你是我的眼!浅谈摩托车安全性辅助系统进化史

春风行 2020 0

科技始终来自于人性,自从人类发明蒸汽机以来,交通工具由兽力进化至更快更复杂的机械动力,这两百多年来的演进,让人类生活有了突飞猛进的变革。但更多的危险也随著交通工具的进化而来,有别于汽车的包覆设计,俗称「肉包铁」的摩托车在安全性的进步上更是许多工程师与科学家们戮力的目标。今天大叔就要来和各位聊聊摩托车的安全性进化史,也让各位更清楚自己的摩托车上有那些来自科技的安全保护。

「他刹得住你!」 ABS 防锁死刹车系统

ABS (Anti-Lock Brake System) 防锁死刹车系统最早于 1929 年应用于「飞机」上, 由法兰西 Automobile 公司与航空界的先驱 Gabriel Voisin 共同开发,之后 1958 年英国道路研究实验室则首次安装 Maxaret 防锁死刹车系统在于 ROYAL ENFIELD Super Meteor 摩托车上 ,之后于 60 年代开始陆续出现在汽车上,而摩托车则要等到 BMW 在 1988 年推出的 K100RS 车型上才正式搭载。

当年的 ABS 主机体积巨大,加上软硬体的技术瓶颈,后续维修的问题也层出不穷,于是给人 ABS 系统不给力的想法。

但在科技与材质的进步下,如今的 ABS 主机已经缩小至一张名片的大小 (当然厚度不是),在车种的安装上也更加普及。更重要的是 ABS 系统能够降低因天候、车况与路面状况等紧急情况下急刹而造成的打滑现象,让意外造成的伤害降至最低。

有鉴于欧美各先进国家开始将 ABS 列为摩托车出厂标配的作法,台湾省也在 2007 年开始订定 ABS 相关规范,在 2015 年预告自 2019 年起 125c.c. 以下贩售机种需加装 ABS 或 CBS 系统, 125c.c. 以上则为 ABS 系统,而 2021 年起强制全面安装。不过在厂商与相关单位的陈情下,交通部则是在 2018 年底宣布暂缓 2021 年全面强制安装的规定。

大叔还记得当初许多人为了摩托车是否要加装 ABS 的问题而吵翻了天,认为这不过又是厂商变相「涨价」的好借口,甚至还有人提出可「借用」其他车辆上 ABS 系统的论调。但到了 2021 年的今天,许多消费者在选购上已会将 ABS 系统列为买车的重点之一,说真的, ABS 的好处真的只有「用过」才能知道。

「头摇又尾摆 飘移境界」 TCS 循迹控制系统

ABS 系统是处理由「动到静」的问题,而且要在刹车状态下才会开始辅助修正。但对于由「静到动」或是因「瞬间加速」所造成的后轮打滑问题,那就得靠 TCS (Traction Control System) 循迹控制系统来救回濒临失控的车辆动态。

TCS 通常会以下列几种方式来控制车辆动态:对一个或是两个车轮进行刹车控制。减少或是抑制引擎点火,就是俗称的「断电」。减少引擎的燃料控制,也就是俗称的「断油」。如果车辆采用电子油门,则控制关闭节气门。

不管是用哪种模式,都是在降低但不完全切断引擎或是车辆的动能输出来达到维持车辆动态与循迹的效果,更进阶的 TCS 还能依照需求自行调整介入的时间。

循迹控制系统大多会与 ABS 共用由霍尔感应线圈测得的数据,在某种角度来说,有 ABS 硬体系统的车款理论上是可以增加 TCS 功能的,例如刚推出的七期 DRG BT 在升级 ECU 后就增加了 TCS 功能。除了原厂标配外,有些 ECU 开发商也推出了外挂式的 TCS 模组供消费者自行改装。

TCS 在近年似乎也成了国产高阶车款导入的配备之一,只是又遇到了与当初 ABS 系统相同的状况,许多网友又觉得这是项「鸡肋」的配备,换组好一点的轮胎不就行了?要知道机车除了直线行驶外,更有许多过弯的状况,再黏再竞技的轮胎都有抓不住的时候,如何在这抓不住的时候透过 TCS 来帮助你保持最佳的抓地力,可不是有个「黄金右手」就能解决的。

