F1車手如何火海逃生？汽車安全技術(shù)簡史

　　【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】“如果塞納的戰(zhàn)車如這臺F1堅(jiān)固，他今天或許還活著。”

　　這是昨晚筆者看到格羅斯讓（Grosjean）從火海中逃出F1賽車殘骸時(shí)的第一個(gè)想法，因此立刻動(dòng)筆寫了這篇文章。

　　事故發(fā)生在2020年11月29日，F(xiàn)1巴林大獎(jiǎng)賽，哈斯車隊(duì)的格羅斯讓與紅牛二隊(duì)的科維亞特碰撞，格羅斯讓的賽車直接撞到護(hù)欄斷成兩截，炸出一團(tuán)火球。

　　所幸的是，送院檢查之后，車隊(duì)宣布格羅斯讓只是受了輕傷，手臂和腳踝有輕微燒傷而已。

　　強(qiáng)調(diào)一個(gè)重要的數(shù)據(jù)：格羅斯讓撞車時(shí)的車速是221km/h。

　　格羅斯讓在醫(yī)院中跟大家留言：“想跟大家報(bào)個(gè)平安，除了手之外，我都還好。謝謝祝福。以前我并不打算支持HALO系統(tǒng)，現(xiàn)在我得感謝它被引入F1賽場，沒有它就沒有我今天的這番話了。”

　　可惜車神塞納的時(shí)代并沒有如此高精尖的汽車安全技術(shù)。

　　塞納墓所在的圣保羅我還沒去朝拜過，但塞納兒時(shí)偶像吉姆·克拉克犧牲的霍根海姆賽道及在博物館內(nèi)的克拉克雕像，筆者此前倒是瞻仰過。天才的克拉克殉職于1968，足以封神的塞納殉職于1994。

　　用詹姆斯·亨特在電影《Rush》中的話來說，F(xiàn)1車手是在裝滿汽油的棺材中開車，所以不如及時(shí)行樂 —— “Sex, breakfast of champions.”（這句我就不翻譯了）

　　如今，一臺全重只有600多公斤的F1賽車在200多公里時(shí)速下撞毀斷裂爆炸，車手還能自己走出廢墟，這便是汽車安全技術(shù)提升的鑒證。但是，從19世紀(jì)末汽車誕生至今，我們?yōu)榇烁冻隽藰O多的代價(jià)，在賽場和公路之上。

　　1887年，汽車燈具誕生了，距離汽車誕生僅僅一年。

　　實(shí)際上，馬車時(shí)代就有車燈，只不過當(dāng)時(shí)的人直接把馬燈（蠟燭/煤油）裝到汽車上而已。1905年之后，乙炔燈開始在汽車上運(yùn)用，不使用1879年發(fā)明的白熾燈是因?yàn)樘冀z經(jīng)不起顛簸。

　　等白熾燈的燈絲強(qiáng)度得到強(qiáng)化之后，鹵素?zé)粢呀?jīng)出現(xiàn)了，并被運(yùn)用到汽車照明用途之上，這一年才1925年，而這項(xiàng)配置目前還在運(yùn)用，窮如筆者，一直都在買標(biāo)配鹵素?zé)舻牡团滠嚒?/p>

　　隨后，氙氣大燈（1992）、LED大燈（2004年）、激光大燈（2011）陸續(xù)出現(xiàn)，汽車外部照明越發(fā)清晰，配合上夜視系統(tǒng)（二戰(zhàn)德軍黑科技），簡直可以讓黑夜如白晝。

　　1937年，克萊斯勒集團(tuán)開始為旗下車型裝備軟性材質(zhì)的中控按鈕與裝飾零部件。

　　這看似一個(gè)很普通的舉動(dòng)，其實(shí)大有來頭。來自底特律的外科整形醫(yī)生Claire Straith（1891-1958），發(fā)現(xiàn)一個(gè)很簡單的道理 —— 車的內(nèi)飾件多用軟性材質(zhì)，臉砸過去的時(shí)候不就少受一點(diǎn)傷害嗎？

