞在石头上翻车,引发了连环车祸,把商王的车也给撞了,子央从车上掉了下去。

  为保证乘坐交通工具的安全,古人对车上的安全设备也非常重视。《论语·乡党》中有这样一段话:“升车,必正立,执绥(suí)。”意思是说孔子上车时,一定站立端正而且要执绥。“绥”是什么?就是马车伞杆上垂下的绳套,便于人上车时拽住使力,同时坐在车厢里也更加稳定,类似于现代公交车或地铁上的手拉环。

  1853年,现代空气动力学之父乔治·凯利制造出了第一架滑翔机,为了试验,他将家里的马车夫“骗”到了滑翔机的驾驶室内,并给他拴上绳子,捆绑、固定在座椅内。最终试验取得了成功,这条绳子也被后世认为是最早使用的安全带。

  1885年,美国人爱德华在纽约申请了世界首个安全带的专利,而且有着唯一的专利编号“312085”用于马车上。由于马车行进速度较慢,又加之系上安全带不够舒适灵活,驾乘者都没把它当回事,因此安全带在马车上并未得到普及。一年后,德国的卡尔·本茨制造出世界上第一辆以汽油为动力的三轮汽车,于同年1月29日获得专利。因此,从诞生时间来算,安全带明显早于汽车出现。

  继马车之后,安全带的应用领域继续扩展,这次是在飞机上。1911年,美国的飞行之父本杰明·弗洛伊斯发明了飞行座椅,并在上面应用了安全带。1913年,世界上第一位王牌飞行员、法国的阿道夫·珀古也将安全带应用于战斗机上来保护自己的安全。这是由于早期飞机的座舱都是敞开式,跑道也非常颠簸,飞行员在空战中为了躲避子弹或要击落敌机会采用急转弯、速降、爬升等高难度动作,稍有不慎就容易被甩出去,因此安全带从马车直接升级配备到了飞机上。1940年10月26日首飞的美国P-51A“野马”战斗机是第一批标配安全带的飞机。

  2.在与汽车的磨合中成长

三点式安全带的发明人尼尔斯·博林。

  其实,在汽车诞生的几十年后,车祸不停发生,经常有乘客因为事故被甩出车外导致重伤或死亡,这是因为大多数汽车并不装备安全带,也没人想到将其从马车或者飞机上移植到汽车上。

  1902年5月20日,美国纽约举行汽车竞赛。参赛选手沃尔特·贝克害怕在激烈的比赛中翻车受伤,当他看到学步幼儿在童车里被布条系捆防止被摔出车外后深受启发,也在赛车上钉了几根绳带,参赛时将自己和同伴紧紧系好。比赛进行中,高速飞驰的赛车突然撞上一根垂直地面的钢轨,腾空翻起,坠入观众席,当场压死2人,伤10人,可是贝克和同伴却安然无恙。这让人们认识到了安全带的救命功用。1922年,赛车场上的跑车开始使用安全带,安全带自动卷收器也在1927年被发明和使用。然而,在民用车领域,安全带仍未得到大规模普及,人们普遍认为民用车跑不了太快,配个安全带实在多余。

  第二次世界大战后,汽车工业获得了前所未有的进步。消费者对于汽车的需求量越发旺盛,汽车速度也越来越快,这就带来了一个新问题:高速行驶的汽车如何保障乘员安全?

  1946年,美国医生亨特·谢尔登提出了可伸缩安全带的概念,这是他在加州一所医院开展神经学研究时发现的,人的头部在车祸中极易受到致命伤害,伸缩式安全带能有效保护头部,这个建议对安全带的推广和改进起了重要的作用。

  1955年,美国福特汽车公司开始为出厂汽车配置安全带。在这之前,安全带只是“选配”而非“标配”。但不得不说,当时汽车上所装的系在腰部的两点式安全带并不完美,只是为了防止在事故中司机被甩出车外。当汽车紧急刹车或碰撞时,司机的胸部和头部依然有可能碰到仪表盘、方向盘、风挡玻璃上,造成的伤害几乎不亚于人被抛出车外。

