F1车手如何火海逃生？汽车安全技术简史

　　【太平洋汽车网 技术频道】“如果塞纳的战车如这台F1坚固，他今天或许还活着。”

　　这是昨晚笔者看到格罗斯让（Grosjean）从火海中逃出F1赛车残骸时的第一个想法，因此立刻动笔写了这篇文章。

　　事故发生在2020年11月29日，F1巴林大奖赛，哈斯车队的格罗斯让与红牛二队的科维亚特碰撞，格罗斯让的赛车直接撞到护栏断成两截，炸出一团火球。

　　所幸的是，送院检查之后，车队宣布格罗斯让只是受了轻伤，手臂和脚踝有轻微烧伤而已。

　　强调一个重要的数据：格罗斯让撞车时的车速是221km/h。

　　格罗斯让在医院中跟大家留言：“想跟大家报个平安，除了手之外，我都还好。谢谢祝福。以前我并不打算支持HALO系统，现在我得感谢它被引入F1赛场，没有它就没有我今天的这番话了。”

　　可惜车神塞纳的时代并没有如此高精尖的汽车安全技术。

　　塞纳墓所在的圣保罗我还没去朝拜过，但塞纳儿时偶像吉姆·克拉克牺牲的霍根海姆赛道及在博物馆内的克拉克雕像，笔者此前倒是瞻仰过。天才的克拉克殉职于1968，足以封神的塞纳殉职于1994。

　　用詹姆斯·亨特在电影《Rush》中的话来说，F1车手是在装满汽油的棺材中开车，所以不如及时行乐 —— “Sex, breakfast of champions.”（这句我就不翻译了）

　　如今，一台全重只有600多公斤的F1赛车在200多公里时速下撞毁断裂爆炸，车手还能自己走出废墟，这便是汽车安全技术提升的鉴证。但是，从19世纪末汽车诞生至今，我们为此付出了极多的代价，在赛场和公路之上。

　　1887年，汽车灯具诞生了，距离汽车诞生仅仅一年。

　　实际上，马车时代就有车灯，只不过当时的人直接把马灯（蜡烛/煤油）装到汽车上而已。1905年之后，乙炔灯开始在汽车上运用，不使用1879年发明的白炽灯是因为碳丝经不起颠簸。

　　等白炽灯的灯丝强度得到强化之后，卤素灯已经出现了，并被运用到汽车照明用途之上，这一年才1925年，而这项配置目前还在运用，穷如笔者，一直都在买标配卤素灯的低配车。

　　随后，氙气大灯（1992）、LED大灯（2004年）、激光大灯（2011）陆续出现，汽车外部照明越发清晰，配合上夜视系统（二战德军黑科技），简直可以让黑夜如白昼。

　　1937年，克莱斯勒集团开始为旗下车型装备软性材质的中控按钮与装饰零部件。

　　这看似一个很普通的举动，其实大有来头。来自底特律的外科整形医生Claire Straith（1891-1958），发现一个很简单的道理 —— 车的内饰件多用软性材质，脸砸过去的时候不就少受一点伤害吗？

　　Straith医生把观点发布在医学杂志上，并写给克莱斯勒创始人。车内饰设计从克莱斯勒这一刻的努力开始，变得越发柔软（材质）与圆润（外形）。

　　别忘了，这年代的汽车都还没有安全带。

　　1959年，三点式安全带诞生，将其带来汽车业界的伟大企业叫做沃尔沃。

　　发明者Nils Bohlin（1920-2002）是一名航空工程师，捣弄飞行员弹射器的工程学大神。大家都喜欢发他中年时期的秃头图，我选了张年轻帅气的（下图），让大家了解一下技术大神也可以很帅的。

　　鉴于弹射器工作时必然要把飞行员绑在弹射器上，不然飞行员就成为炮弹了……那么这种将人和座椅捆绑在一起的方式，是不是可以运用到汽车领域呢？

　　是的，且真的可以救下百万的人，每年！

　　从1959年沃尔沃PV544开始，安全带成为了成本最低、拯救效率最高的安全配置。大家还记得前几天WEY VV7被撞之后翻下20多米的高架桥吗？WEY官方回应事件称：不是WEY的坚固救了五个人，而是五人都绑上了安全带，安全意识救了他们。