大叔要说, TCS 与 ABS 一样都是摩托车必须配备的配备之一,有了 TCS 不会让你在下雨天的磁砖地上上演原地 180 度犁田的尴尬戏码,更能降低在路上压到湿滑的标线或是其他异物时要面对的意外伤害。

「过弯刹车不犁田?」进阶的弯道 ABS – MCS 系统

除了基本的直线防锁死功能外,厂商更是探索如何能在弯道中安全地使用 ABS 系统,而在 2013 年 BOSCH 发表了新一代的 ABS 系统,并将这套系统名为 Motorcycle Stability Control (MCS),结合了 BOSCH 自己的第九代 ABS 系统与 TCS 循迹控制系统,加上 3D 的倾角测量仪 (IMU) 与电子前后连动刹车系统。

这套每秒侦测 100 次的安全系统,可以有效的在弯道中根据车速、前后轮抓地力、倾角等等资讯,自动分配前后刹车的力道,让骑士在弯道中也可以放心的用力刹车。

除了可以降低弯中因急刹打滑的风险外,还可以防止油门突然大转而造成的孤轮,更可以有效的防止弯中 Low Side 的状况发生。不管你是用前刹车还是后刹车,BOSCH 弯道刹车系统会自动分配前后刹车力道,让摩托车在任何状况下都保持稳定的行车动态。

「你是我的眼!」BSD 盲点侦测系统

说到盲点侦测系统 (Blind Spot Detection),得先来谈谈什么是「盲点」?所谓的盲点,指的是驾驶人无法透过直接目视或后视镜反射而观察的区域。人类的视野范围约在 150 度左右,大于这角度的视野基本上是看不到的。

加上汽车的 A、B、C 柱等影响,驾驶者能注视的范围就更小了,所以要透过后视镜等工具来增加视野范围。不过,就算是有著后视镜等帮助,基本上还是有著「死角」的存在,如下图所示车辆左右后方的灰色范围就是「视觉盲点」或是「死角」的存在!

机车骑士虽然没有汽车的的眉眉角角,但安全帽款式也是影响视野的主因之一。加上机车体积较小,又不像汽车除了左右后视镜外还有中央后视镜可以弥补后方视野的不足。机车骑士果然是高风险的弱势族群啊。

为了解决视野不足的问题,有人在后视镜上加装凸面镜,透过凸面镜的原理来增加视野范围。不过这类产品的视野依旧无法涵盖整个盲区,同时在遇到大雨或是夜间视线不良的状况,镜片上的雨珠也会降低其辨识功能。

终于,军事科技的应用还是造福了普罗大众,工程师在车辆前后安装了类似雷达的装置,透过雷达波的折射来侦测前、后方盲点区域是否有物体,并透过后视镜来显示侦测结果。盲点侦测系统普及后,大幅降低因为死角而造成的碰撞或是意外。至于那个大家都知道的倒车雷达只是最早的应用。

但汽车有盲点侦测,而风险更高的机车呢?工程师们努力地在机车上研究如何安装类似的机构,终于在 2015 年的米兰车展,BMW 在 C650 GT 上搭载一套名为 SVA (Side View Assist) 的盲点侦测系统,也是近代首度搭载盲点侦测的市售机车。这套系统是透过位于车前与车尾的雷达感测器来感应盲区的动态。

并透过位于后视镜支架上的灯号,提供骑士左右盲区的警示,自此开启了机车盲点系统的滥觞。

时隔多年后,在 2020 年底发表的 Ducati Multistrada V4 也配备了一套名为 ARAS (Advanced Rider Assistance Systems) 的骑士辅助系统,除了盲点侦测外也加入了 ACC 系统。

当然在这之后也有许多厂商推出「外挂式」的盲点侦测,其原理与构造大同小异。

透过外接的方式,将警示灯号黏贴在原有的后视镜上,不破坏原车的结构。

位于牌架上的雷达模组。

看到这边,有人会说:那个国内某车厂不也推出了 「DAPS 死角预防系统吗?」对,不过这套系统跟接下来会提到另一种装置较为相似,请先往下看吧。

「保持车距?」ACC 主动式车距调节巡航系统

盲点侦测的雷达系统既然可以用来侦测前后盲区的车辆,那是不是也能利用其原理来侦测与前车的距离,然后在跟车距离达到设定值时就提醒骑士或是自动帮你减速?这套在汽车已行之有年的 ACC ( Adaptive Cruise Control) 的主动式车距调节巡航系统,已在这两年变成许多车款出厂时的标配。