　　Straith醫(yī)生把觀點(diǎn)發(fā)布在醫(yī)學(xué)雜志上，并寫給克萊斯勒創(chuàng)始人。車內(nèi)飾設(shè)計(jì)從克萊斯勒這一刻的努力開始，變得越發(fā)柔軟（材質(zhì)）與圓潤（外形）。

　　別忘了，這年代的汽車都還沒有安全帶。

　　1959年，三點(diǎn)式安全帶誕生，將其帶來汽車業(yè)界的偉大企業(yè)叫做沃爾沃。

　　發(fā)明者Nils Bohlin（1920-2002）是一名航空工程師，搗弄飛行員彈射器的工程學(xué)大神。大家都喜歡發(fā)他中年時(shí)期的禿頭圖，我選了張年輕帥氣的（下圖），讓大家了解一下技術(shù)大神也可以很帥的。

　　鑒于彈射器工作時(shí)必然要把飛行員綁在彈射器上，不然飛行員就成為炮彈了……那么這種將人和座椅捆綁在一起的方式，是不是可以運(yùn)用到汽車領(lǐng)域呢？

　　是的，且真的可以救下百萬的人，每年！

　　從1959年沃爾沃PV544開始，安全帶成為了成本最低、拯救效率最高的安全配置。大家還記得前幾天WEY VV7被撞之后翻下20多米的高架橋嗎？WEY官方回應(yīng)事件稱：不是WEY的堅(jiān)固救了五個(gè)人，而是五人都綁上了安全帶，安全意識救了他們。

　　這一點(diǎn)我們得感謝沃爾沃，因?yàn)閺娜c(diǎn)式安全帶發(fā)明之初，沃爾沃就把專利免費(fèi)開放給所有車企。

　　2019年，沃爾沃汽車啟動(dòng)“E.V.A. 沃爾沃安全平等行動(dòng)”，指出汽車安全開發(fā)領(lǐng)域的不平等問題（人人同等重要，反映在交通安全上也理應(yīng)被平等對待），并宣布向全世界免費(fèi)分享沃爾沃汽車60年來對汽車安全的深入研究成果和數(shù)據(jù)資料。

　　1959年，奔馳推出W111家族，成為全球第一款采用前后潰縮區(qū)車體設(shè)計(jì)的量產(chǎn)產(chǎn)品。

　　這臺車將車身劃分為三大區(qū)域，包括中間保護(hù)乘員艙完整性的剛性區(qū)域，以及前后負(fù)責(zé)吸能變形的潰縮區(qū)域。

　　貝拉·博瑞尼 Béla Barényi （1907-1997）是這項(xiàng)發(fā)明的牽頭人，而其實(shí)他早在1937年就提出了這個(gè)概念并申請了專利，但這與當(dāng)時(shí)業(yè)界的主流思路（整體都要硬硬硬）相差太遠(yuǎn)，并未被接受。

　　奧地利人Barényi經(jīng)過兩次面試才終于進(jìn)入奔馳汽車公司，那一年是1939，這是一個(gè)敏感的年份，因?yàn)樾『右呀?jīng)在搗亂了，汽車安全技術(shù)不再是高層關(guān)心的東西。

　　直至戰(zhàn)后的50年代，這種車體潰縮區(qū)的設(shè)計(jì)才被接受，奔馳將其量產(chǎn)并推廣到全球各地，車體結(jié)構(gòu)安全進(jìn)入了一個(gè)全新的領(lǐng)域。

　　貝拉·博瑞尼 Béla Barényi 為什么被稱為“汽車安全之父”，那是因?yàn)樗粌H發(fā)明了車體潰縮區(qū)，還“順便”發(fā)明了可潰縮式轉(zhuǎn)向柱，進(jìn)一步防止在復(fù)雜操縱機(jī)械機(jī)構(gòu)面前的駕駛者，在不可避免的碰撞中被方向柱擠死。

