发明人：人大附中初一年级赵梦佳

　　指导老师：高凯、闫红潮、姚燕安

　　一次撞车引发的思考

　　2010年夏天我们全家去北戴河旅游，在回京的高速路上天气突变，狂风大作，暴雨倾盆，车窗前一片雨幕什么也看不清，爸爸虽然减速慢行，仍听到“嘭”的一声，撞到前面的汽车，前车车尾和我们的车头都被撞坏。这次事故把我吓坏了，我想，要是万一撞到人……我不敢再往下想。

　　回来后这件事总在我的脑海里挥之不去，我开始关注起汽车安全的话题，我发现，汽车的安全设施主要是为保护车内人员的安全设计的，而许多交通事故发生在汽车与行人、汽车与非机动车之间，当汽车与行人或骑自行车的人发生碰撞时，后两者是没有任何安全保护的弱势一方，这种情况下受到的伤害更大，我突然想到，应当为车外的交通参与者提供一定的安全保护，这样他们万一被汽车碰撞，也能尽量减轻伤害。

　　那么，什么样的装置能减轻交通事故中受到碰撞一方的伤害呢？我首先想到的是气囊，如果在汽车的前保险杠部位增设主动式安全气囊，当汽车在急刹车也无法避免碰撞时，在碰撞前的一瞬间能主动弹出气囊，在车头与被撞者之间形成一个气垫，这样碰撞时接触人身体的就不是钢铁做成的坚硬的车头，而是柔软的气垫，利用气垫的缓冲作用，减轻对被撞者的冲力和对肇事汽车的反作用力，就能减轻对被撞者及肇事汽车的伤害。

　　三次试验遗憾失败

　　在指导老师的帮助下，我开始设计“保险杠前置主动式安全气囊”，主要由四部分构成：传感器电路、控制器电路、高压气体产生装置和气囊。

　　传感器电路分为距离传感器、速度传感器、加速度传感器三部分，分别用来采集汽车与被撞者的距离、汽车行驶速度和汽车刹车产生的加速度，我采用的距离传感器是超声波传感器，设定的距离是80厘米。

　　控制器电路需要设计一个程序，让单片机根据以上信息和安全气囊弹出用时(一般是30毫秒)进行综合分析计算，一旦计算结果是“无法避免碰撞”，就立即减速并启动安全气囊，并保证在碰撞前弹出气囊，使汽车与被撞者相碰的是完全弹出的柔软气囊。

　　我设计用微型高压气泵来代替高压气体产生装置，用高弹气球代替气囊。有了这些部分，一个简单实用的保险杠前置主动式安全气囊就可以制作出来了。

　　“保险杠前置主动式安全气囊”的设计结构确定后，我设计的第一个方案是最简单的，就是在玩具模型车的前部装上一个固定的橡胶气球，用它代替弹出的安全气囊。我发现，这个方案虽然表现了汽车前置安全气囊的创意，但是无法表现气囊主动弹出的过程，也没有采集数据和分析决策的控制过程。

　　第二个方案是运用我在东城区青少年科技馆发明家工作室所学的智能控制技术知识，在高凯老师的辅导帮助下设计了传感器电路、控制器电路。采用高压二氧化碳气瓶做气体发生器，用汽车电喷喷嘴作为吹起气球的电磁阀，但是实验结果并不理想，因为电喷喷嘴的出口太细，充气很慢，无法演示出气囊立即弹出的效果。

　　第三个方案是用气体电磁阀取代了电喷喷嘴，仍然用高压二氧化碳气瓶做气体发生器，实验仍很难成功。原因是高压二氧化碳气瓶压强太高，很难控制。

　　阶段成功还需三项改进

　　就在我一筹莫展的时候，北京交通大学的姚燕安教授和高凯老师又伸出援手——在北京交通大学实验室利用高压气泵进行了实验，并取得了成功。这次实验给了我重要启发——原来气泵也是可以做高压气体发生装置的，但新的问题又来了，那么大的气泵根本无法装在小小的模型车上，怎么办呢？要是能找到微型高压气泵就好了，我马上上网查找，功夫不负有心人，终于在网上买到了微型高压气泵。

　　这样经过反复多次的设计、组装、调试、改进，一个比较理想的“保险杠前置主动式安全气囊”的样机终于研制成功了。

　　老师评价我的这项小发明有三个创新点：一是在汽车前保险杠前增设安全气囊，为被撞者提供一定的安全保护；二是设计了主动式安全气囊，能在碰撞发生前的一瞬间主动弹出气囊；三是设计了用微型气泵作保险杠前置主动式安全气囊的气体产生装置。

　　经过一年多的努力，历经设计、论证、试制、改进等阶段，我的“保险杠前置主动式安全气囊”技术方案终于取得了阶段性成果，基本达到了设计要求。但并不是完美无缺，还有许多可深入研究之处，今后我将进一步提高和完善这项设计，主要解决的问题是：一要重新设计气囊，要让气囊与汽车同宽，气囊两端略向前突出，以防止把被撞者推向侧面，发生危险；二要在前风挡玻璃下部增加一个较细的辅助气囊，以防止被撞人万一倒在发动机盖上风挡玻璃碰撞人的头部；三要在汽车尾部也设置同样的安全气囊，以减轻万一本车被追尾时的伤害。

　　本报记者蔡文清文并图J177