　　这一点我们得感谢沃尔沃，因为从三点式安全带发明之初，沃尔沃就把专利免费开放给所有车企。

　　2019年，沃尔沃汽车启动“E.V.A. 沃尔沃安全平等行动”，指出汽车安全开发领域的不平等问题（人人同等重要，反映在交通安全上也理应被平等对待），并宣布向全世界免费分享沃尔沃汽车60年来对汽车安全的深入研究成果和数据资料。

　　1959年，奔驰推出W111家族，成为全球第一款采用前后溃缩区车体设计的量产产品。

　　这台车将车身划分为三大区域，包括中间保护乘员舱完整性的刚性区域，以及前后负责吸能变形的溃缩区域。

　　贝拉·博瑞尼 Béla Barényi （1907-1997）是这项发明的牵头人，而其实他早在1937年就提出了这个概念并申请了专利，但这与当时业界的主流思路（整体都要硬硬硬）相差太远，并未被接受。

　　奥地利人Barényi经过两次面试才终于进入奔驰汽车公司，那一年是1939，这是一个敏感的年份，因为小胡子已经在捣乱了，汽车安全技术不再是高层关心的东西。

　　直至战后的50年代，这种车体溃缩区的设计才被接受，奔驰将其量产并推广到全球各地，车体结构安全进入了一个全新的领域。

　　贝拉·博瑞尼 Béla Barényi 为什么被称为“汽车安全之父”，那是因为他不仅发明了车体溃缩区，还“顺便”发明了可溃缩式转向柱，进一步防止在复杂操纵机械机构面前的驾驶者，在不可避免的碰撞中被方向柱挤死。

　　1963年，Barényi将可溃缩式转向柱带进了现实，但首次应用要等到W123车系中，也就是1976年发布的奔驰E级。

　　一旦发生剧烈碰撞，这种转向柱会自动溃缩，拉开与驾驶者之间的距离，增加驾驶者的生存空间。还有一种结构的方向柱，会在碰撞瞬间与转向机构脱离，避免转向柱在此时因碰撞挤压后移而挤向驾驶者胸前。

　　1966年，诺梅克斯（Nomex）材质进入美国赛车圈，从此成为全球赛车防火服的标配材质。在此之前，说多了都是惨烈的悲剧。

　　Nomex的学名是聚间苯二甲酰间苯二胺，Nomex是杜邦公司给它起的商品名。Nomex芳纶阻燃纤维有非常好的尺寸稳定性，在250℃下的热收缩率仅1%，纤维软化温度高达373℃，分解从400℃才开始。

　　因为有着很不错的可纺性且手感柔软，可以用来制作赛车服、消防服、宇航服都是杠杠的。现场赛场上的车手、车队人员、拯救人员都要穿全套的Nomex服装，包括内衣、头罩、袜子、手套等等。

　　大家还记得尼基·劳达（Niki Lauda）这位传奇的F1三冠车手吗？在《Rush》中的这位大公子爷，人生活得如此的励志。

　　在1975年，开着法拉利312T赛车的劳达夺得了法拉利自1964年以来的首个世界冠军，但在1976年的德国大奖赛上（绿色地狱纽博格林），劳达失控撞墙成了一团火球，随后又被后方赛车二次撞击，劳达被困在车里活活烧了2分钟。

　　正因为有防火赛车服，一代传奇劳达得以幸存，可是因为困在车内时吸入了过量有害毒气而肺部受损，脸部也毁容了（Rush编剧还杜撰了一段Hunt锤子哥暴揍嘴贱记者的片段，贼来劲）。当很多人以为劳达的职业生涯就此完蛋时，他只用了42天就重回赛场（剧中也有呈现，硬核男人贼帅）。

　　2019年5月20日，尼基·劳达因病去世，享年70岁。因为一件防火赛车服，他浴火重生，多活了43年，多拿了2座年度总冠军奖杯。

　　1972年，通用汽车首次进行大范围的安全气囊现场试验，并于1974年将安全气囊列为旗下部分车型的选购配置。

　　如今，每一年都有数百万人受到安全气囊的保护而免受更大的伤害，这种你我都离不开的安全配置，其实来自于美国海军工程师John W. Hetrick（1918-1999）突然的脑洞，他在一次急刹车的时候条件反射地用手挡住了女儿前倾撞仪表台的头，于是陷入了沉思。

　　不是所有父亲都有这位军人的反应速度，他决心制造一种“汽车安全缓冲组件”，并于1952年在自家厨房的桌子上创造了出来。

　　只不过，这项专利并没有为他带来多少收入，直至1972年专利过期之后，车企们才专注制造这种安全配置（好鸡贼啊），世界上第一台装配安全气囊的量产车要到1974年才出现，我们刚刚提到过。