　　1963年，Barényi將可潰縮式轉(zhuǎn)向柱帶進(jìn)了現(xiàn)實(shí)，但首次應(yīng)用要等到W123車系中，也就是1976年發(fā)布的奔馳E級。

　　一旦發(fā)生劇烈碰撞，這種轉(zhuǎn)向柱會自動(dòng)潰縮，拉開與駕駛者之間的距離，增加駕駛者的生存空間。還有一種結(jié)構(gòu)的方向柱，會在碰撞瞬間與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)脫離，避免轉(zhuǎn)向柱在此時(shí)因碰撞擠壓后移而擠向駕駛者胸前。

　　1966年，諾梅克斯（Nomex）材質(zhì)進(jìn)入美國賽車圈，從此成為全球賽車防火服的標(biāo)配材質(zhì)。在此之前，說多了都是慘烈的悲劇。

　　Nomex的學(xué)名是聚間苯二甲酰間苯二胺，Nomex是杜邦公司給它起的商品名。Nomex芳綸阻燃纖維有非常好的尺寸穩(wěn)定性，在250℃下的熱收縮率僅1%，纖維軟化溫度高達(dá)373℃，分解從400℃才開始。

　　因?yàn)橛兄懿诲e(cuò)的可紡性且手感柔軟，可以用來制作賽車服、消防服、宇航服都是杠杠的?，F(xiàn)場賽場上的車手、車隊(duì)人員、拯救人員都要穿全套的Nomex服裝，包括內(nèi)衣、頭罩、襪子、手套等等。

　　大家還記得尼基·勞達(dá)（Niki Lauda）這位傳奇的F1三冠車手嗎？在《Rush》中的這位大公子爺，人生活得如此的勵(lì)志。

　　在1975年，開著法拉利312T賽車的勞達(dá)奪得了法拉利自1964年以來的首個(gè)世界冠軍，但在1976年的德國大獎(jiǎng)賽上（綠色地獄紐博格林），勞達(dá)失控撞墻成了一團(tuán)火球，隨后又被后方賽車二次撞擊，勞達(dá)被困在車?yán)锘罨顭?分鐘。

　　正因?yàn)橛蟹阑鹳愜嚪?，一代傳奇勞達(dá)得以幸存，可是因?yàn)槔г谲噧?nèi)時(shí)吸入了過量有害毒氣而肺部受損，臉部也毀容了（Rush編劇還杜撰了一段Hunt錘子哥暴揍嘴賤記者的片段，賊來勁）。當(dāng)很多人以為勞達(dá)的職業(yè)生涯就此完蛋時(shí)，他只用了42天就重回賽場（劇中也有呈現(xiàn)，硬核男人賊帥）。

　　2019年5月20日，尼基·勞達(dá)因病去世，享年70歲。因?yàn)橐患阑鹳愜嚪?，他浴火重生，多活?3年，多拿了2座年度總冠軍獎(jiǎng)杯。

　　1972年，通用汽車首次進(jìn)行大范圍的安全氣囊現(xiàn)場試驗(yàn)，并于1974年將安全氣囊列為旗下部分車型的選購配置。

　　如今，每一年都有數(shù)百萬人受到安全氣囊的保護(hù)而免受更大的傷害，這種你我都離不開的安全配置，其實(shí)來自于美國海軍工程師John W. Hetrick（1918-1999）突然的腦洞，他在一次急剎車的時(shí)候條件反射地用手擋住了女兒前傾撞儀表臺的頭，于是陷入了沉思。

　　不是所有父親都有這位軍人的反應(yīng)速度，他決心制造一種“汽車安全緩沖組件”，并于1952年在自家廚房的桌子上創(chuàng)造了出來。

　　只不過，這項(xiàng)專利并沒有為他帶來多少收入，直至1972年專利過期之后，車企們才專注制造這種安全配置（好雞賊啊），世界上第一臺裝配安全氣囊的量產(chǎn)車要到1974年才出現(xiàn)，我們剛剛提到過。