  这个问题的解决归功于瑞典人尼尔斯·博林的发明——就是我们现在仍在普遍使用的三点式安全带。尼尔斯·博林早期是瑞典航空工业的一名工程师,负责设计飞行员的弹射座椅,1958年进入沃尔沃汽车公司后开始着手改造安全带,他提出了V字形的三点式设计理念,即整条安全带必须分别针对使用者的前胸与大腿两部分,须绕过胸腔与骨盆,不能对人体造成伤害,连接点须在椅身旁下方等。没过多久,三点式安全带由尼尔斯·博林研制成功并申请了专利,于1959年首次装备到汽车上,沃尔沃从此成为世界上第一个把三点式安全带纳入标准配置的汽车制造商。

  这种安全带开始为世界各国所接受是在1963年。尼尔斯·博林在美国发表了《28000起交通事故报告》,记录了瑞典国内发生的28000起车祸中,配有三点式安全带的沃尔沃汽车于事故中的死伤人数减少了50%-60%。该报告的发表还让人们意识到了后排乘客也须系安全带,否则在事故发生时,巨大的抛射力量将直接施加到他们身上,并很可能连带引发前排乘客伤亡。同年,沃尔沃又将三点式安全带发明专利免费提供给其他汽车制造商使用,以推广这项保护生命的发明。

  1968年,美国正式立法,规定轿车前排座椅必须安装有安全带,这在世界上是首例,促进了安全带在轿车行业的广泛应用。随后,澳大利亚、日本以及欧洲多国相继制订了安装使用安全带的法律规定。后来,尼尔斯·博林设计的三点式安全带在1985年被德国专利发明注册处评为跨世纪八大发明之一。

  美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)统计,在上世纪70年代,虽然法规要求车辆配置安全带,但使用率仅为11%;1984年,美国再次出台法规,强制要求驾驶员和乘客佩戴安全带,使用率于是快速提升至60%,到2016年已达90%。根据NHTSA估计,仅2012年通过应用安全带就挽救了1.5万余人的生命。

  3.从三点式进化到多点式

  现代轿车上使用的安全带普遍是三点式安全带,包含安全带织带、卷收器、锁止器、带扣及锁舌等主要部件。织带是用于固定身体的部分编织带,主要由涤纶、丙纶和尼龙三种材质构成,这三种材质混纺而成的安全带织带既能保证强度,在耐久性方面也有着不错的表现。卷收器是汽车安全带的核心组件,它和安全带一端相连,里面有一个棘轮,在快速拉动安全带时,里面的卡子会由于安全带滚轮的快速转动而被离心力带出,迅速将安全带锁死,把座位上的人员固定在椅子上。锁止器的工作原理类似于离合器,通过卷轴高速转动的离心力来激活棘爪,最终与卷轴棘轮咬合。在车辆紧急制动或是受到前方的撞击时,车辆会有一个明显的减速度,而人体并非车辆的一部分,由于惯性的存在,身体会继续向前移动,甚至会撞碎风挡玻璃,冲出车外,这时安全带就发挥作用,把驾驶者和乘坐者牢牢固定在座位上。

  由于赛车速度过快,刹车、转弯产生的侧向力远远大于普通家用轿车,所以赛车通常装配多点式安全带。常见的六点式通过固定左右两肩、腰部左右两侧和胯下两点保护驾驶员,既可以防止其在急刹车时前冲,还可以避免左右和下半身滑动。同样,卸载多点式安全带也要求快捷方便,因为如果比赛时发生意外,必须第一时间离开现场,避免二次事故,所以要迅速解开,此时只需要旋动安全带的连接锁头,马上就能断开所有连接。