结合了车辆定速巡航系统的 ACC ,利用前方雷达系统的侦测,不仅能设定与前车之间的距离,同时还能自动调节车速,降低骑士在中/高速路况下长时间固定动作的疲惫感并增加行车安全。

随著科技越来越进步,ACC 主动式车距调节巡航系统也增加许多安全功能,例如整合 AEB 自动紧急刹车系统后,当前方车辆速度骤降时,可提前侦测警示并自动刹车,避免碰撞或降低车辆损害。

在 2020 年底 BMW 宣布旗下新款 R1250 RT 将搭载 ACC 系统,KTM 也不落人后,宣布改款后的多功能车款 1290 Super Adventure S 也加入了 ACC 功能,先前提到 Ducati Multistrada V4 也随后加入 ACC 的行列。

「是摄影机还是后视镜?」电子式虚拟后视镜

这个看似未来车款才有的配备,其实在汽车上也还未普及,近期也只有 Audi e-tron 搭载这项配备。原理是透过电子摄影镜头将画面传回车内萤幕上,用以取代传统后视镜的影像,好处是虚拟后视镜的低风阻低风切声、自动防雾、光线不足时自动启动夜视功能,以及切下方向灯自动转换广角 (停车时会改向下延伸) 的多样化功能,肯定是会比传统后视镜更为全面丰富且更安全。不过画面无法随著驾驶者视角而变化,需要多花点时间来适应。

机车目前还没有量产车安装电子式虚拟后视镜,不过在 2020 年底,SYM 发表了一款电能三轮车 EF-3,在车上就能看到配备电子式虚拟后视镜。

用镜头取代原有的后视镜,并在车内仪表旁利用萤幕来显示左右后方车况。虽然 EF-3 只是概念车,但已经看到这类产品在未来机车上的发展可能。

虽然目前还没有机车车款搭载电子式虚拟后视镜,不过 Aeonmotor 宏佳腾则是在旗下的智慧电车 Ai-1 Ultra 上配备了 DAPS (Dead Angle Prevent System) 死角预防系统,透过选配的行车记录器镜头,在方向灯启动时于仪表上显示后方即时车况。这设计让骑士对于后方车况可以多份参考,但对于预警这件事还是得依照骑士来判断,所以大叔觉得 DAPS 其实比较像是电子式虚拟后视镜的一种概念。

「无线预警系统!」大数据 5G 云端

在越来越多车厂发展车联网系统后,你的车辆开始可以与「外界」沟通,透过车联网系统将各种数据透过更高速的 5G 讯号来传递与交换。试想一下,现在路口的行控管制是由「行控中心」来进行调度,以 CCTV 与感测器来收集数据,透过行控中心的指挥人员来控制灯号或是在告示牌上打出预警,用以提醒用路人。

Photo Credit 国道高速公路局

而未来的规划是这样,在都会区的每个路口设置感应器与发射器,届时每辆车上皆有能与大数据连结的车联网系统,将车身车上搭载的行车辅助等系统收集的数据透过 5G 讯号将车辆与路况传递至大数据中心,再透过运算以即时的方式提供给每位用路人。以下图为例,机车骑士为了要闪避右转的大型车,所以左切至内车道,他右侧的视线已被大型车辆遮蔽,所以看不到一辆由右侧朝他直行的车辆,在无法得知前方路口的状况下,极有可能会造成事故。

要是有了云端的预警系统,各车辆在路口的动态会被发送至将经过该路口的每位用路人,以上述的例子来说,系统透过运算发现车辆可能有碰撞的风险将先提出警告,如果发现用路人没有任何迴避动作,直接透过车辆的 AEB 或其他方式直接将车速降低甚至停止,以避免事故发生。

大叔碎碎念

「肉包铁」的机车风险本就比起「铁包肉」的汽车要来得高,这些配备发明与演进都是在降低骑士的骑乘的风险。而目前车联网预警系统最大的瓶颈就是资料的分享,特别是在个人隐私保护的前提下,要将车身动态与行车资讯分享出来,会不会有侵犯人权的问题?甚至各车厂之间的跨平台分享更是另一个有难度的事情。不过在对于大环境都有益处的状况下,自动驾驶与云端预警会不会实现,还有待观察。

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