　　1996年，通用汽車推出業(yè)界第一個(gè)防止側(cè)面撞擊的安全氣囊；2002年，根據(jù)副駕駛座上乘員體重自動(dòng)啟閉的安全氣囊誕生；2012年，沃爾沃首次發(fā)布“行人安全保護(hù)氣囊”，置放在發(fā)動(dòng)機(jī)蓋內(nèi)部。

　　2020年，裝備首款后排乘客安全氣囊的量產(chǎn)車誕生，它叫W223世代奔馳S級。

　　1978年，奔馳與博世在W116世代S級上推出了首款量產(chǎn)ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng)。ABS在實(shí)踐中大放異彩，在抓地力不良的路面上，它能讓車輪獲得物理可能上的最大制動(dòng)力和最短制動(dòng)距離，還能讓駕駛員保持對車輛軌跡的控制。

　　1992年，奔馳宣布旗下所有車型標(biāo)配ABS。

　　實(shí)際上，ABS技術(shù)誕生得很早，英國人霍納摩姆在20世紀(jì)20年代發(fā)明了ABS，30年代便運(yùn)用在鐵道車輪上，以防止車輪在制動(dòng)時(shí)抱死而損壞鋼輪與鋼軌。1936，博世買下了專利（所以現(xiàn)在滿街都是博世ABS和ESP）；1940年代，ABS裝備到飛機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)上。

　　直至70年代，ABS才終于進(jìn)入民用車領(lǐng)域。

　　1962年，吉姆·克拉克駕駛著F1歷史上第一臺單體殼（monocoque）賽車奔襲在賽場上，并在次年砍獲7個(gè)分站冠軍并奪得年度車手總冠軍獎(jiǎng)杯。

　　輕量化+剛性足，為克拉克奪得了極大的客觀優(yōu)勢。

　　然而單體殼造價(jià)過于昂貴，直至如今只有賽車、超跑和部分新能源車有能力配備。你能買到的最便宜單體殼車體車型是寶馬i3，當(dāng)筆者在2013年中看到寶馬i3發(fā)布的資料是的確有被震撼到 —— 這么輕、這么韌，這是唯一可以掏錢買到的“黑科技概念車”吧？

　　說起i3，筆者就要說說材質(zhì)了。自始至終，鋼是目前車架與覆蓋件的最主要材質(zhì)來源，厲害一點(diǎn)的用高輕度熱成型鋼，達(dá)到1500MPa左右不是什么問題。

　　另一種思路是奧迪與捷豹路虎喜歡的全鋁車身（車架），可以兼顧操控好、加速快，缺點(diǎn)是很貴、很難修。

　　現(xiàn)在連奧迪都舍棄全鋁了，用上了混合材質(zhì)車身，在這一點(diǎn)上，寶馬7系、奔馳S級、凱迪拉克CT6等旗艦車型的開發(fā)團(tuán)隊(duì)都非常認(rèn)同。

　　那么，什么材質(zhì)和結(jié)構(gòu)是最好的呢？

　　暫時(shí)沒有定論，而F1賽車在用的碳纖維單體殼因?yàn)槌杀靖呱咸?，暫時(shí)沒辦法批量鋪貨。

　　2003年，HANS成為F1賽事的強(qiáng)制安全裝置，而在此之前，HANS的推廣可謂慘淡。

　　我們可以輕易查到HANS = Head And Neck Support（頭頸部支撐系統(tǒng)），發(fā)明者是Robert Hubbard，美國密歇根州大學(xué)的生物工程學(xué)教授。