　　1996年，通用汽车推出业界第一个防止侧面撞击的安全气囊；2002年，根据副驾驶座上乘员体重自动启闭的安全气囊诞生；2012年，沃尔沃首次发布“行人安全保护气囊”，置放在发动机盖内部。

　　2020年，装备首款后排乘客安全气囊的量产车诞生，它叫W223世代奔驰S级。

　　1978年，奔驰与博世在W116世代S级上推出了首款量产ABS防抱死制动系统。ABS在实践中大放异彩，在抓地力不良的路面上，它能让车轮获得物理可能上的最大制动力和最短制动距离，还能让驾驶员保持对车辆轨迹的控制。

　　1992年，奔驰宣布旗下所有车型标配ABS。

　　实际上，ABS技术诞生得很早，英国人霍纳摩姆在20世纪20年代发明了ABS，30年代便运用在铁道车轮上，以防止车轮在制动时抱死而损坏钢轮与钢轨。1936，博世买下了专利（所以现在满街都是博世ABS和ESP）；1940年代，ABS装备到飞机制动系统上。

　　直至70年代，ABS才终于进入民用车领域。

　　1962年，吉姆·克拉克驾驶着F1历史上第一台单体壳（monocoque）赛车奔袭在赛场上，并在次年砍获7个分站冠军并夺得年度车手总冠军奖杯。

　　轻量化+刚性足，为克拉克夺得了极大的客观优势。

　　然而单体壳造价过于昂贵，直至如今只有赛车、超跑和部分新能源车有能力配备。你能买到的最便宜单体壳车体车型是宝马i3，当笔者在2013年中看到宝马i3发布的资料是的确有被震撼到 —— 这么轻、这么韧，这是唯一可以掏钱买到的“黑科技概念车”吧？

　　说起i3，笔者就要说说材质了。自始至终，钢是目前车架与覆盖件的最主要材质来源，厉害一点的用高轻度热成型钢，达到1500MPa左右不是什么问题。

　　另一种思路是奥迪与捷豹路虎喜欢的全铝车身（车架），可以兼顾操控好、加速快，缺点是很贵、很难修。

　　现在连奥迪都舍弃全铝了，用上了混合材质车身，在这一点上，宝马7系、奔驰S级、凯迪拉克CT6等旗舰车型的开发团队都非常认同。

　　那么，什么材质和结构是最好的呢？

　　暂时没有定论，而F1赛车在用的碳纤维单体壳因为成本高上天，暂时没办法批量铺货。

　　2003年，HANS成为F1赛事的强制安全装置，而在此之前，HANS的推广可谓惨淡。

　　我们可以轻易查到HANS = Head And Neck Support（头颈部支撑系统），发明者是Robert Hubbard，美国密歇根州大学的生物工程学教授。

　　HANS的原理很简单，就是一种限位装置，降低车手颈部和颅骨在碰撞中骨折的风险。Hubbard发明HANS之后被嘲笑了很久，逐渐就被遗忘了，直至1994年4月30日/5月1日这个黑色周末，罗兰·拉森伯格（Roland Ratzenberger）与埃尔顿·塞纳（Ayrton Senna）在圣马力诺大奖赛的伊莫拉赛道相继殉职，FIA的大老爷们终于被惊醒了。

　　如果有了HANS，拉森伯格不会颅底骨折，塞纳的伤势可能不会这么重（当然另有一说是折断的悬挂零件刺穿了车神的头盔）。随后，HANS终于被逐步推广开来。

　　在民用车领域，我们不可能去设置HANS，但类似原理的保护装置也是有的，比如与HANS几乎得到同期推广的沃尔沃头颈部保护系统（WHIPS）。研究发现，除司机外，女性，尤其是个子较高的女性，在交通事故中更容易颈部受伤。 基于以上的研究成果，沃尔沃在1998年首次推出了搭载沃尔沃头颈部保护系统（WHIPS）的安全座椅。 