  其实,日常生活中多点式安全带并不少见,比如儿童汽车安全座椅多使用五点式安全带,它在孩子的双腿之间和两侧以及两肩旁边都有固定点,用来最大程度地保护儿童的安全。一旦发生事故,当儿童在座椅内前移,松紧合适的安全带在“抓住”他们的同时阻止其位移。日本从2001年起开始全面实施“儿童安全座椅法”,将使用儿童安全座椅的年龄定为0至7岁(包括身高不足120厘米者)。在德国,不系安全带上路的驾驶员和乘客都会被罚款30欧元,但如果没给孩子系上安全带或者配备安全座椅,则会遭受重罚。法律规定,对12周岁以下的未成年人使用安全带情况,驾驶人应当进行监督:如果该未成年人没有使用,对驾驶人处60欧元罚款、并记1分;虽然用了,但使用方法不规范,也会对驾驶人处30欧元罚款;如果同车未按规定使用安全带的未成年人超过两人,对驾驶人处70欧元罚款、并记1分;如果未成年人在车辆行驶途中自行解开安全带的,仍然对驾驶人进行相应处罚。

  4.各国对不系安全带处罚不手软

  据世界卫生组织统计,使用安全带可将司机和前排乘客遭受致命伤害的风险降低40%至50%,将后座乘客的致命伤害风险降低25%至75%。

  国外很多国家和地区都非常重视机动车驾乘人员规范使用安全带的情况,并将此作为减少事故伤亡的重要措施之一,目前已有100多个国家和地区通过立法进行了规范。

  英国规定:国务大臣可制定条例,要求在道路上驾驶或骑乘机动车的人员,佩戴规定类别的安全带。大客车运营商应在乘客上车和上车后的合理时间内通过以下方式一次或多次告知乘客按规定佩戴安全带:一种是通过正式公告或视频资料方式;另一种是在配备安全带的乘客座椅处采用专用标志。英国对不系安全带采用“定额罚单”形式,每份定额100英镑,上限是5张罚单共500英镑。

  法国交通法规定:驾驶人不按规定使用安全带的,对其本人处135欧元罚款、并记3分。未满18周岁的未成年人不按规定使用安全带的,对驾驶人处135欧元罚款。成年乘客不按规定使用安全带的,对其本人处135欧元罚款。

  澳大利亚对不系安全带的处罚力度也非常高。法律规定,驾驶者对车上乘客的行为负责,有义务确保乘客按规定使用安全带。也就是说,如果有人不系安全带,所有的处罚都得驾驶员来背,而且处罚额度以人头计算,每多一名不系安全带的乘客,驾驶员就得加倍挨罚。以新南威尔士州为例,驾乘人员如果被警察查出未按规定使用安全带的,将对驾驶人处311澳元罚款、并记3分;如果是在公共假日“犯事儿”,所有处罚都要加倍。澳大利亚的驾照和我国的一样是12分,但3年才清零,在此期间扣分超过12分就要暂扣驾照。

  我国2004年5月1日实施的道路交通安全法中明确,机动车行驶时,驾驶人、乘坐人员应当按规定使用安全带。公安部近日发布公告,就道路交通安全法进行修订公开征求意见,建议稿中对安全带问题做出更加详细的规定,除了要求驾驶人、乘坐人员应当使用安全带外,还提出驾驶人应当督促乘坐人员使用安全带。身高不足140厘米的乘车人乘坐家用车时,应当使用符合国家标准的儿童安全座椅或者增高垫等约束系统。

  不过,令人遗憾的是,虽然各国都制定了严格的交通法律,但出于多种原因,驾驶员对于安全带的使用情况依然令人担忧,尤其是卡车司机或者在偏远地区。在瑞典的公路上,只有40%的卡车司机使用安全带;即使在交通法律异常严格的法国,也只有80%的司机正确使用安全带。

  日本东京大学研究表明,后排座乘车人不使用安全带不仅会增加自身交通事故的死亡几率,而且一旦发生交通事故,会形成极大冲击力猛烈撞击前排座位,使驾驶人和前排座乘车人的死亡率增加5倍。