　　HANS的原理很簡單，就是一種限位裝置，降低車手頸部和顱骨在碰撞中骨折的風(fēng)險(xiǎn)。Hubbard發(fā)明HANS之后被嘲笑了很久，逐漸就被遺忘了，直至1994年4月30日/5月1日這個(gè)黑色周末，羅蘭·拉森伯格（Roland Ratzenberger）與埃爾頓·塞納（Ayrton Senna）在圣馬力諾大獎(jiǎng)賽的伊莫拉賽道相繼殉職，F(xiàn)IA的大老爺們終于被驚醒了。

　　如果有了HANS，拉森伯格不會顱底骨折，塞納的傷勢可能不會這么重（當(dāng)然另有一說是折斷的懸掛零件刺穿了車神的頭盔）。隨后，HANS終于被逐步推廣開來。

　　在民用車領(lǐng)域，我們不可能去設(shè)置HANS，但類似原理的保護(hù)裝置也是有的，比如與HANS幾乎得到同期推廣的沃爾沃頭頸部保護(hù)系統(tǒng)（WHIPS）。研究發(fā)現(xiàn)，除司機(jī)外，女性，尤其是個(gè)子較高的女性，在交通事故中更容易頸部受傷。 基于以上的研究成果，沃爾沃在1998年首次推出了搭載沃爾沃頭頸部保護(hù)系統(tǒng)（WHIPS）的安全座椅。 

　　WHIPS可減少“頸部初始疼痛”30%，對持續(xù)一年以上的疼痛可減少超過50%。

　　此外，WHIPS還縮小了男性和女性之間在面臨頭頸部安全風(fēng)險(xiǎn)上的差異，給予男性和女性同樣的安全防護(hù)。

　　2018年，F(xiàn)1引入HALO系統(tǒng)，這是昨晚救場的大明星，實(shí)際上2017賽季FIA開策略小組會議時(shí)有足足9支車隊(duì)反對引入這種“人字拖”……

　　HALO系統(tǒng)就是車手座艙前面那個(gè)鈦合金保護(hù)圈，這個(gè)7公斤的零部件可以經(jīng)得住12噸沖擊力，用F1官方的“王婆賣瓜”語術(shù)來說就是“扛得起一臺雙層巴士”。

　　FIA極力推崇HALO，雖然加裝了HALO之后，車手表示"We never look straight anyways"。就連小黑漢密爾頓都吐槽，HALO是他見過最糟糕的賽車零部件。

　　這不打緊，安全第一比賽第二。在FIA根據(jù)40個(gè)真實(shí)事故案例數(shù)據(jù)的模擬測試中，采用HALO系統(tǒng)的賽車，駕駛員存活率提升了17%。

　　從2018賽季開始，F(xiàn)1、F2、F3和Formula E都強(qiáng)制采用了HALO系統(tǒng)。

　　格羅斯讓在視頻中也感謝了HALO，因?yàn)?974年美國大獎(jiǎng)賽的一次撞入護(hù)欄的類似事故中，沒有HALO保護(hù)的科尼格（Helmut Koinigg）直接被斬首了……

　　如果沒有HALO，格羅斯讓就沒辦法跟我們說HALLO了。

　　隨著第三次工業(yè)革命的發(fā)展，汽車也進(jìn)入了全新的電子化時(shí)代，一批又一批的電子駕駛輔助系統(tǒng)從無到有、從貴到便宜，逐漸鋪裝到千家萬戶的汽車產(chǎn)品當(dāng)中。

　　最簡單的是幾百塊的倒車?yán)走_(dá)和胎壓監(jiān)測，傳感器精度不高，量產(chǎn)化進(jìn)行得很早，在后市場混得風(fēng)生水起，現(xiàn)在基本都成為汽車標(biāo)配，前市場表示“這錢不給你們賺了”。

　　高級一點(diǎn)的如LDW車道偏離預(yù)警、BSM盲點(diǎn)監(jiān)測（并線輔助）、AEB自動(dòng)剎車輔助系統(tǒng)、HDC下坡輔助、ASR起步防滑、ACC自適應(yīng)巡航、PA停車輔助等等。