　　WHIPS可减少“颈部初始疼痛”30%，对持续一年以上的疼痛可减少超过50%。

　　此外，WHIPS还缩小了男性和女性之间在面临头颈部安全风险上的差异，给予男性和女性同样的安全防护。

　　2018年，F1引入HALO系统，这是昨晚救场的大明星，实际上2017赛季FIA开策略小组会议时有足足9支车队反对引入这种“人字拖”……

　　HALO系统就是车手座舱前面那个钛合金保护圈，这个7公斤的零部件可以经得住12吨冲击力，用F1官方的“王婆卖瓜”语术来说就是“扛得起一台双层巴士”。

　　FIA极力推崇HALO，虽然加装了HALO之后，车手表示"We never look straight anyways"。就连小黑汉密尔顿都吐槽，HALO是他见过最糟糕的赛车零部件。

　　这不打紧，安全第一比赛第二。在FIA根据40个真实事故案例数据的模拟测试中，采用HALO系统的赛车，驾驶员存活率提升了17%。

　　从2018赛季开始，F1、F2、F3和Formula E都强制采用了HALO系统。

　　格罗斯让在视频中也感谢了HALO，因为1974年美国大奖赛的一次撞入护栏的类似事故中，没有HALO保护的科尼格（Helmut Koinigg）直接被斩首了……

　　如果没有HALO，格罗斯让就没办法跟我们说HALLO了。

　　随着第三次工业革命的发展，汽车也进入了全新的电子化时代，一批又一批的电子驾驶辅助系统从无到有、从贵到便宜，逐渐铺装到千家万户的汽车产品当中。

　　最简单的是几百块的倒车雷达和胎压监测，传感器精度不高，量产化进行得很早，在后市场混得风生水起，现在基本都成为汽车标配，前市场表示“这钱不给你们赚了”。

　　高级一点的如LDW车道偏离预警、BSM盲点监测（并线辅助）、AEB自动刹车辅助系统、HDC下坡辅助、ASR起步防滑、ACC自适应巡航、PA停车辅助等等。

　　无人驾驶技术，才是汽车安全技术的终极未来。

　　自动驾驶与无人驾驶是自动驾驶技术在不同阶段的称呼，其中无人驾驶其实是自动驾驶的最高阶段，笔者做一个表格跟大家简单说说：

　　自动驾驶的终极目标是消灭方向盘、制动踏板和加速踏板，而目前中/美/德/日的主流企业均可以全面铺装L1驾驶辅助功能，有部分前沿企业（特别是豪华品牌）可以装备靠谱的L2部分自动化功能（就是上一个小节聊到的那些），某些边缘企业的L2纯粹是摆设。

　　L3是业界大金主们都在主攻的项目，目前在某些路况单一的路面可以实现，但各地法规其实还没跟上节奏（中美除外）。L4与L5的区别在于是否全路况，而目前在美国加州测试的各种无人驾驶测试车均在追逐这个目标，每一年的排位都有变化。

　　说说数据。Miles Per Intervention数据（每英里介入数）是一个重要的指标，指的是“每两次人工干预之间行驶的平均英里数”。

　　以下数据是由加州车辆管理局(DMV,Department of Motor Vehicles)在今年2月发布的：

　　此前数年的数据均是Waymo（谷歌自动驾驶部门）与Cruise（通用/凯迪拉克Super Cruise）两家牵手屠榜遥遥领先，2020年发布的2019数据榜单中，中国百度Apollo突然飙升至榜首，可见“神秘的东方力量”有多么强大。

　　不过百度Apollo只有4台测试车，有点运气成分，下图可见百度的年度测试里程只有Waymo的14分之一，只有通用的8分之一。

　　总体来看，在美国加州拥有自动驾驶路测资质的64家公司里头，多数都是中/美企业，这两国妥妥的是不可超越的第一梯队。

　　早在2014年，笔者就在上海试乘过通用打造的雪佛兰EN-V 2.0自动驾驶车（抱歉没有试驾环节），这台被我称为“美利坚人造先知”的自动驾驶车给我非常多的震撼，一时间文思泉涌，连夜写出了数千字产业思考。

　　保险经纪们可以拿格罗斯让的赛车视频去吆喝了：“有些东西你最好用不上，但只要用上一次，你会发现之前所有的投资都是值得的。” 毕竟，生命冇Take Two，值得。

　　不过以上都不够魔幻，更魔幻的是某些技术本身是拿来杀人的，现在却用来救人。比如自动驾驶技术，它的渊源是德国V1巡航导弹，无人驾驶自动飞向伦敦，制造商之一就是大众汽车，所以特斯拉根本不是什么自动驾驶先驱。至于自动驾驶系统需用到的全球卫星定位系统，原本是美国军方拿来给飞机导弹指路的……

　　（图/文/摄：太平洋汽车网 黄恒乐）