  5.安全带发展的黑科技

  也许,汽车安全带还不甚完美,也并非万能,但不系安全带是万万不能的,因为多种数据表明,使用安全带后,车辆碰撞造成的伤亡风险大大降低。

  现在越来越多的科研力量被用于研制新型的安全带,解决安全带使用过程中造成的伤害和不友好。如预紧式安全带,能够消除安全带松弛量和佩戴间隙,更好地贴合人体。它具有预收紧装置和拉力限制器,这两者的作用一前一后,在碰撞发生时,该装置能在第一时间内将安全带收缩,减少乘客因为撞击震动时身体来回产生的冲击力,同时减少气囊撞击所产生的打击力。限力装置能够在刹车时,将织带紧绷的时间延长,避免胸部被织带过分冲撞。

  又如充气式安全带,结合了气囊和安全带的特点,在安全带的连接端设置了碰撞传感器,当其探测到严重碰撞发生时,气囊控制单元将激活安全带气囊,气体发生器将使双层结构的安全带充气膨胀,在内置气囊爆开后,可以将接触面积增大四五倍,而且因为有缓冲强度,所以可以分散对人体的冲击力,减少伤害。

  由于很多交通意外都是因司机在驾车时打瞌睡所致,欧洲每年有超过6000人因此而死亡。为了预防疲劳驾驶,英国诺丁汉特伦特大学研发了一款能够监测驾驶者状态的智能安全带。这种安全带在带子上加装了可感应心电图的装置,一旦监测到驾驶员打瞌睡,安全带就会发出警告。如果呼叫不醒,汽车则会自动切换到巡航模式。

  此外,有一些安全带在外侧添加了传感器、麦克风和扬声器等部件,让乘客可与车辆设备进行交互,为特定乘客提供音频体验。还有创新型发光智能安全带扣,免去了夜晚尝试系上安全带时的麻烦和忙乱。

      延伸阅读:安全气囊的前世今生

  1952年,美国工程师约翰·赫特里克在一次驾车中为了躲避一个障碍物,立即猛打方向盘并紧急制动。同时他和妻子都本能地伸出手臂,来保护他们的女儿。虽然有惊无险,这位自学成才的工程师却从中受到启发。他认为必须有一种保护装置,在紧急制动或是碰撞时能代替手臂去保护前冲的驾乘人员。

  赫特里克最终在一番努力之后画出了设计图,基本原理就是在车上装一个储气罐,在仪表台等位置安装可充气式气袋,当汽车发生碰撞时,储气罐上的滑块由于撞击会移动,从而打开储气罐,里面的气体就可以进入气袋,使气袋膨胀,以避免乘客受到碰撞伤害。

  1953年,赫特里克取得了“辅助乘员保护系统”专利。之后,他找了几家汽车公司欲求合作但都被拒绝,其中一个重要原因就是充气时间太长。因为车祸一旦发生,在不到一秒的时间,车内人员就可能已经产生内部碰撞了,而这时由于没充满气导致气袋还无法工作。

  直到1966年美国军方对爆炸真空管进行了成功测试,赫特里克发明的触发气囊才获得了解决方法,安全气囊也在一些汽车公司迎来了小范围试水。1984年,美国高速公路安全管理局在《联邦汽车安全标准》中,增加了安装气囊的要求。1995年美国国会通过法案,提供明确的法则及指导方向,要求1995年起新车的标准配备需要有双气囊。(本版图片 IC photo)

      有此一问:飞机上为何装的是两点式安全带

  与三点式安全带相比,两点式安全带明显略逊一筹。那么,为什么比汽车更高级的飞机安装的却是两点式呢?

  这是因为三点式安全带主要用于防止撞到前面突出的硬物上而受伤,而这在飞机上是不存在的。因为飞机上的乘客没有被机舱内突出的硬物包围,周围空间相对平坦。两点式安全带的主要功能是在飞机遇到严重颠簸时将身体固定在座椅上。

      (来源:《北京日报》2021年4月16日,第16版;图片:原文配图)

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