　　無人駕駛技術(shù)，才是汽車安全技術(shù)的終極未來。

　　自動(dòng)駕駛與無人駕駛是自動(dòng)駕駛技術(shù)在不同階段的稱呼，其中無人駕駛其實(shí)是自動(dòng)駕駛的最高階段，筆者做一個(gè)表格跟大家簡單說說：

　　自動(dòng)駕駛的終極目標(biāo)是消滅方向盤、制動(dòng)踏板和加速踏板，而目前中/美/德/日的主流企業(yè)均可以全面鋪裝L1駕駛輔助功能，有部分前沿企業(yè)（特別是豪華品牌）可以裝備靠譜的L2部分自動(dòng)化功能（就是上一個(gè)小節(jié)聊到的那些），某些邊緣企業(yè)的L2純粹是擺設(shè)。

　　L3是業(yè)界大金主們都在主攻的項(xiàng)目，目前在某些路況單一的路面可以實(shí)現(xiàn)，但各地法規(guī)其實(shí)還沒跟上節(jié)奏（中美除外）。L4與L5的區(qū)別在于是否全路況，而目前在美國加州測試的各種無人駕駛測試車均在追逐這個(gè)目標(biāo)，每一年的排位都有變化。

　　說說數(shù)據(jù)。Miles Per Intervention數(shù)據(jù)（每英里介入數(shù)）是一個(gè)重要的指標(biāo)，指的是“每兩次人工干預(yù)之間行駛的平均英里數(shù)”。

　　以下數(shù)據(jù)是由加州車輛管理局(DMV,Department of Motor Vehicles)在今年2月發(fā)布的：

　　此前數(shù)年的數(shù)據(jù)均是Waymo（谷歌自動(dòng)駕駛部門）與Cruise（通用/凱迪拉克Super Cruise）兩家牽手屠榜遙遙領(lǐng)先，2020年發(fā)布的2019數(shù)據(jù)榜單中，中國百度Apollo突然飆升至榜首，可見“神秘的東方力量”有多么強(qiáng)大。

　　不過百度Apollo只有4臺測試車，有點(diǎn)運(yùn)氣成分，下圖可見百度的年度測試?yán)锍讨挥蠾aymo的14分之一，只有通用的8分之一。

　　總體來看，在美國加州擁有自動(dòng)駕駛路測資質(zhì)的64家公司里頭，多數(shù)都是中/美企業(yè)，這兩國妥妥的是不可超越的第一梯隊(duì)。

　　早在2014年，筆者就在上海試乘過通用打造的雪佛蘭EN-V 2.0自動(dòng)駕駛車（抱歉沒有試駕環(huán)節(jié)），這臺被我稱為“美利堅(jiān)人造先知”的自動(dòng)駕駛車給我非常多的震撼，一時(shí)間文思泉涌，連夜寫出了數(shù)千字產(chǎn)業(yè)思考。

　　保險(xiǎn)經(jīng)紀(jì)們可以拿格羅斯讓的賽車視頻去吆喝了：“有些東西你最好用不上，但只要用上一次，你會發(fā)現(xiàn)之前所有的投資都是值得的。” 畢竟，生命冇Take Two，值得。

　　不過以上都不夠魔幻，更魔幻的是某些技術(shù)本身是拿來殺人的，現(xiàn)在卻用來救人。比如自動(dòng)駕駛技術(shù)，它的淵源是德國V1巡航導(dǎo)彈，無人駕駛自動(dòng)飛向倫敦，制造商之一就是大眾汽車，所以特斯拉根本不是什么自動(dòng)駕駛先驅(qū)。至于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)需用到的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，原本是美國軍方拿來給飛機(jī)導(dǎo)彈指路的……

　?。▓D/文/攝：太平洋汽車網(wǎng) 黃恒樂）